《【高中化学】共价晶体【第二课时】2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中化学】共价晶体【第二课时】2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）.pptx（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 课时2 共价晶体第二节 分子晶体与共价晶体单晶硅单晶硅金刚石金刚石SiOSiO2 2常见的共价晶体常见的共价晶体有的晶体微观空间里没有分子，共价晶体就是其中之一。有的晶体微观空间里没有分子，共价晶体就是其中之一。钻石的原身钻石的原身金刚石金刚石天然天然的金刚石经常呈现规则多的金刚石经常呈现规则多面体的外形，这是金刚石面体的外形，这是金刚石微观微观原子原子有序排列的有序排列的宏观表现宏观表现金刚石的微观结构是怎样的？金刚石的晶胞金刚石的晶胞思考与讨论：思考与讨论：通过通过金刚石晶体的结构认识共价晶体金刚石晶体的结构认识共价晶体结构结构 组成组成共价晶体的共价晶体的粒子粒子和和粒子间的作用力粒子
2、间的作用力是什么？是什么？原子原子共价键共价键构成粒子共价晶体原子粒子间的作用力共价键所有所有原子都以原子都以共价键共价键相互结合形成三维的相互结合形成三维的立体网状结构立体网状结构的晶体的晶体二、共价晶体二、共价晶体 P81P811.1.定义定义：某些单质：某些单质：硼硼(B)(B)、金刚石、金刚石(C)(C)、硅、硅(Si)(Si)、锗、锗(Ge)(Ge)和灰锡和灰锡(Sn)(Sn)等等二、共价晶体二、共价晶体 P81P812.2.常见常见的共价晶体的共价晶体P82P82某些非金属化合物某些非金属化合物：SiOSiO2 2、碳化硅、碳化硅(SiC)SiC)、氮化硅、氮化硅(Si(Si3 3
3、N N4 4)、氮化硼、氮化硼(BN)等等极少数金属氧化物极少数金属氧化物：如刚玉如刚玉(-Al(-Al2 2O O3 3)二、共价晶体二、共价晶体 P81P813.典型的共价晶体的结构分析典型的共价晶体的结构分析金刚石金刚石图图3-21 金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图每个碳原子都采取每个碳原子都采取_杂化杂化;spsp3 3所有的所有的CCCC键长相等，键角相等，键角为键长相等，键角相等，键角为_._.1092810928晶体中最小的碳环由晶体中最小的碳环由_个碳组成，且个碳组成，且_同一平面内；同一平面内；6 6不在不在在金刚石晶体中每个碳
4、原子周围紧邻的碳原子有在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个个4 4二、共价晶体二、共价晶体 P81P813.典型的共价晶体的结构分析典型的共价晶体的结构分析金刚石金刚石最小环为六元环最小环为六元环1092810928 二、共价晶体二、共价晶体 P81P813.典型的共价晶体的结构分析典型的共价晶体的结构分析金刚石金刚石最小环为六元环最小环为六元环1092810928 在在金刚石晶胞中占有的碳原子数金刚石晶胞中占有的碳原子数_8 88 81/8+1/8+6 61/2+1/2+4 4=8=812g12g金刚石金刚石含有含有_个个C C原子，含有原子，含有_个个C-CC-C键键N NA A2
5、N2NA A晶体中每个晶体中每个C参与参与了了 条条CC键的形成键的形成，而而在每条键中的贡献在每条键中的贡献只有只有 ，故故C原子与原子与CC键数之比为键数之比为：。1 1：()=)=1 1：2 2即金刚石即金刚石中，中，1molC1molC平均拥有平均拥有 molmol CCCC键键4 42 21/21/2键能：键能：347.7 kJ/mol347.7 kJ/mol（很大很大）键长：154 pm（很短）熔点熔点很高很高：3500 3500 0 0C C 硬度硬度最大最大：摩氏：摩氏1010度度 金刚石的性质109 28，三维骨架结构决定性质金刚石的用途硅硅晶体晶体结构与金刚石极其相似，只是
6、将碳原子换成了硅原子。请推测晶体结构与金刚石极其相似，只是将碳原子换成了硅原子。请推测晶体硅中硅中 Si SiSi Si 键的键参数与金刚石中键的键参数与金刚石中 C CC C 键的键参数相比，有什么变化键的键参数相比，有什么变化？原子半径：Si C键长变长，键能变小硅晶体硅晶体结构结构 思考与讨论思考与讨论1 1：熔点、硬度熔点、硬度比金刚石小比金刚石小碳化硅(SiC)俗名“金刚砂”,是一种具有类似金刚石结构的晶体，其中C原子和Si原子的位置是交替的。金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合_个碳原子，含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。43 思考与思考与讨论讨论2 2：SiC 的
7、球棍模型的球棍模型功能陶瓷高级耐火材料磨料用途：怎样从原子结构角度理解金刚石(C)、碳化硅(SiC)、晶体硅(Si)的熔点和硬度依次下降？思考与思考与讨论讨论3 3：金刚石(C)、碳化硅(SiC)、晶体硅(Si)的的熔点和硬度依次下降。熔点和硬度依次下降。而键能而键能:CCCSiSiSi键长键长越短越短，键能越大，键能越大，共价键共价键越牢固，共越牢固，共价晶体熔化时破坏的是价晶体熔化时破坏的是共价键共价键 键长键长：CC CSi 分子晶体分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较分子晶体:看是否含有氢键有分子间氢键的熔沸点高有分子间氢键的熔沸点高都有都有分子间分子间氢键氢键，看看氢键的个数，个数越多熔
