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第三章
第二節 分子晶體與共價晶體
0
第2課時
新課引入
熔點/℃ 沸點/℃
-56.2 -78.5
熔點/℃ 沸點/℃
1723 2230
干冰（CO2）
二氧化硅（SiO2）
同為第四主族元素的氧化物，兩種晶體的熔沸點卻相差很大，這是為什么呢？
構成
粒子
分子
原子
共價鍵
分子間
作用力
分子晶體

粒子間的
相互作用
熔點低
熔點高
二、共價晶體
碳原子
共價鍵
構成粒子：
原子
共價鍵
粒子間相互作用：
相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間立體網狀結構的晶體
1.概念：
除了金剛石，還有哪些物質屬于共價晶體呢？
想一想
用Si代替C原子形成的是什么晶體？
如果Si原子間插入O原子呢？
想一想
180
109 28
Si
O
共價鍵
二氧化硅晶體結構示意圖
二、共價晶體
2、常見的共價晶體（P82）
某些單質：
金剛石（C）、晶體硅(Si)、晶體硼（B）、晶體鍺(Ge)、灰錫等
某些非金屬化合物：
碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體、Si3N4
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶體
思考
109°28'
C—C鍵 鍵長(pm) 鍵能 (kJ/mol) 熔點(℃) 硬度
154
347.7
＞3500
天然最大
很高
很短
很大
熔點高，硬度大，不導電
——影響共價晶體物理性質的主要因素
共價鍵
鍵長越短，鍵能越大
金剛石晶體的熔沸點、硬度都有什么特點呢
二、共價晶體
（1）三高
高熔點 高沸點 高硬度
（2）一般不導電，但晶體硅、鍺是半導體
（3）熔沸點變化規律：取決于共價鍵的強弱
原子半徑越小
晶體熔沸點越高
鍵長越短
鍵能越大
（4）難溶于一般的溶劑
3、物理性質
思考與討論
1）怎樣從原子結構的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？
共價晶體 金剛石 硅 鍺
熔點/℃ ＞3 500 1 410 1 211
硬度* 10 6.5 6.0
同屬于共價晶體，熔點和硬度都很高
C、Si、Ge原子半徑依次遞增，
C-C、Si-Si、Ge-Ge鍵長依次遞增，鍵能減小
思考與討論
2）“具有共價鍵的晶體叫做共價晶體”，這種說法對么？為什么？
不對。
分子晶體中的CO2、H2O等大多數分子也有共價鍵
很多離子晶體，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在陰離子或陽離子內部也含有共價鍵
共價晶體：
具有共價鍵，構成粒子——原子
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—金剛石
鍵能：347.7 kJ/mol（很大）
109 28 ，三維骨架
鍵長：154 pm（很短）
熔點很高：大于 3500 0C
硬度最大
結構決定性質
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—金剛石
面心
頂點
體內
8 ×
8
1
= 1
6 ×
2
1
= 3
4
一個金剛石晶胞內含有 8個 碳原子
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—金剛石
每個碳原子連接4個碳碳鍵，形成一個碳碳鍵需要2個碳原子，每個碳原子分攤的數目為1/2 mol
109 28
共價鍵
Q1.碳原子個數與C-C共價鍵個數之比是多少？
Q2.1mol金剛石可以形成多少個C-C共價鍵？
1 ：2
2NA
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—金剛石
Q3.最小環上有多少個碳原子，是否在同一平面內？有幾個原子共平面？
6個
不在同一平面
4個
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—金剛石
Q4.每個碳原子可形成 個六元環,每個C-C鍵可以形成 個六元環？
12
6
Q5.每個六元環占 碳原子, 個C-C鍵？
0.5
1
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—二氧化硅
