《2020新突破化学选修三人教版（新课标地区）专用课件：第3章第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020新突破化学选修三人教版（新课标地区）专用课件：第3章第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 .ppt（45页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2课时 共价晶体,知 识 梳 理,一、共价晶体的结构和性质 1.共价晶体的结构特点,(2)空间构型：整块晶体是一个三维的共价键_结构，不存在_的小分子，是一个“巨分子”。,原子,共价键,网状,单个,2.共价晶体与物质的类别,非金属单质,非金属化合物,氧化物,3.共价晶体的熔、沸点,(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有_的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越_，键长越_，键能越_，晶体的熔点越_。,很高,小,短,大,高,【自主思考】 1.含有共价键的晶体都是共价晶体吗？,提示 共价晶体中都有共价键，但含有共价键的
2、不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。,二、典型的共价晶体,1.金刚石 2.晶体硅,(1)碳原子采取_杂化，CCC夹角为_。 (2)每个碳原子与周围紧邻的_个碳原子以共价键结合成_结构，向空间伸展形成空间网状结构。 (3)最小碳环由_个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 把金刚石中的C原子换成Si原子，得到晶体硅的结构，不同的是SiSi键长_CC键长。,sp3,10928,4,正四面体,6,3.二氧化硅晶体,(1)Si原子采取_杂化，正四面体内OSiO键角为_。 (2)每个Si原子与_个O原子形成_个共价键，_原子位于正四面体的
3、中心，_原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被_个硅氧正四面体共用；每个O原子和_个Si原子形成_个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为_。 (3)最小环上有_个原子，包括_个O原子和_个Si原子。,sp3,10928,4,4,Si,O,2,2,2,12,12,6,6,【自主思考】 2.SiO2是二氧化硅的分子式吗？,提示 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。,1.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。,(1)共价晶体内的共价键的键能越大，熔、沸点越高。( ) (2)CO2和SiO2中中心原子的杂化方式相同。( ) (3)共价晶体中只存在
4、极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( ) (4)几乎所有的酸都属于分子晶体。( ) (5)互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),自 我 检 测,2.金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是( ),A.晶体中不存在独立的“分子” B.碳原子间以共价键相结合 C.是自然界中硬度最大的物质 D.化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 解析 在金刚石中，碳原子之间以共价键结合形成空间立体网状结构，不存在具有有限固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很高，因此A、B、C选项是正
5、确的；但是由于金刚石是碳的单质，在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D选项的说法是错误的。 答案 D,3.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是( ),Al2O3是两性氧化物 硬度很大 它的熔点为2 045 几乎不溶于水 自然界中的刚玉有红定石和蓝定石 A. B. C. D. 解析 指的是Al2O3的分类，指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。 答案 B,学习任务一 共价晶体与分子晶体的比较,【合作交流】 科学研究揭示，30亿年前，在地壳下200 km左右的地幔中处在高温、高压岩浆中的碳元素，逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩
6、浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质：熔点高(3 350 )，不导电，硬度极高。而干冰容易气化，碘晶体容易升华。,1.分子晶体和共价晶体的构成微粒相同吗？ 提示 不同。分子晶体为分子，共价晶体为原子。 2.分子晶体和共价晶体受热熔化时克服微粒间作用力相同吗？ 提示 不同，前者为分子间作用力，后者为共价键。,【点拨提升】 1.共价晶体与分子晶体的组成、结构和性质的比较,2.共价晶体与分子晶体的结构特征,(1)共价晶体的结构特征 在共价晶体中，各原子均以共价键结合，因为共价键有方向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子不采取密堆积方
7、式。 (2)分子晶体的结构特征 分子间不存在氢键的分子晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子尽可能采取密堆积方式。 分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性和饱和性，所以分子不能采取密堆积方式。,3.共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较,(1)晶体类型不同：共价晶体分子晶体 理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。 (2)晶体类型相同 共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。,分子晶体 a.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同
8、类晶体大，故熔、沸点较高。如HFHI；NH3PH3；H2OH2Te。 b.组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2Br2Cl2F2；SnH4GeH4SiH4CH4。 c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CON2。 d.同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷异戊烷新戊烷。,【例1】 氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是( ),A.C60和金刚石 B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰 D
9、.碘和金刚砂 解析 氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。 答案 B,判断共价晶体和分子晶体类型的方法,(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断，构成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断，共价晶体的熔点高，常在1 000 以上；而分子晶体的熔点低，常在数百度以下甚至温度更低