8、沸点越高氢键的个数，个数越多熔沸点越高比较范德华力组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高比较分子极性相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高。相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高。同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。2.同一类型的晶体熔、沸点：总结总结3 3：如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：共价晶体：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。若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。1.不同类型的晶体熔、沸点：共价晶体分子晶体分
9、子晶体、共价晶体的熔、沸点比较总结总结3 3：2.同一类型的晶体熔、沸点：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。熔点熔点：金刚石：金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅。晶体硅。则则键长：键长：C-C C-Si Si-SiC-C C-Si Si-Si，原子半径：原子半径：CSiCSi，故键能：故键能：C-CC-SiSi-SiC-CC-Si 碳化硅碳化硅 晶体硅晶体硅B B沸点：沸点：NHNH3 3PHPH3 3C C硬度：白磷硬度：白磷 冰冰 二氧化硅二氧化硅D D熔点：熔点：SiISiI4 4SiBrSiBr4 4SiClSiCl4 4C5一种新型材料B4C，它可用于制作切削工具和高
10、温热交换器。关于B4C的推断正确的是()AB4C分子是由4个硼原子和1个碳原子构成的BB4C是一种共价晶体CB4C是一种分子晶体DB4C晶体中存在离子键BB4C由非金属元素由非金属元素组成，可用于制作切削工具和高温成，可用于制作切削工具和高温热交交换器，器，说明熔点高，明熔点高，应为共价晶体，不存在共价晶体，不存在单个分子，构成微粒个分子，构成微粒为原子，碳、硼原子之原子，碳、硼原子之间以共价以共价键结合。合。6 6如图所示是某共价晶体如图所示是某共价晶体A A的空间结构片段，的空间结构片段，A A与某物质与某物质B B反应生成反应生成C C，其实质是在每个其实质是在每个AAAA键中插入一个键
11、中插入一个B B原子，则原子，则C C物质的化学式为物质的化学式为()A AAB AB B BA A5 5B B4 4C CABAB2 2 D DA A2 2B B5 5C7 7下列下列晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是()SiCSiCSiSiHClHClHBrHBrHIHICOCON N2 2H H2 2A A B BC C D DB8.8.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，置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此
12、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。其原因可能是石更坚硬。其原因可能是A.A.碳、氮原子构成平面结构的晶体碳、氮原子构成平面结构的晶体B.B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短C.C.氮原子电子数比碳原子电子数多氮原子电子数比碳原子电子数多D.D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼碳、氮的单质的化学性质均不活泼B B9.20179.2017年中外科学家团队共同合成了年中外科学家团队共同合成了T-T-碳。碳。T-T-碳的结构是将立方金刚石中碳的结
13、构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由的每个碳原子用一个由4 4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳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，如图所示的一种新型三维立体晶体结构，如图所示(图中的图中的 表示表示碳形成的正四面碳形成的正四面体体结构结构 )。已知。已知T-T-碳晶胞参数为碳晶胞参数为a a pm pm，N NA A为阿伏加德罗常数的值。下列说法为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误错误的是的是A.A.每个每个T-T-碳晶胞中含碳晶胞中含3232个碳原子个碳原子B.T-B.T-碳中碳中CCCC的最小夹角约为的最小夹角约为1092810928C.T-C.
