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第三章　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié)　分子晶體與共價晶體
第二課時　共價晶體　
1.知道共價晶體的結(jié)構(gòu)特點，能辨識常見的共價晶體。2.認識金剛石晶體中碳原子的三維骨架結(jié)構(gòu)，能借助共價晶體的晶體結(jié)構(gòu)模型說明共價晶體中粒子間的相互作用，促進“證據(jù)推理與模型認知”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。
［學(xué)業(yè)要求］
學(xué)生自主學(xué)習(xí)
XUE SHENG ZI ZHU XUE XI
閱讀課本81-82頁完成下列填空
共價鍵三維骨架
原子
共價鍵
很高
很大
共價晶體
109°28′
sp3
很短
最大
很高
低溫石英
硅氧四面體
手性
玻璃
單晶硅
光導(dǎo)纖維
硅
碳化硅(SiC)
課堂互動探究
KE TANG HU DONG TAN JIU
1．典型共價晶體的結(jié)構(gòu)模型
注意：
(1)二氧化硅晶體中，沒有獨立存在的SiO2分子，所以SiO2不是分子式。
(2)①金剛石(或晶體硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)鍵；
②碳化硅晶體中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si鍵；
③SiO2晶體中，1 mol SiO2晶體中有4 mol Si—O鍵。
2．共價晶體的物理特性及熔點比較
(1)共價晶體的物理性質(zhì)
①一般熔點都很高、硬度都很大。
②一般不導(dǎo)電，但晶體硅是半導(dǎo)體。
③難溶于常見的溶劑。
(2)共價晶體熔點比較
鍵能：C—C鍵>C—Si鍵>Si—Si鍵
熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅。
晶體 鍵能/(kJ·mol－1) 熔點/℃ 硬度
金剛石 (C—C)347 3350 10
碳化硅 (C—Si)301 2600 9
晶體硅 (Si—Si)226 1415 7
結(jié)論：對結(jié)構(gòu)相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。
方法技巧　共價晶體、分子晶體的判斷方法
(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類和微粒間的作用力判斷
構(gòu)成共價晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵；構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。
(2)依據(jù)晶體的熔點判斷
共價晶體的熔點高，常在1000 ℃以上；而分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下甚至更低溫度。
(3)依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷
分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電，如HCl。共價晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。
(4)依據(jù)晶體的硬度和機械性能判斷
共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。
(5)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。
[練1]　氮化碳部分結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中β 氮化碳的硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說法錯誤的是(　　)
A．β 氮化碳屬于共價晶體，其化學(xué)鍵比金剛石的更穩(wěn)定
B．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C．β 氮化碳的化學(xué)式為C3N4，其中氮顯－3價，碳顯＋4價
D．該晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，都是原子間以非極性鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
答案
解析
[練2]　科學(xué)家在實驗室里成功地將CO2在高壓下轉(zhuǎn)化為類似SiO2的共價晶體。下列關(guān)于該CO2晶體的敘述中不正確的是(　　)
A．該晶體中C、O原子個數(shù)比為1∶2
B．該晶體中O—C—O的鍵角為180°
C．該晶體的熔、沸點高，硬度大
D．該晶體中C、O原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
答案
解析　由SiO2共價晶體的結(jié)構(gòu)可以得出CO2共價晶體的結(jié)構(gòu)。將CO2由分子晶體轉(zhuǎn)化為共價晶體，其C、O組成比不變，只是化學(xué)鍵和原子排列發(fā)生變化，A正確；該晶體含以碳原子為中心的四面體結(jié)構(gòu)，故O—C—O的鍵角不可能為180°，B錯誤；由于晶體中C—O鍵鍵長比Si—O鍵鍵長短，故該晶體熔、沸點高，硬度大，C正確；晶體中每個碳原子通過4個單鍵與氧原子相連，最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而每個氧原子也通過2個單鍵與碳原子相連，最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，D正確。
解析
[練3]　 金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體
結(jié)構(gòu)(如圖所示)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，
碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答：
(1)金剛砂屬于________晶體，金剛砂的熔點比金剛石的熔點________。
(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合了________個碳原子，其鍵角是________。
(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個硅原子。
答案
共價
低
4
109°28′
3

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