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第二节 分子晶体与共价晶体
第2课时 共价晶体
2019人教版 选择性必修2 第三章 晶体结构与性质
【课程学习目标·学科核心素养】
借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。
能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。
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课堂导入
共价键
共价晶体
金刚石
构成微粒：碳原子
微粒间作用力：共价键
熔点高、硬度大
碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的化合物外形来看，均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？
晶体类型 构成微粒 微粒间 作用力 熔沸点
分子晶体 分子 分子间 作用力 低
共价晶体 原子 共价键 高
一．共价晶体
1．共价晶体的结构特点及物理性质
(1)概念
相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。
(2)构成微粒及微粒间作用
一．共价晶体
1．共价晶体的结构特点及物理性质
(3)物理性质
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
一．共价晶体
2．常见共价晶体及物质类别
(1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。
(2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
(3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。
二．典型的共价晶体
1．金刚石晶体
金刚石晶体中，每个碳原子均以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成C—C—C夹角为109°28′的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是六元环。
二．典型的共价晶体
1．金刚石晶体
碳原子都采取sp3杂化，109 28 ，三维骨架
熔点高，硬度大，不导电
共价键——影响共价晶体物理性质的主要因素
【思考】
碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？
1mol金刚石可以形成多少个C-C共价键？
1 ：2
2NA
最小环上有多少个碳原子，是否在同一平面内？
6个
不在同一平面
二．典型的共价晶体
2.二氧化硅晶体
(1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与 2个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为1∶2。
二．典型的共价晶体
2.二氧化硅晶体
硅（Si）
二氧化硅（SiO2）
硅（Si） 二氧化硅（SiO2）
相同点 由共价键形成三维骨架结构，高硬度、高熔点 不同点 最小的环为6元环 熔点：1415℃ 最小的环为12元环
熔点：1713℃
熔点
半径：Si > O
键长：Si-O＜Si-Si
键能：Si-O＞Si-Si
二．典型的共价晶体
2.二氧化硅晶体
(2)低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性(左、右型)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。
石英的左、右型晶体
石英手表
低温石英：硅氧四面体相连构成的螺旋链
二．典型的共价晶体
2.二氧化硅晶体
(3)二氧化硅有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
同属于共价晶体，熔点和硬度都很高
C、Si、Ge原子半径依次递增，C-C、Si-Si、Ge-Ge键长依次递增，键能减小
不对，分子晶体中的CO2、H2O等大多数分子也有共价键；
很多离子晶体，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在阴离子或阳离子内部也含有共价键。
共价晶体：具有共价键，构成粒子——原子
共价
晶体
分子
晶体
有氢键
只有
范德华力
方 法
依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
依据性质判断
判断
晶体的类型
键能越大
熔点越高
氢键的数
目、强度
相对分子质量大小
判断
键能的大小
判断
分子间的作用力
【归纳】比较物质的熔点的方法
效果检测
【典例1】下列有关共价化合物的说法：
①具有较低的熔、沸点；
②不是电解质；
③固态时是分子晶体
④都由分子构成；
⑤固态时不导电，其中一定正确的是
A．①③④ B．②⑤ C．①②③④⑤ D．⑤
【答案】D
【典例2】金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是(　　)
A．晶体中不存在独立的分子
B．碳原子间以共价键相结合
C．是自然界中硬度最大的物质
D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应
【答案】D
【典例3】美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是(　　)
A．该共价晶体中含有极性键
B．该共价晶体易气化，可用作制冷材料
C．该共价晶体有很高的熔、沸点
D．该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料
【答案】B
【典例4】下列关于SiO2晶体的叙述错误的是
A．每个Si原子周围有4个O原子
B．每个O原子周围有2个Si原子
C．阴、阳离子数目之比为1:2
D．Si原子和O原子的比例为1:2
【答案】C
【典例5】（2021·福建省福州高级中学高二期中）下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)
A．1mol P4含有P-P键的个数为4NA
B．1 mol SiC中含有 C-Si键的个数为2NA
C．1 mol SiO2中含 Si-O 键的个数为 2NA
D．含C为1 mol 的金刚石中含有C-C键的个数为 2NA
【答案】D
【典例6】（2021·山东·德州市实验中学高二期中）下列说法不正确的是
A．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4
B．熔沸点由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．沸点由高到低：HI＞HBr＞HCl＞HF
D．氮元素氢化物的沸点不一定高于碳元素的氢化物
【答案】C
本课结束

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