14、T-碳属于碳属于共价晶体共价晶体B BD.T-D.T-碳的密度为碳的密度为gcm310.10.氮氧化铝氮氧化铝(AlON)(AlON)属于共价晶体，是一种高强度透明材料，属于共价晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述下列叙述错误错误的是的是A.AlONA.AlON和和SiOSiO2 2所含化学键的类型相同所含化学键的类型相同B.B.电解熔融电解熔融AlONAlON可得到可得到AlAlC.AlONC.AlON中中N N元素的化合价为元素的化合价为1 1D.AlOND.AlON和和SiOSiO2 2的晶体的晶体类型类型不不相同相同BDBDAlON和SiO2均属于共价晶体，均只含有共价键AlON属于共
15、价晶体，熔融时不导电属于共价晶体，熔融时不导电AlON中中O为为2价，价，Al为为3价，所以价，所以N为为111.11.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的如图中的小立方体小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数。请问，图中与小立方体顶
16、角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么为多少，它们分别位于大立方体的什么位置位置A.12A.12，大立方体的，大立方体的1212条棱的中点条棱的中点B.8B.8，大立方体的，大立方体的8 8个顶角个顶角C.6C.6，大立方体的，大立方体的6 6个面的中心个面的中心D.14D.14，大立方体的，大立方体的8 8个顶角和个顶角和6 6个面的个面的中心中心A A与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的位于大立方体的12条棱的中点，共条棱的中点，共12个。如图所示：个。如图所示：(1)(1)金刚砂属于金刚砂属
17、于_晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点_。12.12.金刚石和金刚砂金刚石和金刚砂(SiC)(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的三维骨架结具有相似的晶体结构，在金刚砂的三维骨架结构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答：共价低(2)(2)在金刚砂的结构中在金刚砂的结构中，1 1个个硅原子周围结合硅原子周围结合_个个碳碳原子原子,键角是键角是 。4 41092810928(3)(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。个硅原子。3 3(
18、1)(1)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于_晶体。晶体。(2)(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N N原子和原子和N N原子，原子，SiSi原子与原子与SiSi原子不直接相连，同时每个原子都满足原子不直接相连，同时每个原子都满足8 8电子稳定结构，请写电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：出氮化硅的化学式：_。13.13.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在13 000 13 000 时反应获得
19、时反应获得。共价Si3N4(3)(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_。14.14.六六方氮化硼方氮化硼在高温高压下，可以转化为在高温高压下，可以转化为立方立方氮化硼，其结构与金刚石氮化硼，其结构与金刚石相似相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm361.5 pm，立方，立方氮化硼氮化硼晶胞中含有晶胞中含有_个个氮原子、氮原子、_个个硼原子，立方氮化硼的密度硼原子，立方氮化硼的密度是是_gcmgcm
20、3 3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为N NA A)44(1)(1)在在SiOSiO2 2晶体晶体中有若干环状结构，最小的环状结构中有若干环状结构，最小的环状结构由由_个个原子构成。原子构成。(2)(2)在在SiOSiO2 2晶体晶体中，硅原子的价电子层原子轨道发生中，硅原子的价电子层原子轨道发生了杂化，杂化方式是了杂化，杂化方式是_，SiOSiSiOSi的键角是的键角是_。15.15.参照如图参照如图SiOSiO2 2的晶体结构模型分析的晶体结构模型分析SiOSiO2 2晶体的结构，晶体的结构，并回答下列问题并回答下列问题
21、。1212spsp3 3109281092815.15.参照如图参照如图SiOSiO2 2的晶体结构模型分析的晶体结构模型分析SiOSiO2 2晶体的结构，晶体的结构，并回答下列问题并回答下列问题。(3)(3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料二氧化硅属于重要的无机非金属材料，请请列举两项二氧化硅的主要用途：列举两项二氧化硅的主要用途：_。_ _。(4)(4)下列说法中正确的是下列说法中正确的是_(_(填序号填序号)。凡是共价晶体都含有共价键凡是共价晶体都含有共价键凡是共价晶体都有正四面体结构凡是共价晶体都有正四面体结构凡是共价晶体都具有三维骨架结构凡是共价晶体都具有三维骨架结构凡是共价晶体都具有很高的凡是共价晶体都具有很高的熔点熔点制造石英玻璃制造石英玻璃制造石英表中的压电材料制造石英表中的压电材料(或制造光导纤维等或制造光导纤维等)