3.2 分子晶體與共價(jià)晶體 課件 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

分子晶體、共價(jià)晶體冊(cè)別：選擇性必修2學(xué)科：化學(xué)（人教版）學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)金剛石晶體和二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)。2、能借助共價(jià)晶體模型說明共價(jià)晶體中粒子間的相互作用與性質(zhì)（如熔點(diǎn)、硬度等）的關(guān)系。CO2晶體（干冰）SiO2晶體問題：碳元素和硅元素均位于元素周期表中ⅣA族，干冰的熔點(diǎn)很低且易升華，SiO2晶體的熔點(diǎn)卻很高，這是為什么？干冰屬于分子晶體，分子間作用力只是范德華力，破壞范德華力所需能量低。單晶硅金剛石SiO2常見的共價(jià)晶體任務(wù)1：通過金剛石晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)認(rèn)識(shí)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。每個(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰4個(gè)碳原子結(jié)合，鍵角為109°28＇，即：碳采取sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。C—C共價(jià)鍵C原子半徑小，C—C鍵長(zhǎng)（154pm）很短，鍵能（347.7kJ/mol）很大，破壞共價(jià)鍵需要很高的能量。在所有已知晶體中，金剛石的硬度最大，熔點(diǎn)很高（>3500℃）。從結(jié)構(gòu)上說明原因。逆向分析：共價(jià)鍵強(qiáng)度鍵能鍵長(zhǎng)（原子半徑）正向梳理：共價(jià)晶體1．構(gòu)成粒子：由原子直接構(gòu)成2．粒子間作用力：共價(jià)鍵3．空間結(jié)構(gòu)：三維骨架結(jié)構(gòu)4．物理特性：熔點(diǎn)高、硬度大任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（1）最小的碳環(huán)由___個(gè)C原子組成，每個(gè)環(huán)中最多有___個(gè)C原子在同一平面。（2）每個(gè)C形成___個(gè)C—C，每個(gè)C—C占有___個(gè)C，即C原子與C—C之比為_____。即1mol金剛石含C—C數(shù)為____。（3）每個(gè)C原子被___個(gè)六元環(huán)共用，1個(gè)碳環(huán)占有的C原子為____個(gè)。

64421:22NA120.5bhf、bhg、bgf、ghf每個(gè)面上有3個(gè)六元環(huán)任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（4）每個(gè)晶胞中含有____個(gè)

C原子。（5）設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，晶體密度為____g/cm3。（6）晶胞中兩個(gè)最近C原子之間的距離為____pm。（7）設(shè)C原子半徑為r

pm，則a與r的關(guān)系為____。（8）晶胞的空間利用率為___%。任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（4）每個(gè)晶胞中含有____個(gè)C原子。8

任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（5）設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，晶體密度為____g/cm3。

注意：1pm=10－10cm任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（6）設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，晶胞中兩個(gè)最近C原子之間的距離為______pm。AB是大正方體體對(duì)角線，O是大正方體體心，C是小正方體體心，AB=2AO=4AC

兩個(gè)最近C原子之間的距離為AC，即：大正方體體對(duì)角線的1/4！任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（7）設(shè)C原子半徑為r

pm，則a與r的關(guān)系為____。兩個(gè)最近C原子之間的距離，就是兩個(gè)碳原子半徑2r，即（6）設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，晶胞中兩個(gè)最近C原子之間的距離為______pm。

任務(wù)2：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)。（8）晶胞的空間利用率為___%。

遷移應(yīng)用：認(rèn)識(shí)碳化硅。碳化硅俗稱金剛砂，結(jié)構(gòu)類似金剛石，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料。具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，使用溫度可達(dá)1600℃，可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。（1）碳化硅的化學(xué)式為____。SiC晶體硅的結(jié)構(gòu)也類似金剛石。（2）怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、碳化硅、硅的熔點(diǎn)和硬度依次下降？半徑：C<Si，鍵長(zhǎng)：C—C<C—Si<Si—Si，鍵能：C—C>C—Si>Si—Si，破壞共價(jià)鍵所需能量依次減小。共價(jià)晶體金剛石碳化硅硅熔點(diǎn)/℃>350027001410硬度109.56.5任務(wù)3：認(rèn)識(shí)SiO2晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。SiO2是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，熔點(diǎn)1713℃，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英（α-SiO2）。遍布海灘河岸的黃沙、帶狀的石英礦脈、花崗巖里的白色晶體以及透明的水晶都是低溫石英。SiO2的用途：用作壓電材料，如制作石英手表；用于制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。（1）低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的_________形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有_____。（2）1個(gè)Si原子和_____個(gè)O原子形成_____個(gè)共價(jià)鍵，1個(gè)O原子和_____個(gè)Si原子相結(jié)合。故1個(gè)硅氧四面體中有___個(gè)Si和__個(gè)O，化學(xué)式為_______。（3）1molSiO2中含Si—O鍵數(shù)為___。