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3課時(shí)導(dǎo)入新課思考與交流

比較CO2和金剛石的一些物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)化學(xué)式狀態(tài)(室溫)熔點(diǎn)/℃CO2氣態(tài)?78.5金剛石固態(tài)＞3500干冰晶胞金剛石晶體結(jié)構(gòu)和晶胞示意圖二、共價(jià)晶體1、概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。共價(jià)晶體構(gòu)成微粒微粒間作用力原子共價(jià)鍵練、關(guān)于共價(jià)晶體的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.共價(jià)晶體中，只存在共價(jià)鍵

B.共價(jià)晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C.共價(jià)晶體中不存在獨(dú)立的分子

D.共價(jià)晶體熔化時(shí)不破壞共價(jià)鍵D二、共價(jià)晶體2、共價(jià)晶體的類別思考與交流

除了金剛石，還有哪些物質(zhì)屬于共價(jià)晶體呢？(1)某些單質(zhì)：以碳為中心

硅(Si)、鍺(Ge)、灰錫(Sn)等

硼(B)(2)某些非金屬化合物：

二氧化硅(SiO2)、

金剛砂(SiC)、氮化硅(Si3N4)等(3)極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(Al2O3)Al2O3有兩種結(jié)構(gòu)，其中一種結(jié)構(gòu)屬于共價(jià)晶體，俗稱剛玉。3.物理性質(zhì)①熔點(diǎn)很高②硬度很大③一般不導(dǎo)電，但晶體硅是半導(dǎo)體④難溶于一般溶劑二、共價(jià)晶體二、共價(jià)晶體4、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)——金剛石的晶體結(jié)構(gòu)二、共價(jià)晶體4、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)——金剛石的晶體結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)(1)每個(gè)碳與相鄰____個(gè)碳以______鍵結(jié)合，形成_________結(jié)構(gòu)；鍵角為_(kāi)______，碳原子采取了____雜化形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。(2)最小碳環(huán)由__個(gè)C組成且不在同一平面內(nèi)，每個(gè)C被___個(gè)最小環(huán)共用，每個(gè)環(huán)平均擁有___個(gè)C，平均擁有_____個(gè)C?C鍵。(3)1mol金剛石中含有C?C共價(jià)鍵數(shù)

____mol。4共價(jià)正四面體109o28′sp36金剛石晶胞中的均攤問(wèn)題金剛石結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為六元環(huán)，以標(biāo)記為O的碳原子為著眼點(diǎn)，通過(guò)該碳原子的bOc“V形”可以形成兩個(gè)六元環(huán)；而通過(guò)O碳原子的“V形”共有6個(gè)(aOb、aOc、aOd、bOd、cOd)。結(jié)論：金剛石中六元環(huán)結(jié)構(gòu)與碳原子數(shù)目比為

2:1因此通過(guò)O碳原子的六元環(huán)共6×2=12個(gè)，(即:一個(gè)O碳原子為12個(gè)六元環(huán)共用)一個(gè)六元環(huán)對(duì)環(huán)上任意一個(gè)碳原子的占有率為1/12，一個(gè)六元環(huán)實(shí)際享有6×1/12═0.5個(gè)碳原子二、共價(jià)晶體4、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)——金剛石的晶體結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)(1)每個(gè)碳與相鄰____個(gè)碳以______鍵結(jié)合，形成_________結(jié)構(gòu)；鍵角為_(kāi)______，碳原子采取了____雜化。(2)最小碳環(huán)由__個(gè)C組成且不在同一平面內(nèi)，每個(gè)C被___個(gè)最小環(huán)共用；每個(gè)環(huán)平均擁有_____個(gè)C，每個(gè)環(huán)平均擁有____個(gè)C?C鍵。(3)1mol金剛石中含有C?C共價(jià)鍵數(shù)

____mol。4共價(jià)正四面體109o28′sp36121/21

2

二、共價(jià)晶體金剛石晶胞俯視圖2.O為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，寫(xiě)出晶胞內(nèi)部4個(gè)碳原子的原子坐標(biāo)。1.每個(gè)金剛石晶胞中含有

