1、第二课时 共价晶体网状1.共价一、共价2.小短大高二、典型共价晶体典型共价晶体1金刚石金刚石10928共价键2二氧化硅晶体二氧化硅晶体 把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。 二氧化硅是自然界含量最高的固态二二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英石英(SiO2)。低温石英的结构中有顶角。低温石英的结构中有顶角相连的相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这没有封闭的环状结构，这一结构一结构决定了它决定了它具有手性。具有手性。石英的左、右
2、型晶体石英的左、右型晶体石英晶体中的硅石英晶体中的硅氧四面体相连构氧四面体相连构成的螺旋链成的螺旋链18010928Sio共价键晶体SiO2的多种重要用途：制造： 水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维三、分子晶体与共价晶体的比较晶体类型分子晶体共价晶体定义相邻分子通过分子间作用力结合形成的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的三维网状结构的晶体构成微粒分子或原子(稀有气体)原子微粒间的作用力分子间作用力(氢键、范德华力)共价键(极性键、非极性键)晶体类型分子晶体共价晶体物理性质熔点较低很高硬度较小很大导电性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固态和熔融时一
3、般都不导电,但Si、Ge为半导体溶解性相似相溶难溶于一般溶剂影响熔点高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱晶体类型分子晶体共价晶体典型实例除共价晶体外的绝大多数非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物某些单质:金刚石、晶体硅、硼、锗、灰锡等。某些非金属化合物:SiO2、SiC、BN、Si3N4等(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
4、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。(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。分子晶体和共价晶体的判断方法1.理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。力。2.晶体类型相同晶体类型相同（1）共价晶体共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越
5、大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。晶体硅。（2）分子晶体分子晶体比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式?提示:不能。因为共价晶体是一个三维的空间网状结构,晶体中无小分子存在。思考与讨论(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同?提示:构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有小分子。微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力
6、。(3)分析二氧化硅晶体结构模型,判断晶体中最小的环上有多少个原子?1 mol SiO2中含有多少摩尔SiO键?提示:SiO2晶体中最小环上有12个原子;1 mol SiO2中含有4 mol SiO键。1.分子晶体中一定存在共价键。 ()2.干冰升华的过程中破坏了共价键。()3.二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。()4.分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高。()5.含有共价键的晶体都是共价晶体。()6.SiO2是二氧化硅的分子式。()1判断正误判断正误(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”) 2下列有关共价晶体的叙述错误的是下列有关共
7、价晶体的叙述错误的是()A共价晶体中，只存共价晶体中，只存在共价键在共价键B共价晶体具有空间网状结构共价晶体具有空间网状结构C共价晶体中不存在独立共价晶体中不存在独立的分子的分子D共价晶体熔化时不破坏共价键共价晶体熔化时不破坏共价键解析:A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。D3.下列说法正确的是()A.共价晶体中只存在非极性共价键B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl晶体的熔点高于HFC.干冰升华
8、时,分子内共价键不会发生断裂D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物解析:共价晶体中可能存在极性共价键,如SiO2、SiC等,A项不正确;HF晶体中存在氢键,熔点高于HCl晶体,B项不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C项正确;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D项不正确。C4.在学习分子晶体后,某化学兴趣小组的同学查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:根据这些数据分析,你认为属于分子晶体的是()A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4 C.NaCl、CaCl2 D.全部