晶體中Si、O原子個數比為_______
1∶2
Si
1
O
4
×
＝
2
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—二氧化硅
1.Si原子與O原子個數比為：
1﹕(4×1／2)=1﹕2
2.Si原子個數與Si—O鍵數之比為：
1﹕4
3.SiO2晶體中，每個最小的環上有12個原子（6個Si和6個O）
二、共價晶體
對比
硅（Si）
二氧化硅（SiO2）
由共價鍵形成三維骨架結構，高硬度、高熔點
共同點：
不同點：
最小的環為6元環
最小的環為12元環
熔點：1415℃
熔點：1713℃
半徑：Si > O
鍵長：Si-O＜Si-Si
鍵能：Si-O＞Si-Si
二、共價晶體
4.典型的共價晶體—二氧化硅
石英晶體中的硅氧四面體相連構成的螺旋鏈
二氧化硅是自然界含量最高的固態二元氧化物，有多種結構，最常見的是低溫石英(α SiO2)。
黃沙、石英礦脈、花崗石中的白色晶體以及透明的水晶都是低溫石英。
低溫石英的結構中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，沒有封閉的環狀結構，這一結構決定了它具有手性。
以 SiO2 為原料制造的高科技產品：
單晶硅、硅芯片、硅太陽能電池、二氧化硅光導纖維；
4.典型的共價晶體
碳化硅
碳化硅（SiC）砂輪
俗名“金剛砂”，它具有類似金剛石的結構和性質，其空間結構中碳原子和硅原子相間排列，化學式為 SiC。
用途：功能陶瓷、高級耐火材料、磨料
氮化硅(Si3N4)
Si3N4晶體結構
以 Si3N4 為基礎，用 Al 取代部分 Si，用 O 取代部分 N 而獲得結構多樣化的陶瓷，用于制作 LED 發光材料。
總結
比較物質的熔點的方法
共價
晶體
分子
晶體
有氫鍵
只有
范德華力
方 法
依據組成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷
依據性質判斷
判斷
晶體的類型
鍵能越大
熔點越高
氫鍵的
數目多少
相對分子
質量大小
判斷
鍵能的大小
判斷
分子間的作用力
分子晶體與原子晶體
晶體 干冰 二氧化硅
熔點/℃ －78.5 1732
硬度 較軟 硬而脆
組成和化學性質如此相似的干冰和石英晶體，其熔點和硬度等物理性質為何有如此大的差異？
干冰熔化克服的CO2分子間作用力，石英晶體熔化時克服的硅氧共價鍵，化學鍵的作用力遠大于分子間作用力。
課堂小結
概念
金剛石
二氧化硅
性質
共價晶體中的粒子及粒子間的相互作用
　分子晶體與共價晶體
第2課時
共價晶體
常見共價晶體結構分析
隨堂練習
1. 在二氧化硅晶體中原子未排列成緊密堆積結構，其原因是（ ）
A．共價鍵具有飽和性 B．共價鍵具有方向性
C．二氧化硅是化合物 D．二氧化硅是由非金屬元素原子構成的
AB
2.下列關于SiO2和金剛石的敘述正確的是（ ）
A．SiO2的晶體結構中，每個Si原子與2個O原子直接相連
B．通常狀況下，1molSiO2晶體中含有的分子數為NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)
C．金剛石的網狀結構中，由共價鍵形成的最小環上有6個碳原子
D．1mol金剛石中含有4NA個C-C鍵(NA表示阿伏加德羅常數的值)
C
3.金剛石和石墨的物理性質存在著較大差異，原因是( )
A．它們是由不同種元素構成的 B．他們各自的原子排列方式不同
C．它們具有不同的幾何外形 D．石墨能導電而金剛石不能
B
4.美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質的推斷一定不正確的是
A．該共價晶體中含有極性鍵
B．該共價晶體易汽化，可用作制冷材料
C．該共價晶體有很高的熔沸點
D．該共價晶體的硬度大，可用作耐磨材料
B
5.最近科學家成功制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結合為一種空間網狀的無限伸展結構，下列對該晶體敘述錯誤的是
A．該晶體類型是原子晶體
B．晶體中碳原子數與C-O化學鍵數之比為1∶2
C．該化合物中碳原子采取sp3雜化
D．該晶體中碳原子和氧原子的個數比為1∶2
B
隨堂練習

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