個(gè)碳原子？8O109o28′，三維骨架鍵能：347.7kJ/mol（很大）鍵長(zhǎng)：154pm（很短）熔點(diǎn)很高：大于35000C

硬度最大結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)金剛石二、共價(jià)晶體晶體硅把金剛石中的碳原子換成硅原子，得到晶體硅的結(jié)構(gòu)。不同的是

鍵長(zhǎng)：Si-SiC-C＞金剛石模型的衍生(方石英SiO2)晶體硅的晶胞中，在Si?Si鍵之間插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常見(jiàn)的SiO2晶胞)。二、共價(jià)晶體4、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)——二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)(1)晶體中每個(gè)硅原子與____個(gè)氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成________結(jié)構(gòu)；每個(gè)正四面體占有____個(gè)Si，___個(gè)O。故該晶體中硅、氧原子個(gè)數(shù)比為_(kāi)_____。(2)最小環(huán)上有___個(gè)原子(__個(gè)Si和__個(gè)O)

1molSiO2晶體中含____molSi?O鍵4正四面體121:212664二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(jiàn)的是低溫石英(-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，沒(méi)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。石英的左、右型晶體【思考與討論】教材p82【拓展】石墨及其結(jié)構(gòu)一種結(jié)晶形碳,灰黑色，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。質(zhì)軟,具滑膩感，能導(dǎo)電?；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，耐腐蝕，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成CO2。石墨可用作潤(rùn)滑劑，可用于制造坩堝、電極、鉛筆芯等。鉛筆石墨電極石墨坩堝【拓展】石墨及其結(jié)構(gòu)（混合型晶體）→石墨晶體為片層堆疊結(jié)構(gòu)?！就卣埂渴捌浣Y(jié)構(gòu)→石墨是共價(jià)晶體、金屬晶體和分子晶體的一種混合型晶體。③層與層間以范德華力結(jié)合力，各層可以滑動(dòng)，所以石墨質(zhì)軟。②在同一平面的碳原子還各剩下一個(gè)p軌道，它們互相重疊，形成離域π鍵，電子在晶格中能自由移動(dòng)，所以石墨能導(dǎo)電。

①同層碳原子間以sp2雜化形成共價(jià)鍵，每個(gè)碳原子與另外3個(gè)碳原子相聯(lián)，形成正六邊形的環(huán)，伸展形成片層結(jié)構(gòu)。18【思考】石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中:(1)石墨層內(nèi)C－C之間夾角為_(kāi)___。(2)每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為_(kāi)___個(gè)。(3)1mol石墨(C)有____molC－C鍵。120o21.5【拓展】石墨及其結(jié)構(gòu)（混合型晶體）二、共價(jià)晶體練、下列說(shuō)法正確的是(

)A．1molP4含有的P?P鍵的個(gè)數(shù)為6NA

B．1mol

石墨中含有的C?C鍵的個(gè)數(shù)為2NAC．1mol

金剛石中含有的C?C鍵的個(gè)數(shù)為1.5NAD．1molSiO2中含Si?O鍵的個(gè)數(shù)為2NAA高考真題中的晶體沸點(diǎn)問(wèn)題[2021浙江卷]已知3種共價(jià)晶體的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：金剛石熔點(diǎn)比晶體硅熔點(diǎn)高的原因是

。金剛石碳化硅晶體硅熔點(diǎn)/℃＞355026001415二者均為共價(jià)晶體，金剛石的C?C鍵長(zhǎng)短，鍵能大分子晶體和共價(jià)晶體的判斷方法1、依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷晶體構(gòu)成粒子粒子間作用力分子晶體共價(jià)晶體分子(稀有氣體為原子)原子分子間作用力共價(jià)鍵2、依據(jù)物理性質(zhì)判斷分子晶體共價(jià)晶體熔、沸點(diǎn)揮發(fā)性硬度低(常在幾百攝氏度以下)部分有高(一般高于1000℃)無(wú)小而脆大分子晶體和共價(jià)晶體的判斷方法3、依據(jù)物質(zhì)的分類判斷分子晶體共價(jià)晶體所有非金屬氫化物部分非金屬單質(zhì)部分非金屬氧化物幾乎所有的酸絕大多數(shù)有機(jī)物B、Si、Ge、金剛石等單質(zhì)SiC、SiO2、BN、

