3.2 第2课时 共价晶体 【学习目标】 1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。 2.能够从化学键的特征,分析理解共价晶体的物理特性。 【自主预习】 一、共价晶体的结构和性质 1.共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 共价晶体 (2)空间结构:整块晶体是一个三维的共价键 结构,不存在单个的小分子,是一个“巨分子”。 2.共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些 二氧化硅(SiO2)等 3.共价晶体的熔、沸点 (1)由于共价晶体原子间以较强的共价键相结合,熔化时必须破坏共价键,而破坏它们需要很高的温度,所以共价晶体具有 的熔点。 (2)结构相似的共价晶体,原子半径越 ,键长越 ,键能越 ,晶体的熔点越 。 【微点拨】 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等分子晶体中也含有共价键。 二、典型的共价晶体 1.金刚石 (1)碳原子采取 杂化,C—C—C夹角为 。 (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 个碳原子组成,且最小碳环上有4个碳原子在同一平面内;每个碳原子被12个六元环共用。 2.二氧化硅晶体 (1)二氧化硅的结构 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(α-SiO2)。在低温石英的结构,有顶角相连的 形成螺旋上升的长链,这一结构决定了它具有手性。 ①Si原子采取 杂化,正四面体内O—Si—O键角为 。 ②每个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原子个数比为 。 ③最小环上有 个原子,包括 个O原子和 个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【微点拨】 二氧化硅为共价晶体,晶体中不存在单个分子,其化学式为Si与O的最简个数比,而不是分子式。 【参考答案】一、1.(1)原子 共价键 (2)网状 2.单质 非金属化合物 氧化物 3.(1)很高 (2)小 短 大 高 二、1.(1)sp3 109°28' (2)4 正四面体 (3)6 2.(1)硅氧四面体 ①sp3 109°28' ②4 4 Si O 2 2 2 1∶2 ③12 6 6 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)具有共价键的晶体都是共价晶体。 ( ) (2)二氧化硅晶体熔化时,破坏Si—O。 ( ) (3)共价晶体中,共价键键能越大,熔点越高。 ( ) (4)共价晶体的化学式表示其分子式。 ( ) (5)共价晶体的熔点一般比分子晶体高。 ( ) (6)共价晶体都具有空间网状的结构和较强作用的共价键。 ( ) (7)1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O。 ( ) (8)由于共价键的键能远大于分子间作用力,故共价晶体的熔点比分子晶体高。 ( ) 【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ 2.常见的共价晶体单质有哪些 请列举两例。 【答案】金刚石、单质硅、单质硼等。 3.常见的共价晶体化合物有哪些 请列举两例。 【答案】SiO2、SiC、C3N4、Si3N4、BN、AlN、BP、GaAs等。 【合作探究】 任务1：共价晶体的结构与性质 情境导入 素材1:金刚砂又名碳化硅(SiC),是用石英砂、石油焦(或煤焦)等原料通过电阻炉高温冶炼而成的。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物中,如莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术 ... ...
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