新教材高中化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體（第課時(shí)）課件新人教版選擇性必修

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第2課時(shí)共價(jià)晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．借助共價(jià)晶體模型認(rèn)識(shí)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2．能夠從化學(xué)鍵的特征，分析理解共價(jià)晶體的物理特性。課堂素能探究名師博客呈現(xiàn)課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收課前素能奠基新課情境呈現(xiàn)新課情境呈現(xiàn)科學(xué)研究揭示，30億年前，在地殼下200km左右的地幔中處在高溫、高壓巖漿中的碳元素，逐漸形成了具有正四面體結(jié)構(gòu)的金剛石。火山爆發(fā)時(shí)，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時(shí)冷卻，形成含有少量金剛石的原生礦床。金剛石具有諸多不同凡響的優(yōu)良性質(zhì)：熔點(diǎn)高(3350℃)，不導(dǎo)電，硬度極高。這些性質(zhì)顯然是由金剛石的結(jié)構(gòu)決定的。那么，金剛石具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？水晶是一種古老的寶石，晶體完好時(shí)呈六棱柱鉆頭形。在水晶中，原子是怎樣排列的呢？課前素能奠基原子

新知預(yù)習(xí)共價(jià)鍵

網(wǎng)狀

物質(zhì)種類實(shí)例某些___________________晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些_____________________碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些______________二氧化硅(SiO2)等2.共價(jià)晶體與物質(zhì)的類別非金屬單質(zhì)

非金屬化合物

氧化物

3.共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)(1)共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必需破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價(jià)晶體具有____________的熔點(diǎn)。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越__________，鍵長(zhǎng)越__________，鍵能越__________，晶體的熔、沸點(diǎn)越__________。很高

小

短

大

高

微點(diǎn)撥：含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體嗎？提示：共價(jià)晶體中都有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的不一定是共價(jià)晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價(jià)鍵。二、典型的共價(jià)晶體1．金剛石(1)碳原子采取___________雜化，C—C—C夾角為________________。(2)每個(gè)碳原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成_______________結(jié)構(gòu)，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)最小碳環(huán)由_________個(gè)碳原子組成，且最小環(huán)上有4個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)；每個(gè)碳原子被12個(gè)六元環(huán)共用。sp3

109°28′

正四面體

6

2.二氧化硅晶體(1)二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α－SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的__________________形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。硅氧四面體

①Si原子采取___________雜化，正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為_________________。②每個(gè)Si原子與_________個(gè)O原子形成_________個(gè)共價(jià)鍵，__________原子位于正四面體的中心，_________原子位于正四面體的頂點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)O原子被_________個(gè)硅氧正四面體共用；每個(gè)O原子和_________個(gè)Si原子形成_________個(gè)共價(jià)鍵，晶體中Si原子與O原子個(gè)數(shù)比為____________。③最小環(huán)上有__________個(gè)原子，包括_________個(gè)O原子和_________個(gè)Si原子。sp3

109°28'

4

4

Si

O

2

2

2

1∶2

12

6

6

(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。微點(diǎn)撥：SiO2是二氧化硅的分子式嗎？提示：二氧化硅為共價(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)分子，其化學(xué)式為Si與O的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比，而不是分子式。1．思考辨析：(1)但凡由原子構(gòu)成的晶體都是共價(jià)晶體。 ()(2)CO2和SiO2中化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同。 ()(3)1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵。 ()(4)SiO2是二氧化硅的分子式。 ()×

×

√

×

預(yù)習(xí)自測(cè)2．氮化鋁(AIN)是一種熔點(diǎn)很高、硬度大、不導(dǎo)電、難溶于水和其他溶劑的晶體。將以下各組物質(zhì)加熱熔化或氣化，所克服微粒間作用力與AIN相同的是 ()A．水晶、金剛石 B．食鹽、硫酸鉀C．碘、硫 D．硅、干冰解析：根據(jù)AIN熔點(diǎn)高、硬度大、不導(dǎo)電、難溶于水和其他溶劑可知，AIN晶體是共價(jià)晶體，熔化時(shí)共價(jià)鍵被破壞，A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)中屬于共價(jià)晶體的有水晶(SiO2)、金剛石和硅，故A項(xiàng)正確。A