10、。 (3)依据晶体的导电性判断，分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断，共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。,【变式训练】 1.下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ),SiO2和SO3 晶体硼和HCl CO2和SO2 晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫黄和碘 A. B. C. D. 解析 属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原子分子，分
11、子间不存在化学键。 答案 C,2.下列物质直接由原子构成的一组是( ),CO2 SiO2 晶体Si 白磷 乙醇 Fe Na2O 固态He A. B. C. D. 解析 共价晶体都由原子直接构成，如；离子化合物由阴、阳离子构成，如；分子晶体由分子构成，如，但也可称由原子构成；金属晶体由金属阳离子和自由电子构成。如。 答案 C,3.有下列物质：水晶 冰醋酸 氧化钙 白磷 晶体氩 氢氧化钠 铝 金刚石 过氧化钠 碳化钙 碳化硅 干冰 过氧化氢。,根据要求填空： (1)属于共价晶体的化合物是_。 (2)直接由原子构成的晶体是_。 (3)直接由原子构成的分子晶体是_。 (4)由极性分子构成的晶体是_，属
12、于分子晶体的单质是_。,解析 属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。 答案 (1) (2) (3) (4) ,学习任务二 典型的共价晶体,【合作交流】,1.分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型，判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式？ 提示 不能。因为共价晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。 2.以金刚石为例，说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？ 提示 构成微粒不同，共价晶体中只存在原子，没有小分子。相互作用不同，共价晶体中存在的是共价键。
13、 3.分析二氧化硅晶体结构模型，判断晶体中最小的环有多少个原子？1 mol SiO2中含有多少摩尔SiO键？ 提示 SiO2晶体中最小环上有12个原子。1 mol SiO2中含有4 mol SiO键。,【点拨提升】,金刚石(晶体硅)、碳化硅、二氧化硅的晶胞,1.金刚石(晶体硅),金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有 个C(Si)原子。,8,2.碳化硅晶胞,(1)碳、硅原子都采取sp3杂化，CSi键角为10928。 (2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网
14、状结构。 (3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子。 (4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。,3.二氧化硅晶胞,SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子。,【例2】 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。,请回答下列问
15、题： (1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为_，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有_个；设晶胞边长为a cm，密度为b gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为_(用含a、b的式子表示)。 (2)立方氮化硼晶胞中有_个硼原子，_个氮原子，硼原子的杂化类型为_，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为_gcm3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。,金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子。,【变式训练】 4.关于SiO2晶体的叙述正确的是( ),A.60 g SiO2晶体中含有NA个分子(NA表示阿伏加德罗常数的数值) B.60 g SiO2晶
16、体中，含有2NA个SiO键 C.SiO2晶体中与同一Si原子相连的4个O原子处于同一四面体的4个顶点 D.SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键 解析 SiO2晶体为共价晶体，晶体中不存在单个分子，A不正确；1 mol SiO2晶体含有SiO键4 mol，B不正确；SiO2晶体中，与每个Si原子相连的4个O构成正四面体结构，O原子位于顶点，Si原子位于正四面体的中心，C正确；SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D不正确。 答案 C,5.最近科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中，不正确的是( ),A.
17、该晶体中C、O原子个数比为12 B.该晶体中COC的键角为1 80 C.该晶体的熔、沸点高，硬度大 D.该晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构 解析 若为共价晶体，则不再是直线形分子，而是转化为与石英(SiO2)相似的空间立体网状结构。 答案 B,6.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是( ),A.124 g白磷中含有PP键的个数为4NA B.12 g石墨中含有CC键的个数为2NA C.28 g晶体硅中含有SiSi键的个数为2NA D.60 g SiO2中含有SiO键的个数为2NA,答案 C,7.回答下列问题：,(1)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是_。 (2)熔点：
18、金刚石_晶体硅；沸点：CH4_SiH4。(填“”或“”) (3)下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是_(填序号)。 A.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳 B.四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型 C.常温下，二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物 D.锗和碳都存在具有共价晶体结构的单质,(4)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图所示，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有_个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是_ _。,(5)二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是_个。 (6)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如右上图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由_个硼原子构成，其中BB键的键角为_，共含有_个BB键。,答案 (1)分子间作用力(范德华力) (2) (3)BD (4)8 碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) (5)6 (6)12 60 30,