人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体获奖ppt课件

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1.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性，比较晶体的熔、沸点。2.能借助共价晶体模型，以金刚石、硅、二氧化硅为例掌握共价晶体的结构特点。
问题：碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，它们晶体类型是否相同？
二氧化碳晶体(干冰)属于分子晶体，二氧化硅晶体属于共价晶体。
相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体。
注意：①并非所有的由原子构成的晶体都是共价晶体，如稀有气体②共价晶体熔化时破坏共价键，所以熔沸点很高，硬度很大。③具有共价键的晶体不一定是共价晶体
（2）部分非金属化合物。
近年来以Si3N4 为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制造LED发光材料。
金刚石、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge) 和灰锡(Sn)等。
碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等
（3）极少数金属氧化物。
4.共价晶体的物理性质
②硬度很大。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体④难溶于一般溶剂
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。
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画痕硬度，即摩氏硬度。
小结：共价晶体熔沸点大小的比较
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。
1.怎样从原子结构的角度理解金刚石，硅和锗的熔点和硬度依次下降？
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高。原子半径C 2.硬度大的物质一定经得起锤击吗？
硬度是衡量固体软硬程度的指标。以固体互相刻画时出现刻痕的固体的摩尔硬度较低。金刚石不能被任何天然矿物画出刻痕，因而是最硬的。但却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。由于共价晶体中的共价键具有方向性，当受到大的外力作用时会发生原子错位而断裂。硬度大的物质不一定经得锤击。
课堂练习1:正误判断(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体( )(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体( )(3)共价晶体在固态或熔化时均不导电( )(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应( )
(5)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。(　　)(6)SiO2是二氧化硅的分子式。(　　)
5.共价晶体的结构特征
①每个碳与相邻___个碳以 ______键结合，形成__________结构。键角为________.每个碳原子都采取_______。
③每个C被___个最小环共用，每个环平均拥有____个C。每个C—C键被___个最小环共用，每个环平均拥有____个C—C 。
②晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内；
六元环结构(1) : 碳原子数目(1/2) : C－C键数目(1) = 2 : 1 : 2
在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部4个。
①金刚石晶胞中C原子配位数为___
②金刚石晶胞中含有的C原子数为___
8×1/8+ 6×1/2+4=8
③12g 金刚石含有_____个C原子，含有_____ 个C-C键
配位数：一个C原子周围最邻近的C原子数
(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；
(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)
(3)与第ⅣA族相邻的元素间根，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。
SiO2是自然界含量最高的二元氧化物，熔点1713 ℃，有多种结构 ，最常见的是低温石英。遍布河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都低温石英。
①SiO2在自然界分布：
其结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如石英手表。
石英晶体中硅氧四面体相连构成的螺旋链
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
Ⅰ、晶体中1个Si与__个O以共价键结合，形成________结构；1个O与__个Si结合，每个正四面体占有___个Si，__个O。故SiO2晶体中Si与O之为______。Ⅱ、最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。每个Si被___个最小环共用，每个Si—O—Si键被___个最小环共用，每个最小的环实际拥有的硅原子为___________，氧原子数为_____________。
③常见的二氧化硅的晶体结构
晶体硅的晶胞中，在Si－Si键之间插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常见的SiO2晶胞)。
①二氧化硅晶胞中含有的Si原子数为___，O原子数为___
②1mlSiO2晶体中含_____mlSi-O键。
课堂练习2:正误判断(1)金刚石晶体中最小碳环是六元环，且6个碳原子在同一平面内( )(2)金刚石晶体中每个碳原子被12个碳原子环所共有，每个C—C被6个六元环共用( )
(3)1 ml金刚石晶体中含有4 ml碳碳键( )(4)1 ml二氧化硅晶体中含有4 ml硅氧键( )
(5)金刚石和二氧化硅晶体中C、Si都是sp3杂化，键角109º28´( )(6)金刚石中C与C—C键和二氧化硅晶体中Si与Si—O键的比值都是1:2 ( )
课堂练习3：金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。(1)一个金刚石晶胞中含有____________个碳原子。
(2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为_____________ g·cm－3。
(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为_____ pm。
(4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？
小结：常见共价晶体的结构
科学•技术•社会——金刚石
天然金刚石形成条件：高温高压
课堂练习4：下列事实能说明刚玉(Al2O3)是共价晶体的是（ ）① Al2O3是两性氧化物;②硬度很大;③它的熔点为2045 ℃ ;④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④
课堂练习5：以下晶体是共价晶体还是分子晶体?①金刚石②干冰③可燃冰④硫黄 ⑤C60 ⑥碘 ⑦石英⑧白磷(P4) ⑨苯甲酸⑩ 金刚砂(SiC) ⑪稀有气体的晶体⑫氧气的晶体⑬氮气的晶体
共价晶体______________________________________________________分子晶体______________________________________________________
②③④ ⑤ ⑥ ⑧ ⑨ ⑪⑫⑬
(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。
小结：分子晶体和共价晶体的判断方法
(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。(5)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。(6)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。
无（硅、Ge为半导体）
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
分子晶体与共价晶体比较
所有原子以共价键相互结合形成立体网状结构的晶体
分子间以范德华力、氢键相结合而成的晶体
金刚石、B、Si、Ge、灰锡、SiC、SiO2、BN、Si3N4等
Ar、S、干冰、HCl、多数有机物分子等
课堂练习6：根据表中数据，下列说法中不正确的是(　　)
A. SiO2晶体和晶体B属于共价晶体B. SiCl4和AlCl3晶体都是分子晶体C. SiCl4和AlCl3分子的中心原子均采取sp3杂化方式D. SiCl4和AlCl3均是极性键形成的非极性分子
课堂练习7：下列晶体性质的比较中错误的是(　　)A．熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅B．沸点：NH3 > PH3C．硬度：白磷 > 冰 > 二氧化硅D．熔点：SiI4 > SiBr4 > SiCl4