3.以下關(guān)于共價(jià)晶體的說法不正確的選項(xiàng)是 ()A．共價(jià)晶體中的成鍵微粒是原子B．共價(jià)晶體中原子之間全部以共價(jià)鍵結(jié)合C．共價(jià)晶體均是化合物D．共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)都比較高解析：共價(jià)晶體可能是單質(zhì)，如金剛石、晶體硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。C

4．干冰和二氧化硅晶體同屬第ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)差異很大的原因是 ()A．二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量B．C—O鍵鍵能比Si—O鍵鍵能小C．干冰為分子晶體，二氧化硅為共價(jià)晶體D．干冰易升華，二氧化硅不能解析：干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體，熔化時(shí)破壞分子間作用力；SiO2為共價(jià)晶體，熔化時(shí)破壞化學(xué)鍵，所以熔點(diǎn)較高。C

5．有以下物質(zhì)：①水晶、②冰醋酸、③氧化鈣、④白磷、⑤晶體氬、⑥氫氧化鈉、⑦鋁、⑧金剛石、⑨過氧化鈉、⑩碳化鈣、?碳化硅、?干冰、?過氧化氫。根據(jù)要求填空：(1)屬于共價(jià)晶體的化合物是____________(填序號(hào)，下同)。(2)直接由原子構(gòu)成的晶體是________________。(3)直接由原子構(gòu)成的分子晶體是__________。(4)由極性分子構(gòu)成的晶體是____________，屬于分子晶體的單質(zhì)是____________。①?

①⑤⑧?

⑤

②?

④⑤

解析：屬于共價(jià)晶體的是金剛石、碳化硅和水晶；屬于分子晶體的有晶體氬(無(wú)化學(xué)鍵)、白磷(非極性分子)、干冰(由極性鍵構(gòu)成的非極性分子)、過氧化氫和冰醋酸(由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的極性分子)。課堂素能探究問題探究：1．分子晶體和共價(jià)晶體的構(gòu)成粒子相同嗎？2．分子晶體和共價(jià)晶體受熱熔化時(shí)克服粒子間作用力相同嗎？探究提示：1.提示：不同。分子晶體的構(gòu)成粒子為分子，共價(jià)晶體的構(gòu)成粒子為原子。2．提示：不同，前者為分子間作用力，后者為共價(jià)鍵。知識(shí)點(diǎn)共價(jià)晶體與分子晶體的結(jié)構(gòu)特征及熔、沸點(diǎn)上下比較知識(shí)歸納總結(jié)：1.共價(jià)晶體與分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征在共價(jià)晶體中，各原子均以共價(jià)鍵結(jié)合，因?yàn)楣矁r(jià)鍵有方向性和飽和性，所以中心原子周圍的原子數(shù)目是有限的，原子不采取密堆積方式。(2)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征①分子間不存在氫鍵的分子晶體，由于范德華力沒有方向性和飽和性，所以分子盡可能采取密堆積方式。②分子間存在氫鍵的分子晶體，由于氫鍵具有方向性和飽和性，所以分子不能采取密堆積方式。2.共價(jià)晶體與分子晶體熔、沸點(diǎn)上下的比較共價(jià)晶體＞分子晶體理由：共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)與共價(jià)鍵有關(guān)，分子晶體的熔、沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān)。共價(jià)鍵的作用力遠(yuǎn)大于分子間作用力。 (1)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一局部，觀察圖形。試說明每個(gè)CO2分子周圍有__________個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有_________個(gè)CO2分子。典例12

4

(2)在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時(shí)，人們成功制得共價(jià)晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2共價(jià)晶體相似，且比分子晶體干冰更穩(wěn)定，以下說法正確的選項(xiàng)是___________。A．共價(jià)晶體干冰易升華，可用作制冷劑B．共價(jià)晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)C．共價(jià)晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D．共價(jià)晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反響E．每摩爾共價(jià)晶體干冰中含有4molC—O鍵BDE

(3)由分子晶體干冰轉(zhuǎn)化為共價(jià)晶體干冰是____________(填“物理〞或“化學(xué)〞)變化，反響的ΔH____________(填“大于〞或“小于〞)0?；瘜W(xué)

