人教版（2019）高中化学选择性必修二第2节分子晶体与共价晶体第2课时课件（27张ppt）

(课件网) 第2课时 分子晶体与共价晶体 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 温故知新 纯净的金刚石是无色透明，正八面体形状的固体。地壳中含有极少量的金刚石，它是天然存在的最硬的物质。经过打磨后，可以成为璀璨夺目的钻石。 钻石切割流程：现在钻坯上沿钻石的天然纹理方向划线，再沿线劈割或锯切。“天然纹理”是金刚石微观原子有序排列的宏观表现。 温故知新 金刚石与众不同的性质让人们一直好奇它是由什么组成的，它的结构是怎样的，下面几个实验是人类对它结构、组成的探索。 实验1：在密闭的并含有足量氧气的容器中分别加热金刚石和石墨，实验检测结果：所得唯一产物都是CO2； 实验2：当年有科学家用放大镜在阳光下观察金刚石的精细结构，结果金刚石化作一缕轻烟消失的无影无踪。 温故知新 实验3：1799年法国化学家将金刚石隔绝空气后加热，金刚石变成了石墨； 实验4：1955年美国科学家从天然金刚石的成因中得到启示，设计了一种静压装置，在1000K、7 106 kPa的条件下，经催化剂的作用，终于将石墨转化为金刚石。 温故知新 石墨怎样转化为金刚石？ 二、共价晶体 在金刚石的晶体中，每个碳原子都采取sp3杂化与相邻4个碳原子形成4个σ键，并不断延伸形成三维立体网状结构。 请同学们搭建金刚石的结构模型，搭建过程中注意观察碳原子之间的几何关系。 【模型搭建】 二、共价晶体 （1）在金刚石晶体中，相邻C-C间的夹角为多少？每个碳原子紧邻的碳原子数是多少？最小环由多少个碳原子构成？这些原子是否在同一平面内？ 【思考讨论】 相邻C-C间的夹角为109°28′； 每个碳原子紧邻的碳原子数是4； 最小环由6个碳原子构成，它们不在同一平面内。 二、共价晶体 定义：像金刚石一样，晶体的微观空间里没有分子，相邻原子间以共价键相结合而形成三维骨架结构的晶体，叫做共价晶体。 共价晶体概念中的要点： 构成粒子：原子 粒子间作用力：共价键 空间结构：三维骨架结构 1. 共价晶体的概念与特征 二、共价晶体 金刚石的晶胞是怎样的呢？ 在金刚石的三维结构中通过合适的选取碳原子，可以得到一个立方体晶胞。 二、共价晶体 （2）在金刚石晶胞中，碳原子分布在立方体的什么位置？一个金刚石晶胞平均占有几个碳原子？ 【思考讨论】 晶胞立方体的每个顶点上各有一个碳原子，共8个；在每一个面的中心有一个碳原子，共6个；在体内共4个原子。 一个晶胞平均占有碳原子数 = 8 ×1/8 + 6 × 1/2 +4 = 8 个。 二、共价晶体 金刚石里的C-C共价键的键长是154 pm，很短；键能347.7 kJ/mol，很大； 这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点 > 3500℃，很高。 高熔点、高硬度是许多有共价键三维骨架架构的共价晶体的特性。 2. 共价晶体的性质 二、共价晶体 （3）为什么共价晶体普遍具有熔点高、硬度大的特点？ 【思考讨论】 共价晶体中，所有原子均以共价键结合，形成的是三维骨架结构。 无论是熔化还是发生形变，都必须破坏晶体中的共价键，而共价键的键能相对较大（尤其是与范德华力、氢键相比），破坏它们需要很大的能量，因此需要很高的温度或者很强的外力。 二、共价晶体 碳、硅、锗是同一主族的元素，硅和锗形成的晶体与金刚石是的结构极其相似，只是将碳原子换成了硅原子或锗原子。 晶体硅（左）和晶体锗（右）的外观 二、共价晶体 （4）怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降？ 【思考讨论】 金刚石、硅、锗三者同属共价晶体，熔点和硬度都较高。 而三者的核心差别在碳、硅、锗原子半径依次递增，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下降。 二、共价晶体 （5）从共价晶体的概念及元 ... ...