資源簡介

(共32張PPT)
共價晶體（二）
人教版 選擇性必修2
知識回顧
共價晶體：由共價鍵構成的具有空間立體網狀結構的晶體
金剛石晶體結構
除了金剛石、晶體硅以外，還有這些常見共價晶體
二氧化硅 （SiO2）
碳化硅 （SiC）
氮化硼 （BN)
氮化硅 （Si3N4）等
思考討論
知識拓展
自然界含量最高的固態二元氧化物，熔點1713℃
有多種結構，最常見的是低溫石英（α-SiO2）
海灘河岸邊的黃沙、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。
應用廣泛的高科技產品原料---二氧化硅（SiO2)
資料卡片
二氧化硅（SiO2)
晶體硅結構
已知SiO2晶體骨架結構與晶體硅相似，根據SiO2中Si元素和O元素的比例，你能否在晶體硅的骨架結構基礎上將O原子合理地填充進去以形成SiO2 骨架結構？
√
思考討論
SiO
SiO2
SiO4
二氧化硅（SiO2)
晶體硅結構
二氧化硅晶體結構
二氧化硅（SiO2)
（注意：以“O”為中心的“Si-O”鍵的夾角不是180度）
知識遷移
正四面體結構
晶體硅中硅原子采取sp3雜化
二氧化硅晶體中硅原子采取sp3雜化
二氧化硅（SiO2)
1mol二氧化硅晶體中含有的“Si-O”鍵數目為？
4NA
思考討論
二氧化硅（SiO2)
晶體硅結構中最小的環為6元環
二氧化硅晶體結構中最小的環為12元環
知識遷移
二氧化硅（SiO2)
查資料得，晶體硅的熔點為1415℃，二氧化硅晶體的熔點為1713℃。怎么理解二氧化硅晶體的熔點比晶體硅的熔點高？
熔點：二氧化硅晶體＞晶體硅
“Si-O”鍵能＞“Si-Si”鍵能
“Si-O”鍵長＜“Si-Si”鍵長
原子半徑：Si > O
思考討論
二氧化硅（SiO2)
C和Si屬于同一主族，為何二氧化硅晶體屬于共價晶體，而干冰晶體屬于分子晶體？
知識拓展
C是第二周期元素，原子半徑較小，周圍容納不下4個O原子，電子云易于重疊形成雙鍵，所以當C與O結合時，形成了雙鍵，CO2以單個小分子就可以穩定存在，屬于分子晶體。
Si是第三周期元素，原子半徑較大，周圍可以容納4個O原子，不易形成雙鍵，因此SiO2中，Si以單鍵結合了4個O，形成了空間網狀結構，屬于共價晶體。
干冰晶胞結構
二氧化硅晶胞結構
二氧化硅（SiO2)
有關資料報道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體結構相似，高熔點、高硬度的二氧化碳晶體。請思考以下問題
（一）該二氧化碳晶體屬于分子晶體還是共價晶體？
該二氧化碳晶體與二氧化硅晶體結構相似，且具備高熔點、高硬度特征，屬于典型的共價晶體
思考討論
二氧化硅（SiO2)
（二）1mol該二氧化碳晶體中含有的“C-O”鍵數目為？
有關資料報道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體結構相似，高熔點、高硬度的二氧化碳晶體。請思考以下問題
4NA
思考討論
二氧化硅（SiO2)
有關資料報道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體結構相似，高熔點、高硬度的二氧化碳晶體。請思考以下問題
（三）該二氧化碳晶體的熔點、硬度與二氧化硅晶體相比如何？
“C-O”鍵長 ＜ “Si-O”鍵長
“C-O”鍵能 ＞“Si-O”鍵能
熔點、硬度：該二氧化碳晶體＞二氧化硅晶體
原子半徑： C ＜ Si
思考討論
二氧化硅（SiO2)
二氧化硅的用途
單晶硅 硅芯片 硅太陽能電池 二氧化硅光導纖維
（以SiO2為原料制造的高科技產品）
資料卡片
二氧化硅（SiO2)
SiC器件的主要用途是車載設備。SiC器件可以使純電動汽車、混合動力車的電機控制系統損失的功率降低到1/10，實現低功耗化；同時，能將新能源汽車的效率提高10%，使用SiC工藝生產的功率器件的導通電阻更低、芯片尺寸更小、工作頻率更高
，并可耐受更高的環境溫度
SiC 的球棍模型
新能源汽車中的明星材料---碳化硅（SiC)
資料卡片
碳化硅（SiC)
碳化硅（SiC)
SiC 的球棍模型
SiC俗稱“金剛砂”，類似于金剛石的構造。已知SiC晶體中只存在“Si-C”共價鍵，根據SiC中Si元素和C元素的比例，你能否在金剛石晶體的結構基礎上將C原子和Si原子標示出來？
