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1、1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。2.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性。目 标导 航第二节分子晶体与共价晶体第2课时 共价晶体 所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。1.共价晶体的概念一、共价晶体2.构成共价晶体的微粒 共价晶体是由原子构成的，微粒间的作用力是共价键，气化或熔化时破坏的作用力为共价键。3.常见的共价晶体某些单质：如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等极少数金属氧化
2、物，如刚玉(Al2O3)原子共价键4.共价晶体的物理性质熔点很高共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。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。硬度很大一般不导电，但晶体硅是半导体难溶于一般溶剂二、典型共价晶体1金刚石在金刚石晶体里每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。所有的CC键长相等，键角相等（10928）；最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；每个C参与了4条C
3、C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与CC键数之比为：1：（4 x）=1：2金刚石的结构特征：10928共价键金刚石的晶体结构示意图2二氧化硅晶体把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。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(SiO2)。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。石英的左、右型晶体石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链在SiO2晶体中每个Si原子都采取sp3杂化和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；
4、同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。1mol SiO2中含4 mol SiO键SiO2的结构特征：18010928SiO共价键二氧化硅的晶体结构示意图晶体SiO2的多种重要用途：制造：水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、光导纤维单晶硅硅太阳能电池硅芯片光导纤维三、分子晶体与共价晶体的比较晶体类型 分子晶体 共价晶体定义相邻分子通过分子间作用力结合形成的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的三维网状结构的晶体构成微粒分子或原子(稀有气体)原子微粒间的作用力分
5、子间作用力(氢键、范德华力)共价键(极性键、非极性键)晶体类型 分子晶体 共价晶体物理性质熔点 较低 很高硬度 较小 很大导电性固态和熔融时都不导电,但某些分子晶体溶于水能导电,如HCl固态和熔融时一般都不导电,但Si、Ge 为半导体溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂影响熔点高低的因素分子间作用力的强弱 共价键的强弱晶体类型 分子晶体 共价晶体典型实例除共价晶体外的绝大多数非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物某些单质:金刚石、晶体硅、硼、锗、灰锡等。某些非金属化合物:SiO2、SiC、BN、Si3N4等(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。构成共价晶体
6、的微粒是原子,微粒间的作用力是共价键;构成分子晶体的微粒是分子或原子(稀有气体),微粒间的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断。共价晶体的熔点高,常在1 000 以上;而分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。(3)还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。共价晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。(4)依据导电性判断。分子晶体为非导体,但部分溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、锗是半导体。四、分子晶体和共价晶体的判断方法五、分子晶体与共价晶体的熔、沸点比较1.不同类型的晶体熔、沸点：共价晶体分子晶体理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共
7、价键的作用力远大于分子间作用力。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H2OH2TeH2Se H2S。2.晶体类型相同（1）共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。（2）分子晶体同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。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。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CON2，CH3OHCH3CH3。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
8、、沸点升高。比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式?提示:不能。因为共价晶体是一个三维的空间网状结构,晶体中无小分子存在。思考与讨论(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同?提示:构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有小分子。微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。(3)分析二氧化硅晶体结构模型,判断晶体中最小的环上有多少个原子?1 mol SiO2中含有多少摩尔SiO键?提示:SiO2晶体中最小环上有12个原子;1 mol SiO
9、2中含有4 mol SiO 键。课堂小结（1）分子晶体中一定存在共价键。()（2）干冰升华的过程中破坏了共价键。()（3）二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型。()（4）分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高。()（5）含有共价键的晶体都是共价晶体。()（6）SiO2是二氧化硅的分子式。()1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)当堂过关2下列有关共价晶体的叙述错误的是()A共价晶体中，只存在共价键 B共价晶体具有空间网状结构C共价晶体中不存在独立的分子 D共价晶体熔化时不破坏共价键解析:A 项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B 项，共价晶体是相邻
10、原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C 项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D 项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。D3.下列说法正确的是()A.共价晶体中只存在非极性共价键B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl晶体的熔点高于HFC.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物解析:共价晶体中可能存在极性共价键,如SiO2、SiC 等,A 项不正确;HF 晶体中存在氢键,熔点高于HCl 晶体,B 项不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C 项正确;金属元素
11、和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D 项不正确。C4.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出的如下推断正确的是()SiCl4晶体是分子晶体常温、常压下SiCl4是液体SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子SiCl4的熔点高于CCl4A.只有 B.只有C.只有 D.解析:CCl4在常温下是液体,形成的晶体是分子晶体,而SiCl4的结构与CCl4相似,都是由极性键形成的非极性分子,故SiCl4形成的晶体也是分子晶体。由于相对分子质量SiCl4CCl4,故SiCl4的熔点高于CCl4。D5有下列物质：水晶冰醋酸氧化钙白磷晶体氩氢氧化钠铝金刚石过氧化钠碳化钙碳化硅干冰过氧化氢。根据要求填空：(1)属于共价晶体的化合物是_(填序号，下同）。(2)直接由原子构成的晶体是_。(3)直接由原子构成的分子晶体是_。(4)由极性分子构成的晶体是_，属于分子晶体的单质是_。解析：属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。