共價晶體第2課時第三章第二節(jié)1.能辨識常見的共價晶體，并能從微觀角度分析共價晶體中各構成微粒之間的作用和對共價晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用共價晶體的通性推斷常見的共價晶體，并能利用均攤法對晶胞進行分析。核心素養(yǎng)

發(fā)展目標課時對點練內(nèi)容索引一、共價晶體的概念及性質(zhì)二、典型共價晶體的結構分析<一>共價晶體的概念及性質(zhì)1.共價晶體共價鍵原子共價鍵2.常見的共價晶體與物質(zhì)類別物質(zhì)類別實例某些單質(zhì)晶體硼(B)、晶體硅(Si)、晶體鍺(Ge)、金剛石、灰錫(Sn)等某些非金屬化合物二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等3.共價晶體的物理性質(zhì)熔點熔點_____。共價晶體中，原子間以較強的共價鍵相結合，熔化時破壞共價鍵，需要很高的能量。如金剛石的熔點大于3500℃硬度硬度_____。共價鍵三維骨架結構決定了共價晶體的硬度，如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)導電性一般_______，但晶體硅、鍺、砷化鎵是半導體溶解性____溶于一般的溶劑很高很大不導電難1.“具有共價鍵的晶體叫做共價晶體”。這種說法對嗎？為什么？提示

此說法不對?！熬哂泄矁r鍵”并不是判定共價晶體的唯一條件，大部分分子晶體中也有共價鍵，如冰和干冰晶體都是分子晶體，但H2O和CO2中存在共價鍵。對共價晶體的認識除了要求“具有共價鍵”外，還要求形成晶體的粒子是原子。2.金剛石、碳化硅、晶體硅均具有相似的結構，下表列出了它們的鍵長、鍵能、熔點和硬度的數(shù)據(jù)。晶體鍵長/pm鍵能/(kJ·mol-1)熔點/℃硬度金剛石154347.7>350010碳化5晶體硅23522614106.5(1)使共價晶體熔化，需要破壞粒子間的作用力是什么？使金剛石、碳化硅、晶體硅熔化分別破壞的這種具體的作用力又是什么？晶體鍵長/pm鍵能/(kJ·mol-1)熔點/℃硬度金剛石154347.7>350010碳化5晶體硅23522614106.5提示

使共價晶體熔化，需要破壞共價鍵。使金剛石、碳化硅、晶體硅熔化分別破壞的是C—C、C—Si、Si—Si。(2)共價晶體的熔點和硬度等物理性質(zhì)與共價晶體中共價鍵的鍵長、鍵能之間存在什么關系？晶體鍵長/pm鍵能/(kJ·mol-1)熔點/℃硬度金剛石154347.7>350010碳化5晶體硅23522614106.5提示

結構相似的共價晶體，其原子間形成共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高，硬度就越大。(3)如果不提供上述表格中的數(shù)據(jù)，根據(jù)元素周期表，你能判斷金剛石、碳化硅、晶體硅的鍵長、鍵能、熔點和硬度的相對大小嗎？說出你的判斷方法。晶體鍵長/pm鍵能/(kJ·mol-1)熔點/℃硬度金剛石154347.7>350010碳化5晶體硅23522614106.5提示

能。根據(jù)元素周期表，碳和硅為同一主族元素，原子半徑：C<Si，因此鍵長大小順序為C—C<C—Si<Si—Si，鍵能大小順序為C—C>C—Si>Si—Si，熔點和硬度大小順序為金剛石>碳化硅>晶體硅。1.正誤判斷(1)由原子直接構成的晶體一定是共價晶體(2)共價晶體的化學式不表示其實際組成，只表示其各組成原子的最簡整數(shù)比(3)共價晶體中只有共價鍵，但含有共價鍵的晶體不一定是共價晶體(4)共價晶體在固態(tài)或熔化時均不導電(5)共價晶體由于硬度及熔、沸點都較高，故常溫時不與其他物質(zhì)反應(6)二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素的氧化物，但屬于不同的晶體類型×√×√×√2.下列物質(zhì)的晶體直接由原子構成的一組是①CO2

②SiO2

③晶體Si

④白磷⑤氨基乙酸⑥固態(tài)HeA.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥C.②③⑥ D.①②⑤⑥√CO2、白磷、氨基乙酸均屬于分子晶體，其晶體由分子構成；固態(tài)He為單質(zhì)，屬于單原子的分子晶體；SiO2、晶體Si屬于共價晶體，其晶體直接由原子構成。共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①構成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高③構成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大④構成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大A.①②

