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(共24張PPT)
第2節 共價晶體與分子晶體
【學習目標】
1.通過搭建和觀察模型，認識共價晶體和分子晶體的結構特點，認識微粒的堆積方式和晶胞特征，發展學生感知和識別模型的能力，發展證據推理與模型認知的化學核心素養。
2.學會通過微粒種類和微粒間作用力判斷晶體類型，推測晶體性質，發展宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。
meiyangyang8602
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科學研究表明，30 億年前，在地殼下 200 km 左右的地幔中，處在高溫、高壓巖漿中的碳元素逐漸形成了具有正四面體結構的金剛石。火山爆發時，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時冷卻，形成含有少量金剛石的原生礦床。金剛石具有諸多不同凡響的優良性質∶ 熔點高，不導電，硬度極高。這些性質顯然是由金剛石的結構決定的。那么，金剛石具有怎樣的結構呢
【情境導入】
沒有金剛鉆不敢攬瓷器活 鉆石恒久遠，一顆永流傳
【問題組一】結合自己拼裝制作的金剛石晶體模型，回答下列問題：
1. 在金剛石晶體中,C采取什么雜化方式？每個C與多少個C成鍵？最小碳環由多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內？
2. 在金剛石晶體中，C原子個數與C—C鍵數之比為多少？
3. 12克金剛石中C—C鍵數為多少NA？
4. 金剛石的晶胞，與我們上節課學的是哪種晶胞相似？一個金剛石晶胞占有多少個碳原子？

１.概念：
【小結1】共價晶體的結構：
3、組成微粒:
4、微粒間作用力:
原子
共價鍵
相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間立體網狀結構的晶體．
2、共價晶體結構特點:
空間立體網狀結構
共價晶體
構成粒子
原子
粒子間的作用力
共價鍵
共價晶體原子間以較強的共價鍵相結合。共價鍵具有方向性和飽和性。共價晶體中的微粒堆積不服從緊密堆積原理。
5、常見的共價晶體：
物質種類 實例
某些_____
某些______
某些___
非金屬單質
非金屬化合物
氧化物
晶體硼、金剛石、晶體硅、晶體鍺等
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等
二氧化硅(SiO2)等
Si
O
【問題組二】
1.金剛石與晶體硅、碳化硅性質相似，你預測晶體硅和碳化硅的結構與晶胞是什么樣的？
2.在現有模型的基礎上怎樣變換就可以得到SiO2的結構？
3.每個Si原子與幾個O原子以共價鍵相結合？
每個O原子與幾個Si原子以共價鍵相結合？
晶體中Si原子與O原子個數比是多少？
晶體中Si原子與Si-O鍵數目之比是多少？
晶體中最小的環有幾個原子？
1. SiC晶體的結構類似于金剛石晶體結構，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，所以在整個晶體中硅原子與碳原子個數比為1：1。
2. 每個Si原子與4個O原子緊鄰成鍵，每個O原子與2個Si原子緊鄰成鍵。Si原子數與O原子數之比為1：2。 晶體中Si原子與Si-O鍵數目之比是1:4。晶體中的最小環為十二元環，其中有6個Si原子和6個O原子 。
【小結2】
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)。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。
氧硅四面體構成的螺旋鏈
石英的左、右型晶體
拓展視野
二氧化硅的用途
玻璃
單晶硅
水泥
硅光電池
芯片
光纖
1.碳化硅硬度大，具有耐熱性、耐氧化性和耐腐蝕性，可用作耐磨料、耐火材料、電熱元件等。結合此表總結共價晶體的性質。
【問題組三】
2.剛蒸熟的米飯中吃到一粒沙子，你能總結出二氧化硅有哪些性質
3. 結合課本的數據總結共價晶體的性質。
（1）熔沸點很高
（2）硬度很大
（3）一般不導電
（4）難溶于一些常見的溶劑
1.共價晶體的物理特性：
2.原子晶體硬度、熔沸點比較規律：
在共價鍵形成的共價晶體中，原子半徑小的，鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高、硬度大。
【小結3】
共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結合，熔化時必需破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點。
【問題組四】
1.找到干冰的晶胞模型，觀察干冰與碘的晶體結構，思考回答下列問題：
構成碘、干冰晶體的微粒是什么？微粒間的作用力是什么？碘、干冰晶體屬于哪種晶體類型？
2. 如圖描述干冰和碘晶體的晶胞結構？
3. 計算一個干冰晶胞、碘晶胞中實際擁有幾個分子？每個CO2分子周圍有幾個距它最近的分子？每個碘分子周圍有幾個距它最近的分子？
4. 分子晶體都服從緊密堆積嗎，為什么？
【小結4】
1.碘晶體的晶胞是面心立方晶胞，每個晶胞中實際擁有的碘分子數為4；與一個碘分子相鄰的碘分子的個數為12，距離最近的有4個。
2.干冰晶體中晶胞的類型是面心立方晶胞，平均每個晶胞占有CO2分子的個數為4，每個CO2分子周圍有12個與之緊鄰且等距的CO2分子。
C60
冰
【問題組五】請根據表中所列數據討論：
（1）影響分子晶體的熔沸點高低的原因是什么？
哪些方法可比較分子晶體的熔沸點？
（2）依據分子晶體的結構特點，判斷其物理性質有哪些特點？
（3）一般情況下，分子晶體的熔點為什么比離子晶體和原子晶體低？
【小結5】
1.分子晶體熔沸點比較的規律：
(1) 形成分子間氫鍵:熔沸點升高;形成分子內氫鍵:熔沸點降低。
(2) 組成和結構相似無氫鍵: 相對分子質量大,范德華力越強熔沸點越高。
(3)看狀態：一般來說 固體>液體>氣體
2.分子晶體物理性質的特點：
(1)熔點、沸點較低；
(2)較小的硬度；
(3)一般都是絕緣體，熔融狀態也不導電。
分子晶體
構成粒子
分子
粒子間的作用力
分子間作用力
【問題組六】
常溫下，c做無規則的運動。0 ℃以下，水凝結為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。觀察圖，思考∶
1.冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用 這對冰晶體的結構與性質產生了怎樣的影響
2.利用冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
3.為什么冰剛剛融化時，密度變大，4 ℃后密度又變小？
4.如何判斷一種晶體為分子晶體？
冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水的小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時，才由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小
【小結6】分子晶體的判斷方法
1.依據物質的類別判斷
部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數有機物都是分子晶體。
2.依據組成晶體的粒子及粒子間作用判斷
3.依據物質的性質判斷
晶體結構復雜性的原因為:一方面，物質組成的復雜性導致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用，這也使這類晶體具有重要應用。另一方面，金屬鍵、離子鍵、共價鍵、配位鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子之間形成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態。由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的晶體，也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體之間的過渡狀態，形成過渡晶體。
金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體等模型都是典型的晶體結構模型，大多數實際晶體結構要復雜得多，都是過渡型或混合型的。請大家根據前面所學內容，總結歸納四種晶體的類型的比較，完成表格。
【本課小結】
微粒種類
微粒間作用力
結構
性質
應用
晶體類型
晶體的熔沸點、硬度

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