2024-2025學年高二化學課件（人教版2019選擇性必修2）第二節(jié)分子晶體與共價晶體第2課時

第二節(jié)分子晶體與共價晶體第2課時第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)常見共價晶體結(jié)構(gòu)分析2共價晶體的概念及其性質(zhì)1本節(jié)重點本節(jié)難點干冰熔點/℃-56.2(527kPa)沸點/℃-78.5二氧化硅熔點/℃1723沸點/℃2230碳和硅元素同為第四主族的元素，從其形成的化合物外形來看，均為晶體，而兩種晶體的熔沸點卻相差很大，這是為什么呢？組成的粒子：原子粒子間的作用力：共價鍵性質(zhì)：熔點高共價晶體組成的粒子：分子粒子間的作用力：范德華力性質(zhì)：熔點低分子晶體共價晶體通過金剛石晶體的結(jié)構(gòu)認識共價晶體結(jié)構(gòu)組成共價晶體的粒子和粒子間的作用力是什么？探究一組成的粒子：_______粒子間的作用力：_______金剛石的多面體外形晶體結(jié)構(gòu)晶胞示意圖晶胞示意圖原子共價鍵概念共價晶體共價晶體的結(jié)構(gòu)特點及物理性質(zhì)共價鍵原子共價鍵構(gòu)成微粒微粒間作用判斷方法構(gòu)成微粒及微粒間作用