B.③④

C.①③

D.②④3.下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是√共價晶體的熔、沸點和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價鍵，構成共價晶體的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，對應共價晶體的熔、沸點越高，硬度越大。4.(2024·安徽安慶期中)將SiCl4與過量的液氨反應可生成化合物Si(NH2)4。將該化合物在無氧條件下高溫灼燒，可得到氮化硅(Si3N4)固體，氮化硅是一種新型耐高溫、耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛的應用。下列推斷正確的是A.SiCl4、Si3N4的晶體類型相同B.Si3N4晶體具有共價鍵三維骨架結構C.共價晶體C3N4的熔點比Si3N4的低D.SiCl4晶體在熔化過程中化學鍵斷裂√SiCl4是分子晶體，在熔化過程中克服的是分子間作用力，化學鍵不斷裂，A、D錯誤；Si3N4是共價晶體，具有共價鍵三維骨架結構，B正確；根據(jù)C、Si的原子半徑推知C—N的鍵能比Si—N的鍵能大，故C3N4的熔點比Si3N4的高，C錯誤。歸納總結返回分子晶體與共價晶體熔、沸點和硬度的比較方法(1)先判斷晶體類型。對于不同類型的晶體，一般來說，共價晶體的熔、沸點、硬度高于分子晶體。(2)對于同一類型的晶體①共價晶體的熔點高低、硬度大小取決于共價鍵的強弱。原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越強，熔點越高，硬度越大。②分子晶體的熔、沸點高低取決于分子間作用力，分子間作用力與相對分子質(zhì)量有關，同時還要考慮分子極性及是否存在氫鍵。<二>典型共價晶體的結構分析1.金剛石晶體(1)在金剛石晶體中，每個碳原子以4個共價單鍵對稱地與相鄰的4個碳原子結合，C—C—C夾角為__________，即金剛石中的碳采取____雜化軌道形成共價鍵三維骨架結構。109°28'sp3(2)晶體中最小的碳環(huán)由____個碳原子組成，且不在同一平面內(nèi)，最多有____個碳原子在同一平面。64(3)每個C形成4個C—C，每個C—C占有____個C，即C原子與C—C數(shù)目之比為_____。(4)每個C原子被____個六元環(huán)共用，1個碳環(huán)占有的碳原子為____個。1∶212

2.二氧化硅(1)二氧化硅晶體①1個Si原子和____個O原子形成4個_______，每個O原子和____個Si原子相結合。②1molSiO2中含____molSi—O。③最小環(huán)由____個Si原子和____個O原子構成。④每個Si原子被____個12元環(huán)共用，每個O原子被____個12元環(huán)共用。(2)低溫石英低溫石英的結構中，頂角相連的___________形成螺旋上升的長鏈，這一結構決定了它具有_____。4共價鍵2466126硅氧四面體手性1.金剛石晶胞結構如圖所示：(1)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為

g·cm-3。

(2)碳原子的半徑為r，則a、r有什么關系？

2.二氧化硅晶體中Si原子與Si—O數(shù)目之比是多少？60gSiO2晶體中含Si—O的數(shù)目是多少？提示

SiO2晶體中Si原子與Si—O數(shù)目之比為1∶4；60gSiO2晶體中含Si—O的數(shù)目為4NA。SiC屬于共價晶體，晶體中每個Si原子形成4個Si—C，故Si和Si—C數(shù)目之比為1∶4。1.(2024·西安高二月考)碳化硅的晶體結構與金剛石晶體類似。碳化硅晶體中硅原子與Si—C的數(shù)目之比為A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.1∶1√2.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，氮化鋁晶胞結構如圖所示。下列有關描述錯誤的是A.AlN是共價晶體B.與每個鋁原子距離相等且最近的氮原子共有4個C.AlN屬于離子化合物D.與每個鋁原子距離相等且最近的鋁原子共有12個√

3.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)回答問題：

金剛石晶體硅晶體硼熔點/℃>350014102573沸點/℃510023552823硬度106.59.5(1)晶體硼屬于

晶體，理由是

。

共價晶體硼的熔、沸點高，硬度大從題表可知，晶體硼的熔、沸點以及硬度都介于晶體硅和金剛石之間。而金剛石和晶體硅均為共價晶體，在元素周期表中B與C相鄰，與Si處于對角線位置，則晶體硼屬于共價晶體。

金剛石晶體硅晶體硼熔點/℃>350014102573沸點/℃510023552823硬度106.59.5(2)金剛石具有硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結構如圖所示，下列判斷錯誤的是