9、氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/801712190-68782沸点/1 4651 418230571 600B解析:由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低;由表中数据可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,故不属于分子晶体;AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。B项符合题目要求。5.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出的如下推断正确的是()SiCl4晶体是分子晶体常温、常压下SiCl4是液体SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子SiCl4的
10、熔点高于CCl4A.只有 B.只有C.只有 D.解析:CCl4在常温下是液体,形成的晶体是分子晶体,而SiCl4的结构与CCl4相似,都是由极性键形成的非极性分子,故SiCl4形成的晶体也是分子晶体。由于相对分子质量SiCl4CCl4,故SiCl4的熔点高于CCl4。D6.碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似于金刚石的结构,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体:金刚石晶体硅碳化硅,它们的熔点从高到低的顺序是()A. B. C. D.解析:C与Si同为第A族元素,三种晶体的相似性表现在金刚石是共价晶体,晶体硅、碳化硅也是共价晶体。根据硅的原子半径比碳大,可知SiSi键的键能比C
11、C键小,而CSi键键能应在二者之间,三种共价晶体空间结构相似,熔点取决于它们的键长与键能大小,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅,正确答案为A。A7有下列物质：有下列物质：水晶水晶冰醋酸冰醋酸氧化钙氧化钙白磷白磷晶体氩晶体氩氢氧化钠氢氧化钠铝铝金刚石金刚石过氧化钠过氧化钠碳化钙碳化钙碳化硅碳化硅干干冰冰过氧化氢。过氧化氢。根据要求填空：根据要求填空：(1)属于共价晶体的化合物是属于共价晶体的化合物是_(填序号，下同）填序号，下同）。(2)直接由原子构成的晶体是直接由原子构成的晶体是_。(3)直直接由原子构成的分子晶体是接由原子构成的分子晶体是_。(4)由极性分子构成的晶体是由极性分子构
12、成的晶体是_，属于分子晶体的单质是，属于分子晶体的单质是_。解析：属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。8.硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为 。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中SiSi键之间的夹角大小为。 (3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点回答以下问题。简
13、要解释熔点产生差异的原因:SiO2和SiCl4: 。 SiCl4和SiF4: 。 物质SiO2SiCl4SiF4熔点/1 710-70.4-90.21s22s22p63s23p210928SiO2是共价晶体,微粒间作用力为共价键;SiCl4是分子晶体,分子间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4SiCl4和SiF4均为分子晶体,分子间作用力均为范德华力,根据分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,可知SiCl4熔点高于SiF4解析:(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以SiSi键之间的键角为10928。(3)图中给出的是硅晶体的结构,SiO2
14、晶体相当于在硅晶体结构中的每个SiSi键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)不同类型的晶体,其熔点具有较大的差别,一般共价晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。规律总结 共价晶体具有三维网状结构,是一个“巨分子”;共价晶体的化学式不表示分子的实际组成,只表示组成原子的个数比;由原子构成的晶体不一定是共价晶体,如由稀有气体的原子组成的晶体属于分子晶体;共价晶体中不存在范德华力。9.有下列几种晶体:A.水晶;B.冰醋酸;C.白磷;D.金刚石;E.晶体氩;F.干冰。(1)属于分子晶体的是,直接由原子构成的分子晶体是。 (2)属于共价晶
15、体的化合物是。 (3)直接由原子构成的晶体是。 (4)受热熔化时,需克服共价键的是。 解析:不同晶体的构成微粒不同,分子晶体由分子构成,共价晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F,注意晶体氩是由单原子分子构成的分子晶体;共价晶体和稀有气体形成的晶体都是由原子直接构成的;共价晶体有A、D,但属于化合物的只有A;分子晶体熔化时一般不破坏化学键;共价晶体熔化时,破坏共价键。BCEFEAADEAD10.现有两组物质的熔点数据如下表所示:根据表中数据回答下列问题:(1)A组物质属于晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是。 (2)B组物质中HF熔点比HCl、HBr高是由于 。 (3)B组晶体不可能具有的性质是(填序号)。 硬度小水溶液能导电固体能导电液体状态能导电A组熔点/B组熔点/金刚石3 550HF-83晶体硅1 410HCl-115晶体硼2 300HBr-89二氧化硅1 710HI-51共价共价键HF分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多解析:A组物质熔点很高,应是共价晶体,共价晶体熔化时破坏的是共价键;B组物质形成的晶体是分子晶体,且结构相似,一般情况下相对分子质量越大,熔点越高,HF的相对分子质量最小但熔点比HCl、HBr高的原因是HF分子间可形成氢键,HF熔化时除了破坏范德华力外,还要破坏氢键,所需能量更高,因而熔点更高;分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。