Si
C
或
金剛石晶體
思考討論
SiC晶胞結構
碳化硅（SiC)
碳化硅（SiC)
原子半徑： C ＜ Si
“C-C” 鍵長＜“Si-C”鍵長＜“Si-Si”鍵長
硬度、熔點：金剛石晶體＞碳化硅晶體＞晶體硅
“C-C” 鍵能＞“Si-C”鍵能＞“Si-Si”鍵能
立方氮化硼晶體結構與金剛石相似，它有可能在哪些領域具有廣泛的應用前景？
熔點高
硬度大
產品堅硬，可制成高速切削刀具、地質勘探、石油鉆頭
可以制造高溫構件、火箭燃燒室內襯、宇宙飛船的熱屏蔽等
性能優異的陶瓷材料—氮化硼（BN）
（一）立方氮化硼
氮化硼（BN）
立方氮化硼晶體結構與金剛石相似，已知BN晶體中只存在“B-N”共價鍵，根據BN中B元素和N元素的比例，你能否在金剛石晶胞的結構基礎上畫出BN的晶胞結構示意圖？
金剛石晶胞結構
BN晶胞結構
思考討論
氮化硼（BN）
（二）六方氮化硼
六方氮化硼的晶體為平面六元并環的層狀結構
氮化硼（BN）
知識拓展
1.六方氮化硼晶體結構中B、N原子采取哪種類型的軌道雜化方式？
因六方氮化硼晶體為平面六元并環結構，故B、N原子均采用sp2雜化方式
思考討論
氮化硼（BN）
3. 六方氮化硼的晶體的層狀結構之間并不存在化學鍵的作用，那它屬于共價晶體嗎？
不屬于。層與層之間沒有共價鍵作用，即構成不了空間立體網狀結構，故不屬于共價晶體
思考討論
氮化硼（BN）
六方氮化硼用途
（一）絕緣性
廣泛應用于高壓高頻電及等離子弧的絕緣體以及各種加熱器的絕緣子，加熱管套管和高溫、高頻、高壓絕緣散熱部件，高頻應用電爐的材料
（二）熱導性
用作制備砷化鎵、磷化鎵、磷化銦的坩鍋，半導體封裝散熱底板、移相器的散熱棒，行波管收集極的散熱管，半導體和集成電極的p型擴散源和微波窗口
（后期在學習“混合型晶體”中石墨部分知識時可進行對比分析）
資料卡片
氮化硼（BN）
課堂小結
二氧化硅晶胞結構
碳化硅晶胞結構
氮化硼晶胞結構
①每個Si周圍有4個O
Si的雜化軌類型是sp3
②Si原子與Si-O鍵之比為1:4
③最小環為12元環。
“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。
①立方氮化硼晶體結構與金剛石相似
硬度大 熔點高
②六方氮化硼的晶體為平面六元并環的層狀結構
B、N原子均采用sp2雜化方式
不屬于共價晶體
1.下列說法中，錯誤的是（ ）
A. 只含分子的晶體一定是分子晶體
B. 碘晶體升華時破壞了共價鍵
C. 幾乎所有的酸都屬于分子晶體
D. 稀有氣體分子中只含原子，但稀有氣體的晶體屬于分子晶體
課堂練習
2.下列說法中，正確的是（ ）
A. 分子晶體一定存在分子間作用力和共價鍵
B. 分子晶體的熔點一般比共價晶體的熔點高
C. 稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體
D. CO2 晶體是分子晶體，可推測 SiO2 晶體也是分子晶體
課堂練習
3.下列說法中，正確的是（ ）
冰融化時，分子中 H－O 鍵發生斷裂
共價晶體中，共價鍵越強，熔點越高
C. 分子晶體中，共價鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點一定越高
D. 分子晶體中，分子間作用力越大，對應的物質越穩定
課堂練習
4.下列事實能說明剛玉（Al2O3）是共價晶體的是（ ）
①Al2O3 是兩性氧化物；
②硬度很大；
③它的熔點是 2045 ℃；
④自然界中的剛玉有紅寶石和藍寶石
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④
課堂練習
5.以下晶體是共價晶體還是分子晶體？
金剛石 干冰 冰 可燃冰 硫磺 C60 碘 石英 白磷（P4） 苯甲酸 金剛砂（SiC） 稀有氣體的晶體 氧氣的晶體 氮氣的晶體
課堂練習
參考答案
1.B 2.C. 3.B 4.C
5.
分子晶體 干冰、冰、可燃冰、硫磺、C60、碘 、 白磷（P4）、苯甲酸 、稀有氣體的晶體 、氧氣的晶體、氮氣的晶體
共價晶體 金剛石、石英、金剛砂（SiC）

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