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课件网) 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第2节 几种简单的晶体结构模型 第3课时 共价晶体 氮化硅（Si3N4） 碳化硅（SiC）砂轮 金刚石（C） 思考： 氮化硅、碳化硅、金刚石等具有质地坚硬、耐高温等性能，在国防建设、日常生活生产中具有重要的作用。它们额微观结构是怎样的呐？ 航天耐高温材料 了解共价晶体的结构与性质;能借助共价晶体的模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 1.了解共价晶体的结构与性质。(宏观辨识与微观探析) 2.通过对共价晶体,能描述共价晶体的结构与性质。(证据推理与模型认知) 3.体会现代实验手段在化学研究中的应用，认识借助实验获得证据进而建立物质结构模型的过程，感受化学研究创新发展的前沿与方向。(科学探究与创新意识) 体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养， 让我们一起 吧！ 进 走 课 堂 三、共价晶体 联想 质疑 科学研究表明，30 亿年前，在地壳下 200 km 左右的地幔中，处在高温、高压岩浆中的碳元素逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质∶ 熔点高，不导电，硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢 思考： 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？ 2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？ 3. 在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？ 键角 键长 空间立体网状结构 C原子均为sp3杂化 4 4 1：2 根据金刚石的空间结构和晶胞回答下列问题。 4.每个碳原子可形成 个六元环,每个C-C键可以形成 个六元环。 5.在金刚石晶胞中占有的碳原子数_____。 6.12g金刚石含有_____个C原子；含有_____ 个C-C键。 金刚石的晶胞 12 6 8 NA 2NA 1.共价晶体的概念： 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。 2.共价晶体的结构特点： （1）由于共价键的饱和性与方向性，使得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共价键相结合，所以晶体中不存在单个分子。 除了金刚石外，通常情况下，晶体硅（Si)、晶体锗（Ge）、晶体硼（B）、碳化硅（SiC）、二氧化硅（SiO2）等都属于共价晶体。 碳化硅 2.性质： 碳化硅晶体与金刚石结构相似，其空间结构中碳原子和硅原子交替排列；碳原子和硅原子个数之比为1∶1。 1.结构特点： 硬度大，具有耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性。 3.用途： 磨料、耐火材料、电热元件，制造机械工程的结构件、化学工程中的密封件。 二氧化硅的结构 109 28 共价键 空间立体网状结构 键角 二氧化硅的结构特点： ①在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，而只有Si—O键，即1个硅原子与4个氧原子形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子形成2个共价键。 ②每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点，则每个正四面体占有1个完整的硅原子、2个氧原子。因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1∶2，化学式为SiO2 ，不存在单个的分子。 交流 研讨 从表 3-2-4 中的数据可以看出，尽管金刚石、碳化硅和晶体硅都是共价晶体且它们的结构相似，但是它们的熔点和硬度有较大差异，请讨论产生这种差异的原因。 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。 从表 3-2-4 中的数据可以看出，金刚石、碳化硅和晶体硅的键能、熔点和硬度比较如下： 由此可见影响共价晶体熔点和硬度的主要因素为共价键，对结构相似的共价晶体来说， ... ...
