资源简介

(共31张PPT)
1、知道共价晶体结构特点，认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。
2、能结合具体实例，说出分子晶体的粒子间相互作用与其性质（熔点 、硬度等）的关系。
2
1
本节重点
本节难点
共价晶体的结构特点。
共价晶体的结构特点与性质之间的关系。
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔点很低，而SiO2晶体的熔点很高？
二氧化硅 熔点：1723℃
干冰 熔点：-56.2℃
思考与讨论
干冰
1、构成微粒：
2、粒子间相互作用力：
分子
范德华力
温故而知新
3、性质：
熔点低
金刚石外形
同学们，认真观察金刚石晶体的结构模型，认真对比共价晶体和分子晶体在晶体结构上的不同点。
金刚石中的C采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
金刚石晶体结构
金刚石晶胞
金刚石晶胞
一、共价晶体
共价晶体
1、概念：原子之间以共价键结合形成共价键三维骨架结构。
2、构成微粒：原子
3、粒子间作用力：共价键
金刚石晶体结构
共价晶体的判断方法是什么？
1、构成微粒：原子
2、粒子间作用：共价键
分小组探究CO2和金刚石的晶体结构模型的特点，从各自的视角观察两种晶体在结构上的差异。
干冰
金刚石晶体结构
思考与讨论
二、金刚石晶体
2、晶体中最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有 个碳原子在同一平面。
1、在晶体中每个碳原子以 个共价单键对称地与相邻的 个碳原子结合，C-C-C夹角为 ，即金刚石中的碳采取____ 杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
109°28′
sp3
6
4
4
4
4、每个C原子被_________个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为______个。
3、每个C形成________个C-C，每个C-C占有________个C，即C原子与C-C数目之比为_________。
2
1∶2
12
0.5
二、金刚石晶体
4
正四面体的中心原子与任意两个原子可形成6个面，即6个环。
键能很大
结构决定性质
熔点(＞3500 ℃)很高
硬度最大
二、金刚石晶体
109 28 ，三维骨架
键能：347.7 kJ/mol
键长：154 pm（很短）
1、在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与
个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。
2、在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；
3、在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。
2
1：2
4
2
12
没有
4
6
6
三、二氧化硅晶体
Si原子个数与Si-O 共价键个数之是 ；
O原子个数与Si-O 共价键个数之比是 。
1：4
1：2
5、60 g 二氧化硅含有_____个Si原子
含有_____个O原子
含有_____ 个Si-O键
NA
2NA
4NA
4、1 mol SiO2中含 mol Si-O键
4
三、二氧化硅晶体
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英( SiO2)。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，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英的左、右型晶体
三、二氧化硅晶体
单晶硅 单晶硅制的芯片 硅太阳能电池 二氧化硅光导纤维
三、二氧化硅晶体
二氧化硅具有许多用途，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。
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔点很低，而SiO2晶体的熔点很高？
二氧化硅 熔点：1723℃
干冰 熔点：-56.2℃
思考与讨论
CO2晶体是分子晶体， CO2之间存在范德华力，这种分子间作用力很弱，较容易破坏它使晶体变成液体或气体，故CO2的熔点很低。
SiO2是共价晶体，晶体中不存在SiO2分子，每一个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，每一个氧原子和2个硅原子结合。由于晶体是由硅原子和氧原子按1：2的比例通过共价键结合形成的共价晶体，破坏这些共价键需要很高的能量，故SiO2的熔点很高。
四、常见的共价晶体
1、这些元素的单质。
2、这些元素组成的化合物。
近年来以Si3N4 为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制造LED发光材料。
金刚石、硼(B)、高聚氮、硅(Si)、锗(Ge) 和灰锡(Sn)等。
碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等
以碳为中心
3、极少数金属氧化物。
刚玉(Al2O3)、Mn2O7、Cr2O3等
思考与讨论
1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？
共价晶体 金刚石 氮 化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3500 3000 2700 1710 1410 1211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
表3-3 某些共价晶体的熔点和硬度
在金刚石、硅和锗中，每个原子均以sp3杂化轨道与相邻的4个原子形成σ 键，整体上形成三维骨架结构，同属于共价晶体，熔点和硬度都较高。但金刚石、硅和锗的结构差别在于C、Si、Ge原子半径依次递增，C-C 、Si-Si 、Ge-Ge的键长依次递增，键长越大，键能越小，所以熔点和硬度依次降低。
思考与讨论
2、“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？
此说法不对。
“具有共价键”并不是判断共价晶体的唯一条件，分子晶体除了单原子分子之外，如H2O、CO2等大多数分子中也有共价键。很多离子晶体，如NH4Cl、NaOH、KNO3等，在阴阳离子的内部也含有共价键。
共价晶体除具有共价键外，还要求形成晶体的粒子是原子，共价晶体的微观空间里没有分子。
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概念
组成微粒
作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电性
相邻原子间以共价键相结合而形成三维骨架结构
分子间以分子间作用力结合
原子
分子
共价键
分子间作用力
很大
较小
很大
较小
不溶于任何溶剂
部分溶于水
不导电，个别为半导体
固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电
五、分子晶体与共价晶体的比较
例1、正误判断
(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(　　)
(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体(　　)
(3)共价晶体在固态或熔化时均不导电(　　)
(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(　　)
例2、下列有关共价晶体的叙述错误的是（ ）
A、共价晶体中，只存在共价键
B、共价晶体具有三维骨架结构
C、共价晶体中不存在独立的分子
D、共价晶体熔化时不破坏共价键
D
例3、下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（ ）
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高
③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大
④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大
A、①② B、③④ C、①③ D、②④
D
例4、下列关于SiO2晶体空间结构的叙述正确的是（ ）
A、最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子
B、最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2
C、最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子
D、存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角
C
共价
晶体
一、定义及性质
二、金刚石晶体的结构特征
三、二氧化硅晶体的结构特征
四、常见的共价晶体
五、分子晶体和共价晶体的比较
1、下列晶体中①SiO2　②CO2　③P4　④晶体硅 ⑤H2SO4　⑥P2O5　⑦SO3　⑧SiC　⑨冰醋酸 ⑩金刚石，属于共价晶体的一组是（ ）
A、①③④⑤⑥⑩ B、①④⑧⑩
C、③④⑧⑨⑩ D、全部
B
2、碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似于金刚石的结构，其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体：①金刚石　②晶体硅　③碳化硅，它们的熔点从高到低的顺序是（ ）
A、①③② B、②③①
C、③①② D、②①③
A
3、最近科学家成功研制了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的三维骨架结构。下列对该晶体的叙述错误的是（ ）
A、该晶体是共价晶体
B、该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
C、该晶体中碳原子数与C-O数之比为1∶2
D、该晶体中最小的环由12个原子构成
C
4、硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。
(1)基态硅原子的核外电子排布式为______________。
(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si之间的夹角大小为_______。
1s22s22p63s23p2
109°28′
(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出)，并进行必要的标注。
②SiCl4和SiF4：__________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。
①SiO2和SiCl4：__________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点，简要解释熔点产生差异的原因：
物质 SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1 710 －70 －90.2
SiO2是共价晶体，微粒间作用力为共价键；SiCl4是分子晶体，分子间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4
SiCl4和SiF4均为分子晶体，分子间作用力均为范德华力，根据分子结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，可知SiCl4熔点高于SiF4

展开更多......

收起↑