3.2 分子晶体与共价晶体（第2课时 共价晶体） 高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第二节分子晶体与共价晶体

第2课时共价晶体

人教版选择性必修2

学习目标

1．掌握共价晶体的概念，了解金刚石等典型共价晶体的结构特征；

2．能描述金刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。

学习目标

1．通过典型共价晶体的晶胞模型来研究晶体内部的结构，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。

2.能够从化学键的特征分析理解共价晶体的物理特性，发展“宏观辨识和微观探析”的学科核心素养。

素养目标

情境引入

碳和硅元素位于元素周期表中同一主族，且二氧化碳和二氧化硅晶体均含有共价键，为什么熔沸点差异那么大？

晶体

CO2

SiO2

熔点（℃）

-56.6

1723

沸点（℃）

-78.5

2230

教学过程

一、共价晶体

(1)定义：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)构成微粒：原子(3)微粒间的作用：共价键

1．构成粒子及作用力

金则石晶体

教学过程

思考：

1、由原子构成的晶体一定是共价晶体吗？

2、含有共价键的晶体一定是共价晶体吗？

不一定，金属晶体也是由原子构成的（下一节学习）

不一定，共价晶体中含有共价键，但分子晶体中也含有共价键，如CO2，离子晶体也可能含有共价键，如NaOH

教学过程

2．典型的共价晶体

如：硼（B）、金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等

如：碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等

（3）极少数金属氧化物

（1）某些单质

（2）某些非金属氧化物

如：刚玉(ɑ-Al2O3)

教学过程

3.典型共价晶体的结构分析（金刚石）

金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图

金刚石是典型的共价晶体，天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形。

教学过程

金刚石中晶胞的截取

教学过程

（1）在晶体中每个碳原子以个共价单键与相邻的个碳原子相结合，成为正四面体。

（2）晶体中C-C-C夹角为，碳原子采取杂化。

（3）最小环上有个碳原子，最多个碳原子在同一平面。

（4）每个碳原子被个六元环共用。

4

4

109°28

sp3

6

4

12

1、金刚石

最小环为六元环

正四面体

教学过程

（5）晶体中每个C参与了条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有，故C原子与C—C键数之比为：。

1、金刚石

(6)在金刚石晶胞中占有的碳原子数____。

8

(8×1/8+6×1/2+4=8)

(12g金刚石含有个C原子，含有个C-C键)

NA

2NA

1：2

4

1/2

金刚石里的C—C共价键的键长（154pm）很短，键能（347.7kJ/mol）很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点（＞3500℃）也很高。高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特性。

教学过程

不同角度观察金刚石晶胞结构原子的排列

教学过程

2、二氧化硅晶体

二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃，有多种结构。

二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构（封闭的环状结构）。最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为_________。

1：2

教学过程

低温石英(α­SiO2)是最常见的一种结构。遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体、透明的水晶都是低温石英。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(左、右型)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。

石英的左、右型晶体

石英手表

石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链

教学过程

SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。

教学过程

思考1：根据表中数据，归纳共价晶体的性质特点，并从结构角度解释原因

某些共价晶体的熔点和硬度

共价晶体

金刚石

氮化硼

碳化硅

石英

硅

锗

熔点/℃

＞3500

3000

2700

1710

1410

1211

硬度*

10

9.5

9.5

7

6.5

6.0

硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即摩氏硬度，以固体互相