3.2.2共价晶体课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2（共27张ppt）

(课件网) 第三章 晶体结构与性质 第二节　分子晶体与共价晶体 第2课时　共价晶体 内容索引 学习目标 活动方案 课堂反馈 学 习 目 标 1. 知道共价晶体的特征，认识常见的共价晶体。 2. 知道共价晶体和分子晶体结构和性质上的差别。 活 动 方 案 1. 下图所示分别为金刚石的晶体、晶体部分结构和晶胞的示意图。 活动一：以金刚石、二氧化硅为例认识共价晶体的结构特征 (1) 观察金刚石的晶体部分结构，描述碳原子是如何形成金刚石晶体的。 【答案】 每个碳原子都与另外4个碳原子形成4个碳碳单键，碳碳单键形成了三维骨架结构。 (2) 金刚石晶体中是否存在分子？为什么金刚石的熔点很高、硬度很大？ 【答案】 不存在。金刚石熔化或碎裂时需要破坏共价键。 (3) 金刚石晶体中，碳原子采用什么杂化方式？每个金刚石晶胞中一共包括多少个原子？ 【答案】 sp3杂化。8个。 2. SiO2的熔点是1 713 ℃，有多种结构，如方石英、低温石英等。黄沙、带状的石英矿脉、花岗岩中的白色晶体以及透明的水晶都是低温石英。方石英、低温石英的晶胞分别如下图所示。 (1) 描述SiO2晶体中Si和O是如何成键的。 【答案】 每个Si原子都与4个O原子形成4个Si—O单键，每个O原子都与2个Si原子形成2个Si—O单键，Si—O形成了三维骨架结构。 (2) SiO2晶体中是否存在分子？为什么SiO2晶体的熔点很高、硬度很大？ 【答案】 不存在。SiO2晶体熔化或碎裂时需要破坏共价键。 3. 金刚石和SiO2晶体均是常见的共价晶体。共价晶体的结构特征是什么？ 【答案】 晶体内部相邻原子间以共价键结合，共价键形成晶体的三维骨架结构。 1. 金刚石、碳化硅、晶体硅均为共价晶体，下表中列出了它们的熔点和硬度的数据以及晶体内部所含共价键的键长、键能的数据。 活动二：探究几种共价晶体 晶体 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) 熔点/℃ 摩氏硬度 金刚石 154 348 >3 500 10 碳化硅 184 301 2 700 9.5 晶体硅 234 226 1 410 6.5 (1) 从碳原子和硅原子的结构特点猜想晶体硅、碳化硅的结构与金刚石结构的关系。 【答案】 晶体硅、碳化硅的结构与金刚石的结构相似。将金刚石中的碳原子全部换为硅原子即晶体硅，若将金刚石中C—C键改为C—Si键，且C和Si交替成键，则为碳化硅。 (2) 共价晶体的熔点和硬度等物理性质，与共价晶体中共价键的键长、键能之间存在什么关系？ 【答案】 结构相似的共价晶体，其原子间形成共价键的键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高，硬度越大。 (3) 如果不提供上述表格中的数据，你能判断金刚石、碳化硅、晶体硅的键长、键能、熔点和硬度的相对大小吗？写出你的判断方法。 【答案】 能。根据元素周期表，碳和硅为同一主族元素，原子半径：C＜Si，因此键长大小顺序为C—C键＜C—Si键＜Si—Si键，键能大小顺序为C—C键＞C—Si键＞Si—Si键，熔点和硬度大小顺序为金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 2. 材料科学是近年来化学研究的热点之一。氮化硅(Si3N4)是一种高温陶瓷材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性。氮化硅中只含有单键。判断下列有关氮化硅结构的说法中，哪些是正确的。 ①氮化硅晶体是分子晶体。 ②每个N与3个Si成键，每个Si与4个N成键，具有三维骨架结构。 ③氮化硅的硬度大。 ④氮化硅易溶于水。 【答案】 ②和③是正确的。①中氮化硅晶体应是共价晶体；④中氮化硅是共价晶体，难溶于水。 1. 大多数分子晶体与共价晶体均是由非金属元素构成的。我们如何从结构或性质中区分它们？ 【答案】 从结构上看，分子晶体中有单个的分子存在，共价键只存在分子内部。共价晶体中不存在单个分子，共价键形成了整个晶体的三维骨架结构。 从性质上看，分子晶体熔沸点低、硬度小，有些易溶于水或有机溶剂； ... ...