高中人教版 (2019)分子晶体与共价晶体教学ppt课件

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1.了解共价晶体的概念。2.记忆常见的共价晶体。3.掌握共价晶体的性质和判断共价晶体的方法。
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高?
学完本节课，同学们就能回答这个问题了。
1.定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。2.构成微粒：原子。 3.微粒之间的作用：共价键。4.气化或熔化时破坏的作用：共价键。
1.某些单质：如金刚石（C）硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）等。2.某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)等极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)
1.下列说法中，正确的是（ ）A. 分子晶体一定存在分子间作用力和共价键B. 分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点高C. 稀有气体形成的晶体属于分子晶体D. CO2 晶体是分子晶体，可推测 SiO2 晶体也是分子晶体
2.以下晶体是共价晶体还是分子晶体？
金刚石 干冰 冰 可燃冰 硫磺 C60 碘 石英 白磷（P4） 苯甲酸 金刚砂（SiC） 稀有气体的晶体 氧气的晶体 氮气的晶体
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?
典型共价晶体的分析—金刚石
碳原子都采取sp3杂化，109º 28´，三维骨架
键能：347.7 kJ/ml（很大）
影响共价晶体物理性质的主要因素——共价键
金刚石晶体中，碳原子个数与C-C共价键个数之比为 ；1ml金刚石可以形成 个C-C共价键。
2.每个碳原子都采取_______ 。
3.所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________。
4.晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内。
5.晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：
1.在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有　　个。
6.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。
7.在金刚石晶胞中占有的碳原子数_______　
8×1/8+6×1/2+4=8
8.12g 金刚石含有_____个C原子 含有_____ 个C-C键
典型共价晶体的分析—二氧化硅
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(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
SiO2用途：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
SiO2晶体骨架结构与晶体硅相似，根据SiO2中Si元素和O元素的比例，在晶体硅的骨架结构基础上将O原子填充进去可形成SiO2 骨架结构。
晶体硅结构中最小的环为6元环
二氧化硅晶体结构中最小的环为12元环
3. 在SiO2 晶体中，最小环为 元环。
1.在SiO2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。
2.在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键。
6×1/12=1/2
4.每个十二元环中平均含有硅原子 ；每个十二元环中平均含有Si－O键 ；硅原子个数与Si－O 共价键个数之是 ；氧原子个数与Si－O 共价键个数之比是 。
5.60g 二氧化硅含有_____个Si原子； 含有_____个O原子； 含有_____ 个Si-O键。
典型共价晶体的分析—碳化硅
碳化硅（SiC）俗称“金刚砂”，类似于金刚石的构造。已知SiC晶体中只存在“Si-C”共价键，根据SiC中Si元素和C元素的比例，请在金刚石晶体的结构基础上将C原子和Si原子标示出来。
“C-C” 键长＜“Si-C”键长＜“Si-Si”键长
硬度、熔点：金刚石晶体＞碳化硅晶体＞晶体硅
“C-C” 键能＞“Si-C”键能＞“Si-Si”键能
“C-C” 键长＜“Si-C”键长＜“Si-Si”键长
“C-C” 键能＞“Si-C”键能＞“Si-Si”键能
典型共价晶体的分析—氮化硼
立方氮化硼晶体结构与金刚石相似，已知BN晶体中只存在“B-N”共价键，根据BN中B元素和N元素的比例，请在金刚石晶胞的结构基础上画出BN的晶胞结构示意图。
CO2是分子晶体，这类晶体熔沸点低；SiO2为共价晶体，这类晶体熔沸点高、硬度大。
金刚石、硅和锗都是共价晶体，为什么熔点和硬度依次下降？
金刚石、硅和锗都是共价晶体，C、Si、Ge的原子半径逐渐增大,原子间的共价键键长逐渐增大，共价键键能逐渐减小,因此金刚石、硅、锗的熔点和硬度逐渐降低。
查资料得，晶体硅的熔点为1415℃，二氧化硅晶体的熔点为1713℃。怎么理解二氧化硅晶体的熔点比晶体硅的熔点高？
熔点：二氧化硅晶体＞晶体硅
“Si-O”键能＞“Si-Si”键能
“Si-O”键长＜“Si-Si”键长
2.结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
对比分子晶体和共价晶体的数据，总结共价晶体的物理特性。
1.与分子晶体相比，共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。
1.依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。2.依据晶体的熔点判断共价晶体的熔沸点高，常在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。
判断分子晶体与共价晶体的方法
3.依据导电性判断共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。4.依据物质的状态判断一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。
5.依据硬度和机械性能判断共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。6.依据物质的分类判断常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。
分子晶体与共价晶体熔沸点的比较
1.不同类型的晶体熔、沸点：原子晶体>分子晶体。2.同一类型的晶体分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢 键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O>H2Te> H2Se> H2S。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。 如SnH4>GeH4> SiH4> CH4。
③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如
⑤ 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
共价晶体①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C