(填字母)。A.金剛石中C—C的鍵角均為109°28'，

所以金剛石和CH4的晶體類型相同B.金剛石的熔點高與C—C的鍵能無關C.金剛石的熔點高，所以在打孔過程

中不需要進行澆水冷卻ABC選項A，金剛石是共價晶體，CH4是分子晶體，二者的晶體類型不同；選項B，金剛石熔化過程中C—C斷裂，因C—C的鍵能大，斷裂時需要的能量多，故金剛石的熔點很高與C—C鍵能有關；選項C，金剛石的熔點高，但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻，會導致鉆頭熔化。(3)已知晶體硼的結構單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示)，該結構單元中有20個正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此結構單元是由

個硼原子構成的，其中B—B的鍵角為

，該結構單元共含有

個B—B。

1260°30

返回課時對點練對一對答案1234567891011121314題號12345678答案BBDCDDCD題號910111213答案DBDC

B

1514.答案123456789101112131415

答案12345678910111213141515.(1)AD

(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)

(3)sp2非極性三角錐形NH3>AsH3>PH3

(4)4正四面體形題組一共價晶體的性質(zhì)1.(2024·云南師大附中檢測)下列說法錯誤的是A.凡是共價晶體都含有共價鍵B.金剛石是共價晶體，化學性質(zhì)穩(wěn)定，不與任何物質(zhì)發(fā)生反應C.凡是共價晶體都具有三維骨架結構D.凡是共價晶體都具有很高的熔點對點訓練答案123456789101112131415√2.下列事實能說明剛玉(Al2O3)是一種共價晶體的是①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點為2045℃

④自然界中的剛玉有紅寶石和藍寶石A.①②③ B.②③

C.④ D.②答案123456789101112131415√①指的是Al2O3的分類，④指的是剛玉的種類，這兩項都無法說明Al2O3是一種共價晶體。3.(2024·湖北名校聯(lián)盟測評)氮化硅(Si3N4)常用作飛船返回艙耐高溫結構材料，可由石英和焦炭在高溫的氮氣中通過以下反應制備：3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。下列說法錯誤的是A.SiO2和Si3N4均屬于共價晶體B.基態(tài)硅原子核外電子有8種空間運動狀態(tài)C.對石英進行X射線衍射實驗可確定其是否為晶體D.C3N4與Si3N4結構相似，硬度：C3N4<Si3N4答案123456789101112131415√SiO2和Si3N4均是由原子通過共價鍵形成的共價晶體，A正確；基態(tài)硅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，核外電子占有原子軌道數(shù)為1+1+3+1+2=8，則有8種空間運動狀態(tài)，B正確；X射線衍射實驗是檢驗晶體最科學的方法，C正確；C3N4與Si3N4都是共價晶體，鍵能：C—N>Si—N，硬度：C3N4>Si3N4，D錯誤。答案1234567891011121314154.下列關于SiO2和CO2的描述不正確的是A.SiO2為共價晶體，CO2為分子晶體B.兩者中心原子采取的雜化方式不同C.SiO2和CO2都是非極性分子D.SiO2晶體的熔點比CO2晶體高答案123456789101112131415√答案123456789101112131415二氧化硅晶體中每個硅原子周圍有4個氧原子，則硅原子的雜化方式為sp3，二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為0，碳原子的雜化方式為sp，故B正確；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共價晶體，晶體中不存在分子，故C錯誤；一般共價晶體的熔、沸點高于分子晶體，則二氧化硅晶體的熔點高于二氧化碳晶體，故D正確。5.AlN、GaN屬于第三代半導體材料，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件，在光電子和微電子領域具有重要的應用價值。二者成鍵結構與金剛石相似，晶體中只存在N—Al、N—Ga。下列說法錯誤的是A.GaN的熔點低于AlNB.晶體中所有化學鍵均為極性鍵C.晶體中所有原子均采取sp3雜化D.基態(tài)Al原子有3個未成對電子，所以化合物中常顯正三價答案123456789101112131415√AlN、GaN為結構相似的共價晶體，由于Al的原子半徑小于Ga，N—Al的鍵長小于N—Ga的鍵長，則N—Al的鍵能較大，故GaN的熔點低于AlN，A正確；不同種元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵，故兩種晶體中所有化學鍵均為極性鍵，B正確；金剛石中C原子均采取sp3雜化，由于AlN、GaN與金剛石結構相似，則其晶體中所有原子均采取sp3雜化，C正確；基態(tài)鋁原子只有1個未成對電子，D錯誤。答案123456789101112131415題組二共價晶體的結構6.已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述正確的是A.60gSiO2晶體中含有2NA個Si—OB.12g金剛石中含有的C—C數(shù)目為4NAC.18g冰中含有的氫鍵數(shù)目為4NAD.三氧化硒(SeO3)的熔點為165℃，在126℃時升華，SeO3的晶體類型是

