第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第2課時(shí)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)常見共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)分析2共價(jià)晶體的概念及其性質(zhì)1本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)難點(diǎn)干冰熔點(diǎn)/℃-56.2(527kPa)沸點(diǎn)/℃-78.5二氧化硅熔點(diǎn)/℃1723沸點(diǎn)/℃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(diǎn)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(jià)鍵性質(zhì)：熔點(diǎn)高共價(jià)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(diǎn)低分子晶體共價(jià)晶體通過金剛石晶體的結(jié)構(gòu)認(rèn)識共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)組成共價(jià)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(jià)鍵概念共價(jià)晶體共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)共價(jià)鍵原子共價(jià)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(jià)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(jià)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(jià)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(jià)晶體認(rèn)識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？探究二頂點(diǎn)頂點(diǎn)：8×＝181共價(jià)晶體認(rèn)識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？探究二面心面心：6×＝321共價(jià)晶體認(rèn)識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？探究二體內(nèi)：4體內(nèi)共價(jià)晶體認(rèn)識金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？探究二體內(nèi)：4頂點(diǎn)：8×＝181面心：6×＝321共計(jì)：1＋3＋4＝8共價(jià)晶體金剛石中，每個(gè)碳原子與多少個(gè)碳原子成鍵？碳原子采取什么雜化方式？探究三每個(gè)碳原子與4個(gè)碳原子成鍵109°28′碳原子采取sp3雜化方式共價(jià)晶體金剛石中，1molC形成的共價(jià)鍵數(shù)目是多少？探究四1molC形成的共價(jià)鍵為2個(gè)碳原子共用，故共價(jià)鍵數(shù)目為___mol2每個(gè)碳原子連接4個(gè)碳碳鍵，形成一個(gè)碳碳鍵需要2個(gè)碳原子，每個(gè)碳原子分?jǐn)偟臄?shù)目為0.5mol共價(jià)晶體金剛石中，每個(gè)碳原子與多少個(gè)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(jià)鍵數(shù)目金剛石熔點(diǎn)＞3500℃(高)，硬度大(很短)(很高)(很多)sp3二氧化硅晶體共價(jià)晶體二氧化硅晶體中，每個(gè)硅原子均以4個(gè)__________對稱地與相鄰的___個(gè)氧原子相結(jié)合，每個(gè)氧原子與_____個(gè)硅原子相結(jié)合，向空間擴(kuò)展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)，晶體中，硅、氧原子個(gè)數(shù)比為_________晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)上有_____個(gè)硅原子和______個(gè)氧原子，硅、氧原子個(gè)數(shù)比為_________。共價(jià)鍵42661∶2SiO1∶1共價(jià)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?zhǔn)⒌淖?、右型晶體石英手表二氧化硅晶體——重要用途共價(jià)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(dǎo)纖維共價(jià)晶體根據(jù)表中數(shù)據(jù)，歸納共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn)，并從結(jié)構(gòu)角度解釋原因？探究六某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)非密堆積原子通過共價(jià)鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn)熔點(diǎn)高(＞1000℃)硬度大晶體的類型分子晶體共價(jià)晶體概念以分子間作用力結(jié)合相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合組成的粒子分子原子作用力分子間作用力共價(jià)鍵熔點(diǎn)較低較高硬度小大分子晶體和共價(jià)晶體對比共價(jià)晶體三種物質(zhì)中，每個(gè)原子均以sp3雜化形式與相鄰的四個(gè)原子形成σ鍵，整體上形成三維骨架結(jié)構(gòu)，同屬于共價(jià)晶體，熔點(diǎn)都比較高。熔點(diǎn)的相對高低與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)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(diǎn)和硬度依次下降。共價(jià)晶體金剛石硅鍺熔點(diǎn)/℃＞350014101211硬度*106.56.0根據(jù)所學(xué)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(diǎn)和硬度依次下降？比較物質(zhì)的熔點(diǎn)的方法共價(jià)晶體共價(jià)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(diǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(lán)、綠、紫光二極管、半導(dǎo)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(dǎo)體第二代半導(dǎo)體第三代半導(dǎo)體第三代半導(dǎo)體：中國半導(dǎo)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(gè)Si原子和3個(gè)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(gè)Si原子和6個(gè)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(gè)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(gè)硅原子與4個(gè)氧原子結(jié)合形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子結(jié)合形成2個(gè)共價(jià)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(gè)頂角；金剛石的最小環(huán)上有6個(gè)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(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子，所以其最小環(huán)上有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，Si、O原子個(gè)數(shù)比為1∶1，因此選項(xiàng)ABD均是錯(cuò)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(dǎo)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(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價(jià)晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是A．該共價(jià)晶體中含有極性鍵B．該共價(jià)晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價(jià)晶體有很高的熔沸點(diǎn)D．該共價(jià)晶體的硬度大，可用作耐磨材料【答案】B【詳解】A、CO2固態(tài)時(shí)由分子晶體變?yōu)楣矁r(jià)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(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵，A項(xiàng)正確;B、CO2由分子晶體變成共價(jià)晶體，熔沸點(diǎn)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(jià)晶體，共價(jià)晶體有很高的熔沸點(diǎn)，故C正確;D、CO2由分子晶體變成共價(jià)晶體，共價(jià)晶體具有硬度大耐磨等特點(diǎn)，D項(xiàng)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(gè)Si原子和3個(gè)O原子【答案】C【詳解】A．每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，則1molSiO2晶體中含4molSi-O鍵，故A錯(cuò)誤；B．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)硅原子周圍連有四個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子周圍連有2個(gè)硅原子，則Si、O原子個(gè)數(shù)比為1：2，不存在分子，故B錯(cuò)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(gè)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(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，故D錯(cuò)誤。故選：C。5．最近科學(xué)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(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)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(cuò)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(xué)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(gè)數(shù)比為1∶2【答案】B【詳解】A．該晶體中，每個(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)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(gè)碳原子與周圍的4個(gè)氧原子以共價(jià)單鍵相連，則碳原子數(shù)與C-O化學(xué)鍵數(shù)之