相鄰原子間以_______相結(jié)合形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)(空間立體網(wǎng)狀)的晶體(也稱為原子晶體)共價晶體硼剛玉碳化硅其他：硅(Si)、金剛石(C)、鍺(Ge)等其他：七氧化二錳(Mn2O7)、三氧化二鉻(Cr2O3)等常見的共價晶體某些單質(zhì)極少數(shù)金屬氧化物某些非金屬化合物其他：二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等共價晶體認識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個金剛石晶胞中，含有幾個碳原子？探究二頂點頂點：8×＝181共價晶體認識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個金剛石晶胞中，含有幾個碳原子？探究二面心面心：6×＝321共價晶體認識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個金剛石晶胞中，含有幾個碳原子？探究二體內(nèi)：4體內(nèi)共價晶體認識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個金剛石晶胞中，含有幾個碳原子？探究二體內(nèi)：4頂點：8×＝181面心：6×＝321共計：1＋3＋4＝8共價晶體金剛石中，每個碳原子與多少個碳原子成鍵？碳原子采取什么雜化方式？探究三每個碳原子與4個碳原子成鍵109°28′碳原子采取sp3雜化方式共價晶體金剛石中，1molC形成的共價鍵數(shù)目是多少？探究四1molC形成的共價鍵為2個碳原子共用，故共價鍵數(shù)目為___mol2每個碳原子連接4個碳碳鍵，形成一個碳碳鍵需要2個碳原子，每個碳原子分攤的數(shù)目為0.5mol共價晶體金剛石中，每個碳原子與多少個碳原子成鍵？碳原子采取什么雜化方式？探究五C-C鍵參數(shù)鍵長154pm鍵能347.7kJ·mol-1共價鍵數(shù)目金剛石熔點＞3500℃(高)，硬度大(很短)(很高)(很多)sp3二氧化硅晶體共價晶體二氧化硅晶體中，每個硅原子均以4個__________對稱地與相鄰的___個氧原子相結(jié)合，每個氧原子與_____個硅原子相結(jié)合，向空間擴展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)，晶體中，硅、氧原子個數(shù)比為_________晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)上有_____個硅原子和______個氧原子，硅、氧原子個數(shù)比為_________。共價鍵42661∶2SiO1∶1共價晶體在低溫石英的結(jié)構(gòu)中，頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性(左、右型)，被廣泛用作壓電材料，如制作石英手表。二氧化硅晶體——低溫石英石英晶體中的硅氧四面體相連構(gòu)成的螺旋鏈石英的左、右型晶體石英手表二氧化硅晶體——重要用途共價晶體水泥單晶硅玻璃單晶硅制的芯片硅太陽能電池二氧化硅光導纖維共價晶體根據(jù)表中數(shù)據(jù)，歸納共價晶體的性質(zhì)特點，并從結(jié)構(gòu)角度解釋原因？探究六某些共價晶體的熔點和硬度共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0共價晶體的結(jié)構(gòu)特點非密堆積原子通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共價晶體的性質(zhì)特點熔點高(＞1000℃)硬度大晶體的類型分子晶體共價晶體概念以分子間作用力結(jié)合相鄰原子間以共價鍵結(jié)合組成的粒子分子原子作用力分子間作用力共價鍵熔點較低較高硬度小大分子晶體和共價晶體對比共價晶體三種物質(zhì)中，每個原子均以sp3雜化形式與相鄰的四個原子形成σ鍵，整體上形成三維骨架結(jié)構(gòu)，同屬于共價晶體，熔點都比較高。熔點的相對高低與共價鍵的強弱有關(guān)，共價鍵越強，熔點越高。金剛石、硅和鍺的結(jié)構(gòu)差別在于碳、硅、鍺原子半徑依次遞增。C-C鍵、Si-Si鍵、Ge-Ge鍵的鍵長依次遞增，鍵長越長，鍵能越小，所以熔點和硬度依次下降。共價晶體金剛石硅鍺熔點/℃＞350014101211硬度*106.56.0根據(jù)所學內(nèi)容，思考并回答：怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？比較物質(zhì)的熔點的方法共價晶體共價晶體分子晶體有氫鍵只有范德華力方法依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷依據(jù)性質(zhì)判斷判斷晶體的類型鍵能越大熔點越高氫鍵的數(shù)目多少相對分子質(zhì)量大小判斷鍵能的大小判斷分子間的作用力鍺Ge硅Si主要應(yīng)用：低壓、低頻、中功率晶體管、光電探測器，取代了笨重的電子管，導致了集成電路的可能性砷化鎵GaAs磷化銦InP主要應(yīng)用：毫米波器件、發(fā)光器件、衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通訊、GPS導航等，較好的電子遷移率、帶隙等材料特性，資源稀缺，有毒性，污染環(huán)境碳化硅Sic、氮化鋁AlN、氮化鎵GaN、氧化鋅ZnO、金剛石C主要應(yīng)用：高溫、高頻、抗輻射、大功率器件；藍、綠、紫光二極管、半導體激光器，更優(yōu)的電子遷移率、帶隙、擊穿電壓、高頻、高溫特性第一代半導體第二代半導體第三代半導體第三代半導體：中國半導體的希望！1．下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是A．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子B．最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1﹕2C．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子D．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角【答案】C【詳解】根據(jù)SiO2的晶體空間結(jié)構(gòu)模型可判斷每個硅原子與4個氧原子結(jié)合形成4個共價鍵，每個氧原子與2個硅原子結(jié)合形成2個共價鍵，其空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在四面體結(jié)構(gòu)單元，硅原子位于四面體的中心，氧原子位于四面體的4個頂角；金剛石的最小環(huán)上有6個碳原子，SiO2的晶體結(jié)構(gòu)可將金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的碳原子用硅原子代替，每個Si—Si鍵中“插入”一個氧原子，所以其最小環(huán)上有6個硅原子和6個氧原子，Si、O原子個數(shù)比為1∶1，因此選項ABD均是錯誤的，C正確；答案選C。2．金剛石和石墨的物理性質(zhì)存在著較大差異，原因是()A．它們是由不同種元素構(gòu)成的 B．他們各自的原子排列方式不同C．它們具有不同的幾何外形 D．石墨能導電而金剛石不能【答案】B【詳解】物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)的性質(zhì)，金剛石和石墨均由C元素構(gòu)成，但由于結(jié)構(gòu)中碳原子的排列方式不同，所以物理性質(zhì)存在較大差異，故答案為B。3．美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是A．該共價晶體中含有極性鍵B．該共價晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價晶體有很高的熔沸點D．該共價晶體的硬度大，可用作耐磨材料【答案】B【詳解】A、CO2固態(tài)時由分子晶體變?yōu)楣矁r晶體，其成鍵情況也發(fā)生了變化，由原來的C=O變?yōu)镃-O，但化學鍵依然為極性共價鍵，A項正確;B、CO2由分子晶體變成共價晶體，熔沸點高，不易汽化，不適合作制冷材料，B不正確;C、CO2由分子晶體變成共價晶體，共價晶體有很高的熔沸點，故C正確;D、CO2由分子晶體變成共價晶體，共價晶體具有硬度大耐磨等特點，D項正確;答案選Ｂ。4．下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是A．1molSiO2晶體中Si-O鍵為2molB．二氧化硅晶體的分子式是SiO2C．晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子【答案】C【詳解】A．每個Si原子形成四個共價鍵，則1molSiO2晶體中含4molSi-O鍵，故A錯誤；B．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個硅原子周圍連有四個氧原子，每個氧原子周圍連有2個硅原子，則Si、O原子個數(shù)比為1：2，不存在分子，故B錯誤；C．在晶體中硅原子周圍有4對共用電子對，氧原子有2對共用電子對，而氧原子最外層就是6個電子，這樣兩種原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，故C正確；D．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶體中最小環(huán)上含有6個硅原子和6個氧原子，故D錯誤。故選：C。5．最近科學家成功制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為一種空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)，下列對該晶體敘述錯誤的是A．該晶體類型是原子晶體

B．晶體中碳原子數(shù)與C-O化學鍵數(shù)之比為1∶2C．該化合物中碳原子采取sp3雜化

D．該晶體中碳原子和氧原子的個數(shù)比為1∶2【答案】B【詳解】A．該晶體中，每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為一種空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)，則此晶體類型是原子晶體，A正確；B．晶體中，每個碳原子與周圍的4個氧原子以共價單鍵相連，則碳原子數(shù)與C-O化學鍵數(shù)之