3.2 第3课时 共价晶体 【学习目标】 1.了解共价晶体的空间结构特点及性质。 2.能描述金刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。 【自主预习】 1.共价晶体的概念及物理性质 概念 相邻原子间以 结合而形成的具有 结构的晶体 构成微粒 微粒间的 作用力 结构 特点 (1)由于共价键具有 与 ,所以每个中心原子周围排列的原子数目是有限的 (2)由于所有原子间均以 相结合成网状结构,所以晶体中不存在单个 常见共 价晶体 (1)单质:晶体 、晶体 、晶体 、金刚石等 (2)化合物:碳化硅( )、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、二氧化硅( )等 2.典型共价晶体的结构分析 (1)金刚石 ①碳原子采取 杂化,C—C键的键长为0.154 nm,键角为 ,键能为347 kJ·mol-1。 ②每个碳原子与周围紧邻的 个碳原子以共价键结合成 结构,向空间伸展形成空间网状结构。 ③最小碳环由 个碳原子构成,且最小环上碳原子不在同一平面内,形成立体的六元环状结构。每个碳原子参与的六元环数为12。 (2)碳化硅 ①晶体结构特点 把金刚石中的C原子换成Si与C原子相互交替,就得到碳化硅的结构。晶体中Si与C原子个数之比为 。 ②物理性质 碳化硅 ,具有 、耐氧化性和耐腐蚀性。 ③用途 可用作 、 、电热元件等,还可用来制造机械工程中的结构件和化学工程中的密封件等。 (3)晶体硅 把金刚石中的C原子换成Si原子,便可得到晶体硅的结构,不同的是Si—Si键长>C—C键长。 (4)二氧化硅晶体 ①Si原子采取 杂化,正四面体内O—Si—O键角为 。 ②一个Si原子与 个O原子形成 个共价键, 原子位于正四面体的中心, 原子位于正四面体的顶点,同时每个O原子被 个硅氧正四面体共用;每个O原子和 个Si原子形成 个共价键,晶体中Si原子与O原子个数之比为 。 ③最小环上有 个原子,包括 个O原子和 个Si原子。 3.共价晶体的物理性质 晶体 键能/(kJ·mol-1) 熔点/ ℃ 硬度 金刚石 (C—C)347 大于3500 10 碳化硅 (C—Si)301 2830 9 晶体硅 (Si—Si)226 1412 7 (1)键能:C—C C—Si Si—Si;熔点:金刚石 碳化硅 晶体硅;硬度:金刚石 碳化硅 晶体硅(用“>”或“<”填空)。 (2)规律:共价晶体具有 的熔点, 的硬度;对结构相似的共价晶体来说,原子半径 ,键长 ,键能 ,晶体的熔点就越高。 【参考答案】1.共价键 空间立体网状 原子 共价键 饱和性 方向性 共价键 分子 硼 硅 锗 SiC SiO2 2.sp3 109°28' 四 正四面体 六 1∶1 硬度大 耐热性 磨料 耐火材料 sp3 109°28' 四 四 Si O 两 两 两 1∶2 12 六 六 3.(1)> > > > > > (2)很高 很大 越小 越短 越大 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)CO2、SiO2均属于共价晶体。 ( ) (2)硬度很大、熔点很高的晶体可能是共价晶体。 ( ) (3)SiC熔化时断裂非极性共价键。 ( ) (4)共价晶体一定不是电解质。 ( ) 【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)√ 2.含有共价键的晶体都是共价晶体吗 【答案】不是。共价晶体中都有共价键,但含有共价键的不一定是共价晶体。如CO2、H2O中也含有共价键,却是分子晶体。 3.为什么共价晶体结构比金属晶体和离子晶体结构更松散,却比金属晶体和离子晶体有更强的稳定性 【答案】共价键具有方向性和饱和性,使共价晶体中某个原子周围结合的其他原子数目是有限的,因此比较松散。但由于整个晶体中各原子都以强作用力的共价键相互结合,且构成了空间网状结构,所以共价晶体更稳定。 4.ⅢA、ⅤA族元素组成 ... ...
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