第三章 第二节 第2课时 共价晶体 课件

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第2课时　共价晶体1.能辨识常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微 粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响。2.能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体，并能利用均摊法对晶 胞进行分析。一、共价晶体的概念及其性质随堂演练　知识落实课时对点练二、常见共价晶体结构分析内容索引 1.共价晶体的结构特点及物理性质(1)概念相邻原子间以 相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。(2)构成微粒及微粒间作用一、共价晶体的概念及其性质共价键原子共价键(3)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点 ，硬度 ， 溶于常见溶剂，一般 导电。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长 ，键能越大，晶体的熔点越高。2.常见共价晶体及物质类别(1)某些单质：如 、 、锗(Ge)、 等。(2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。(3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。很高很大难不越短硼(B)硅(Si)金刚石(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(　　)(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体(　　)(3)共价晶体在固态或熔化时均不导电(　　)(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(　　)××××1.怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。提示　从碳到硅，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大，C—C、C—Si、Si—Si的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，共价晶体熔化时破坏的是共价键，而键能大小是C—C＞C—Si＞Si—Si，所以，金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。2.下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大A.①② B.③④ C.①③ D.②④√解析　共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。3.(2019·长沙高二检测)下列物质的晶体直接由原子构成的一组是①CO2　②SiO2　③晶体Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态HeA.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥C.②③⑥ D.①②⑤⑥解析　CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；SiO2、晶体Si属于共价晶体，其晶体直接由原子构成。√返回1.金刚石晶体金刚石晶体中，每个碳原子均以4个 对称地与相邻的 个碳原子相结合，形成C—C—C夹角为 的 体结构(即金刚石中的碳采取 杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是 元环。二、常见共价晶体结构分析共价单键4109°28′正四面sp3六2.二氧化硅晶体(1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个_______对称地与相邻的 个氧原子相结合，每个氧原子与 个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上有 个硅原子和 个氧原子，硅、氧原子个数比为 。共价键42(2)低温石英的结构中有顶角相连的 形成螺旋上升的长链，而没有封闭的 。这一结构决定了它具有 。661∶2硅氧四面体环状结构手性(1)金刚石晶体中最小碳环是六元环，且6个碳原子在同一平面内(　　)(2)金刚石晶体中每个碳原子被12个碳原子环所共有，每个C—C被6个六元环共用(　　)(3)1 mol金刚石晶体中含有4 mol碳碳键(　　)(4)1 mol二氧化硅晶体中含有4 mol硅氧键(　　)×√×√解析　任意两条相邻的C—C参加了2个六元环的形成，每个C原子可形成4条C—C，两面相邻的组合有 ＝6种，故每个C原子被6×2＝12个六元环共用。而每条C—C可以与相邻的3条C—C两两相邻，故每条C—C被3×2＝6个六元环共用。1.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。(1)一个金刚石晶胞中含有_____个碳原子。8(2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为______________ g·cm－3。(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______ pm。2.(2019·厦门外国语学校期中)2017年中外科学家团队共同合成了T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立体晶体结构，如图所示(图中的 表示碳形成的正四面体结构 )。已知T-碳晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子B.T-碳中C—C的最小夹角约为109°28′C.T-碳属于共价晶体√返回T-碳中C—C的最小夹角为60°，故B错误；T-碳中碳原子间以共价键结合成空间网状结构，属于共价晶体，故C正确；1个T-碳晶胞中含碳原子的数目为32，则该晶体1.金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是A.晶体中不存在独立的分子B.碳原子间以共价键相结合C.是自然界中硬度最大的物质D.化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应√123随堂演练　知识落实456解析　在金刚石中，碳原子之间以共价键结合形成空间三维骨架结构，不存在具有固定组成的分子；由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能很高，所以金刚石的硬度很大，故A、B、C选项正确；由于金刚石是碳的单质，高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D选项错误。1234562.美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是A.该共价晶体中含有极性键B.该共价晶体易气化，可用作制冷材料C.该共价晶体有很高的熔、沸点D.该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料√123456解析　共价晶体具有高硬度，高熔、沸点等性质，不易气化，不可用作制冷材料，B项错误。3.下列关于SiO2晶体空间结构的叙述中正确的是A.最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子B.最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2C.最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子D.存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角123456解析　SiO2晶体中，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键，晶体中的硅氧四面体中Si原子处于中心，O原子处于4个顶角。最小的环是十二元环，环上有6个Si原子、6个O原子，Si、O原子数之比是1∶1。√4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是A.28 g晶体硅中含有Si—Si的个数为2NAB.124 g白磷(P4)晶体中含有P—P的个数为4NAC.12 g金刚石中含有C—C的个数为4NAD.SiO2晶体中1 mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O)√解析　晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子与周围4个原子形成4个共价键，依据“均摊法”，1个硅(或碳)原子分得的共价键数为4× ＝2，A正确、C错误；白磷为正四面体结构，每个P4分子中含有6个P—P，B错误；SiO2晶体中每个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O，D错误。1234561234565.如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为A.AB B.A5B4C.AB2 D.A2B5√6.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题：123456解析　从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间。而金刚石和晶体硅均为共价晶体，在元素周期表中B与C相邻，与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。(1)晶体硼属于_____晶体，理由是_____________________________。共价晶体硼的熔、沸点高，硬度大(2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是____(填字母)。A.金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石 和CH4的晶体类型相同B.金刚石的熔点高与C—C的键能无关C.金刚石中碳原子个数与C—C数之比为1∶2D.金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却123456C解析　选项A，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项B，金刚石熔化过程中C—C断裂，因C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；123456选项C，金刚石中每个C都参与了4个C—C的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C数之比为(4× )∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。(3)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由_____个硼原子构成的，其中B—B的键角为______，该结构单元共含有____个B—B。1234561260°30123456返回1234567891011121314课时对点练一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1.下列晶体中①SiO2　②CO2　③P4　④晶体硅　⑤H2SO4　⑥P2O5　⑦SO3　⑧SiC　⑨冰醋酸　⑩金刚石，属于共价晶体的一组是A.①③④⑤⑥⑩ B.①④⑧⑩C.③④⑧⑨⑩ D.全部√解析　十种物质中属于分子晶体的有CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸，其余的4种物质均为共价晶体。2.下列物质中，属于共价晶体的化合物是A.水晶 B.晶体硅C.金刚石 D.干冰1234567891011121314解析　A项，水晶是共价晶体，属于化合物；B项，晶体硅是单质；C项，金刚石是单质；D项，干冰是分子晶体。√3.晶体AB型共价化合物，若原子最外层电子数之和为8，常是具有半导体性质的共价晶体。已知金刚石不导电、导热，锆石(ZrO2)不导电、不导热，却硬似钻石，近期用制耐热器的碳化硅也制成假钻石，则识别它们的可靠方法是A.能在玻璃上刻画出痕迹的为金刚石B.很硬不导电而导热的是金刚石C.既可导电又可导热的是碳化硅D.不导电的为锆石√解析　比玻璃硬度大的物质比较多，用刻画玻璃的方法不可靠，由题干知金刚石导热但不导电，而锆石不导电也不导热，故选B。12345678910111213144.根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是A.熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强B.无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电D.熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电1234567891011121314√解析　共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强应该是金属，A不正确；无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，B正确；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电，不符合共价晶体的性质，C不正确；熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，D不正确。12345678910111213145.我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是A.碳、氮原子构成平面结构的晶体B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短C.氮原子电子数比碳原子电子数多D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼1234567891011121314√解析　碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬，说明该化合物为共价晶体，为立体三维骨架结构，A错误；由于原子半径：N