小于

(2)該題應(yīng)從SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來判斷；(3)二者屬于不同物質(zhì)，所以轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。由于共價(jià)晶體干冰更穩(wěn)定，故該轉(zhuǎn)化為放熱反響，ΔH＜0。〔變式訓(xùn)練〕以下晶體性質(zhì)的比較中，正確的選項(xiàng)是 ()A．熔點(diǎn)：?jiǎn)钨|(zhì)硫>磷>晶體硅B．沸點(diǎn)：NH3>H2O>HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點(diǎn)：SiI4>SiBr4>SiCl4D

解析：硫與磷是分子晶體，晶體硅是共價(jià)晶體，其中晶體硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于硫與磷的熔點(diǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氟化氫、水、氨都是分子晶體，其沸點(diǎn)上下與分子間作用力大小有關(guān)，因?yàn)檫@三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強(qiáng)，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點(diǎn)最高，氨的最低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅是共價(jià)晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，D項(xiàng)正確。名師博客呈現(xiàn)共價(jià)晶體與分子晶體的比較晶體類型共價(jià)晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低晶體類型共價(jià)晶體分子晶體硬度很大較小溶解性不溶于大部分溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分溶于水后導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力共價(jià)鍵分子間作用力實(shí)例金剛石干冰〔即時(shí)訓(xùn)練〕1．美國(guó)LawreceLiermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成功地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體，以下關(guān)于CO2的共價(jià)晶體說法，正確的選項(xiàng)是 ()A．CO2的共價(jià)晶體和分子晶體互為同分異構(gòu)體B．在一定條件下，CO2共價(jià)晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體是物理變化C．CO2的共價(jià)晶體CO2分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)D．在CO2的共價(jià)晶體中，每一個(gè)C原子結(jié)合4個(gè)O原子，每一個(gè)O原子跟兩個(gè)C原子相結(jié)合D

解析：二氧化碳共價(jià)晶體中不含分子，故A錯(cuò)誤；CO2共價(jià)晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體，結(jié)構(gòu)已發(fā)生改變，且二者的性質(zhì)也有較大差異，故二者是不同的物質(zhì)，所以二者的轉(zhuǎn)變是化學(xué)變化，故B錯(cuò)誤；CO2共價(jià)晶體與CO2分子晶體，結(jié)構(gòu)不同，二者是不同的物質(zhì)，物理性質(zhì)不同，如CO2共價(jià)晶體硬度很大，CO2分子晶體硬度不大，其化學(xué)性質(zhì)也不同，故C錯(cuò)誤；CO2共價(jià)晶體與SiO2結(jié)構(gòu)類似，每個(gè)碳原子與4個(gè)氧原子通過1對(duì)共用電子對(duì)連接，每個(gè)氧原子與2個(gè)碳原子通過1對(duì)共用電子對(duì)連接，故D正確。2．以下有關(guān)晶體的說法中正確的選項(xiàng)是 ()A．氯化鉀溶于水時(shí)離子鍵未被破壞B．分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定C．冰融化時(shí)分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂D．共價(jià)晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高D

課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收1．碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在以下三種晶體：①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是 ()A．①③② B．②③①C．③①② D．②①③解析：C與Si同為第ⅣA族元素，金剛石是共價(jià)晶體，晶體硅、碳化硅也是共價(jià)晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價(jià)鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟璧娜埸c(diǎn)應(yīng)在Si與C之間，故正確答案為A。A

2．以下各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型和晶體類型都相同的是 ()A．SO2和SiO2 B．CO2和H2OC．BN和HCl D．CCl4和KCl3．(2021·南寧高二檢測(cè))X是核外電子數(shù)最少的元素，Y是地殼中含量最豐富的元素，Z在地殼中的含量?jī)H次于Y，W可以形成自然界最硬的共價(jià)晶體。以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A．WX4是沼氣的主要成分 B．固態(tài)X2Y是分子晶體C．ZW是共價(jià)晶體 D．ZY2的水溶液俗稱“水玻璃〞B

D

4．以下晶體熔化時(shí)，必須破壞非極性共價(jià)鍵的是 ()A．冰 B．晶體硅C．溴 D．二氧化硅解析：冰、溴為分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅、二氧化硅為共價(jià)晶體，二氧化硅熔化時(shí)，破壞的是Si—O極性鍵，晶體硅熔化時(shí)，破壞的是Si—Si非極性鍵，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。B

5．金剛石晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其晶體模型如下圖。認(rèn)真觀察晶體模型并答復(fù)以下