分子晶體答案123456789101112131415√SiO2中每個Si原子與相鄰的4個O原子形成Si—O，60

g

SiO2的物質(zhì)的量為1

mol，則含4NA個Si—O，故A錯誤；金剛石中每個C原子與相鄰4個C原子形成C—C，每個C—C被兩個C原子共用，12

g金剛石含1

mol碳原子，則C—C數(shù)目為2NA，故B錯誤；18

g冰中含有1

mol水分子，則氫鍵數(shù)目為2NA，故C錯誤；三氧化硒熔、沸點較低，則SeO3的晶體類型是分子晶體，故D正確。答案1234567891011121314157.單質(zhì)硅的晶體結構如圖所示。下列關于單質(zhì)硅晶體的說法不正確的是A.是一種三維骨架結構的晶體B.晶體中每個硅原子與4個硅原子相連C.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為8D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為6√根據(jù)單質(zhì)硅的晶體結構可判斷晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為6，C錯誤、D正確。答案123456789101112131415

√答案123456789101112131415答案123456789101112131415

√答案123456789101112131415答案123456789101112131415

10.根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是A.熔點為2700℃，導電性好，延展性強B.無色晶體，熔點為3500℃，不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C.無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電D.熔點為-56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電√答案123456789101112131415綜合強化答案123456789101112131415共價晶體的熔點高，一般不導電，A不正確；熔點為-56.6

℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電，符合分子晶體的性質(zhì)，D不正確。11.根據(jù)量子力學計算，氮化碳結構有五種，其中一種β?氮化碳硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料，已知該氮化碳的二維晶體結構如圖所示。下列有關氮化碳的說法不正確的是A.該晶體中的碳、氮原子核外都滿足8電子穩(wěn)定結構B.氮化碳中碳元素顯+4價，氮元素顯-3價C.該晶體中，C—N的鍵長比金剛石中C—C的鍵長短D.氮化碳的分子式為C3N4√答案123456789101112131415答案123456789101112131415根據(jù)題圖可知，每個碳原子形成4個共價鍵，每個氮原子形成3個共價鍵，碳原子最外層形成四個共價鍵后滿足8電子穩(wěn)定結構，氮原子最外層形成3個共價鍵后，也滿足8電子穩(wěn)定結構，A正確；由于元素的非金屬性：N>C，所以形成共價鍵時，共用電子對偏向N原子，偏離C原子，所以氮化碳中碳元素顯+4價，氮元素顯-3價，B正確；由于氮化碳是共價晶體，不存在分子，因此沒有分子式，D錯誤。

√答案123456789101112131415答案1234567891011121314

15

√答案123456789101112131415答案123456789101112131415

14.(2024·泰安一中高二月考)請回答下列問題。(1)立方氮化硼的結構與金剛石類似、硬度與金剛石相當，其晶胞結構如圖所示。立方氮化硼晶胞中有

個硼原子，

個氮原子，硼原子的雜化類型為

。

答案12345678910111213141544sp3答案123456789101112131415

(2)已知氮化硼晶胞參數(shù)為γcm，則在此晶胞中，任意兩個原子之間的最短距離是

cm，D、E原子之間的距離是

cm

答案123456789101112131415

(3)以晶胞邊長為單位長度建立的坐標可以表示晶胞中各原子的相對位置，稱作原子分數(shù)坐標。已知三個原子分數(shù)坐標參數(shù)：A(0，0，0)、B(0，1，1)、C(1，1，0)，則E原子分數(shù)坐標為

。

答案123456789101112131415

由晶胞結構示意圖知，氮化硼晶胞的俯視投影圖中位于體內(nèi)的硼原子投影在面對角線上，位于面心的氮原子投影到棱上和面心，位于頂角的氮原子投影到頂點，b正確。(4)氮化硼晶胞的俯視投影圖是

(填字母)。

答案123456789101112131415b的密度表達式為______________g·cm-3。金剛砂的熔點低于金剛石的原因為____________________________。

(5)金剛砂(SiC)的硬度為9.5，其晶胞結構如圖所示，在SiC中每個C原子周圍最近且等距的C原子數(shù)為____；若該晶胞的棱長為apm，則金剛砂答案12345678910111213141512

C—C的鍵能大于C—Si的鍵能15.砷化鎵為第二代半導體，以其為材料制造的燈泡壽命長、耗能少。已知砷化鎵的晶胞結構如圖所示。請回答下列問題：(1)下列說法不正確的是

(填字母)。

A.砷化鎵是分子晶體B.電負性：As>GaC.第一電離能：As>GaD.砷化鎵晶體中含有非極性鍵答案1234567