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第三章　晶体结构与性质
第二节　分子晶体与共价晶体
第二课时　共价晶体　
1.知道共价晶体的结构特点，能辨识常见的共价晶体。2.认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体的晶体结构模型说明共价晶体中粒子间的相互作用，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
［学业要求］
学生自主学习
XUE SHENG ZI ZHU XUE XI
阅读课本81-82页完成下列填空
共价键三维骨架
原子
共价键
很高
很大
共价晶体
109°28′
sp3
很短
最大
很高
低温石英
硅氧四面体
手性
玻璃
单晶硅
光导纤维
硅
碳化硅(SiC)
课堂互动探究
KE TANG HU DONG TAN JIU
1．典型共价晶体的结构模型
注意：
(1)二氧化硅晶体中，没有独立存在的SiO2分子，所以SiO2不是分子式。
(2)①金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)键；
②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si键；
③SiO2晶体中，1 mol SiO2晶体中有4 mol Si—O键。
2．共价晶体的物理特性及熔点比较
(1)共价晶体的物理性质
①一般熔点都很高、硬度都很大。
②一般不导电，但晶体硅是半导体。
③难溶于常见的溶剂。
(2)共价晶体熔点比较
键能：C—C键>C—Si键>Si—Si键
熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
晶体 键能/(kJ·mol－1) 熔点/℃ 硬度
金刚石 (C—C)347 3350 10
碳化硅 (C—Si)301 2600 9
晶体硅 (Si—Si)226 1415 7
结论：对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
方法技巧　共价晶体、分子晶体的判断方法
(1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断
构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。
(2)依据晶体的熔点判断
共价晶体的熔点高，常在1000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。
(3)依据晶体的导电性判断
分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。
(4)依据晶体的硬度和机械性能判断
共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。
(5)依据物质的分类判断
大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
[练1]　氮化碳部分结构如下图所示，其中β 氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是(　　)
A．β 氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定
B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
C．β 氮化碳的化学式为C3N4，其中氮显－3价，碳显＋4价
D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键形成的空间网状结构
答案
解析
[练2]　科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中不正确的是(　　)
A．该晶体中C、O原子个数比为1∶2
B．该晶体中O—C—O的键角为180°
C．该晶体的熔、沸点高，硬度大
D．该晶体中C、O原子最外层都满足8电子稳定结构
答案
解析　由SiO2共价晶体的结构可以得出CO2共价晶体的结构。将CO2由分子晶体转化为共价晶体，其C、O组成比不变，只是化学键和原子排列发生变化，A正确；该晶体含以碳原子为中心的四面体结构，故O—C—O的键角不可能为180°，B错误；由于晶体中C—O键键长比Si—O键键长短，故该晶体熔、沸点高，硬度大，C正确；晶体中每个碳原子通过4个单键与氧原子相连，最外层达到8电子稳定结构，而每个氧原子也通过2个单键与碳原子相连，最外层达到8电子稳定结构，D正确。
解析
[练3]　 金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体
结构(如图所示)，在金刚砂的空间网状结构中，
碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：
(1)金刚砂属于________晶体，金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。
(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合了________个碳原子，其键角是________。
(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。
答案
共价
低
4
109°28′
3

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