AlN、Si3N4等化合物導(dǎo)思1.正誤判斷(1)由原子直接構(gòu)成的晶體一定是共價(jià)晶體(

)(2)具有共價(jià)鍵的晶體一定是共價(jià)晶體(

)(3)共價(jià)晶體在固態(tài)或熔化時(shí)均不導(dǎo)電(

)(4)共價(jià)晶體由于硬度及熔、沸點(diǎn)都較高，故常溫時(shí)不與其他物質(zhì)反應(yīng)(

)××××(5)金剛石晶體中最小碳環(huán)是六元環(huán)，且6個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)(

)(6)金剛石晶體中每個(gè)碳原子被12個(gè)碳原子環(huán)所共有，每個(gè)C—C被6個(gè)六元環(huán)共用(

)(7)1mol金剛石晶體中含有4mol碳碳鍵(

)(8)1mol二氧化硅晶體中含有4mol硅氧鍵(

)×√×√導(dǎo)練1.下列有關(guān)共價(jià)晶體的敘述錯(cuò)誤的是（）A.共價(jià)晶體中，只存在共價(jià)鍵B.共價(jià)晶體具有三維骨架結(jié)構(gòu)C.共價(jià)晶體中不存在獨(dú)立的分子D.共價(jià)晶體熔化時(shí)不破壞共價(jià)鍵D2.金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，回答下列問(wèn)題。(1)一個(gè)金剛石晶胞中含有________個(gè)碳原子。(2)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為_(kāi)_____________g·cm－3。(3)晶體中兩個(gè)最近的碳原子之間的距離為_(kāi)_____pm。8(4)碳原子的半徑為r，則a、r有什么關(guān)系？導(dǎo)練導(dǎo)練1.氮化鋁屬類金剛石氮化物、六方晶系，最高可穩(wěn)定到2200℃，硬度大，熱膨脹系數(shù)小，是良好的耐熱沖擊材料，氮化鋁晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（）A.AlN是共價(jià)晶體B.Al的配位數(shù)為4C.AlN屬于離子化合物D.與每個(gè)鋁原子距離相等且最近的鋁原子共有12個(gè)C2.下列關(guān)于SiO2晶體空間結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（）A.最小的環(huán)上，有3個(gè)硅原子和3個(gè)氧原子B.最小的環(huán)上，硅原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為1∶2C.最小的環(huán)上，有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子D.存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O原子處于中心，Si原子處于4個(gè)頂角C導(dǎo)練123自我測(cè)試41.下列晶體中①SiO2

②CO2

③P4

④晶體硅

⑤H2SO4

⑥P2O5

⑦SO3

⑧SiC

⑨冰醋酸

⑩金剛石，屬于共價(jià)晶體的一組是（）A.①③④⑤⑥⑩ B.①④⑧⑩C.③④⑧⑨⑩ D.全部B自我測(cè)試122.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原子的位置是交替排列的。有下列三種晶體：①金剛石②晶體硅③碳化硅，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是（）A.①③② B.②③①C.③①② D.②①③A34自我測(cè)試33.最近科學(xué)家成功研制了一種新型的碳氧化物，該化合物晶體與SiO2的晶體的結(jié)構(gòu)相似，晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合，形成一種無(wú)限伸展的三維骨架結(jié)構(gòu)。下列對(duì)該晶體的敘述錯(cuò)誤的是（）A.該晶體是共價(jià)晶體B.該晶體中碳原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2C.該晶體中碳原子數(shù)與C—O數(shù)之比為1∶2D.該晶體中最小的環(huán)由12個(gè)原子構(gòu)成C412自我測(cè)試②SiCl4和SiF4：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。①SiO2和SiCl4：_____________________________________________________________________________________________________________。(4)