1、第三章 晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体第2课时共价晶体学习导航1.能辨识常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响。2.能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体，并能利用均摊法对晶胞进行分析。教学过程一、共价晶体的概念及其性质1共价晶体的结构特点及物理性质(1)概念相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。(2)构成微粒及微粒间作用(3)物理性质共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。2常见共价晶体及物
2、质类别(1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。(2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。(3)极少数金属氧化物，如刚玉(-Al2O3)等。二、常见共价晶体结构分析1金刚石晶体金刚石晶体中，每个碳原子均以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成CCC夹角为10928的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是六元环。2.二氧化硅晶体(1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与 2个
3、硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为12。(2)低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。课时训练1美国科学杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是A该共价晶体中含有极性键B该共价晶体易汽化，可用作制冷材料C该共价晶体有很高的熔沸点D该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料2在高压下，用激光器加热到，人们成功制得了类似结构的共价晶体干冰，下列推断错误的是（ ）A共价晶体干冰的熔沸点很高B
4、共价晶体干冰易升华，可用作制冷材料C共价晶体干冰的硬度大，可用作耐磨材料D共价晶体干冰中含键3下列有关共价晶体的叙述不正确的是A金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体B含1molC的金刚石中C-C键数目是，晶体中Si-O键数目是C水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂D晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，不是它的分子式4下列说法中正确的是A冰融化时，分子中键发生断裂B共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高C共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键D稀有气体形成的晶体属于共价晶体5下列关于晶体中存在的作用力的说法一定正确的是A共价晶体中一定存在极性共价键B分子晶体中一定存在范德
5、华力C硫黄晶体和冰晶体中存在的作用力完全相同D只有共价晶体中存在共价键6下列说法正确的有共价晶体中共价键越强，熔点越高；干冰是CO2分子通过氢键和范德华力有规则排列成的分子晶体；正四面体结构的分子，键角都是109o28，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体；分子晶体中都含有化学键；含4.8g碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8molABCD7下列说法不正确的是A中离子键的百分数为62%，则不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体B通常当作离子晶体来处理，因为是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近C是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；是偏向共价晶
6、体的过渡晶体，当作共价晶体来处理D分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型8根据下表中的有关数据分析，下列说法错误的是AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/194-70218035001410沸点/18157365048272355ASiCl4、AlCl3是分子晶体B晶体硼是共价晶体C晶体硅是共价晶体D金刚石中的C-C键比晶体硅中的Si-Si键弱9工业制玻璃时，主要反应的化学方程式为：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2完成下列填空：(1)钠原子核外电子排布式为_。与电子排布式相比，轨道表示式增加了核外电子运动状态中_的描述。(2)上述反应中，反应物和生成物所形成晶体的晶
7、体类型共有_种，属于共价晶体的是_。(3)上述物质中的非金属元素原子半径由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。碳的非金属性弱于氧，从原子结构角度解释原因_。(4)向一定量的Na2CO3溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中各种离子数目变化如图所示， b、c分别代表_、_(填离子符号)。(5)室温下，同浓度的Na2SiO3溶液和Na2CO3溶液中，对水电离程度的影响_ (选填“前者大”或“后者大”)，作出判断并说明理由_。10在金刚石、和金属6种晶体中：(1)以非极性键结合的非极性分子是_；(2)通过非极性键形成的共价晶体是_；(3)含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是
8、_；(4)固态和熔融状态下都能导电的晶体是_答案解析1B【详解】A、CO2固态时由分子晶体变为共价晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的变为，但化学键依然为极性共价键，A项正确;B、CO2由分子晶体变成共价晶体，熔沸点高，不易汽化，不适合作制冷材料，B不正确;C、CO2由分子晶体变成共价晶体，共价晶体有很高的熔沸点，故C正确;D、CO2由分子晶体变成共价晶体，共价晶体具有硬度大耐磨等特点，D项正确;答案选。2B【详解】A题中已经指出制得的干冰是“共价晶体”，则共价晶体干冰熔沸点高，A正确；B共价晶体干冰熔沸点高，不易升华，B错误；C题中已经指出制得的干冰是“共价晶体”，则共价晶体干冰硬度大，C
9、正确；D共价晶体干冰结构与结构类似，则共价晶体干冰中含键，D正确。答案选B。3C【详解】A金刚石是1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅是1个中心原子连接4个O原子，均为正四面体，A项正确；B金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以原子形成的键为，而晶体中1个原子分别与4个O原子形成4个键，则晶体中键为，B项正确；C干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，C项错误；D共价晶体的构成微粒是原子不是分子，D项正确。故选：C。4B【详解】A冰属于分子晶体，构成冰晶体的微粒间存在分子间作用力，所以冰融化时克服的是分子间作用力，共价键不变，A错误；B共价
10、晶体中共价键的强弱决定其熔点的高低，所以共价晶体中共价键越强，共价晶体的熔点越高，B正确；C晶体中、O原子间形成极性键，C错误；D稀有气体分子是单原子分子，形成的晶体为分子晶体，D错误；故选B。5B【详解】A共价晶体中不一定存在极性共价键，如硅、金刚石等晶体中只存在非极性共价键，A错误；B范德华力存在于所有分子晶体中，B正确；C硫黄晶体中分子间存在范德华力，而冰晶体中分子间除存在范德华力外，还存在氢键，C错误；D很多分子晶体(如干冰等)中都存在共价键，D错误；故选B。6B【详解】共价晶体熔化的过程中破坏的是原子间的共价键，故共价晶体中共价键越强，熔点越高；正确；干冰是分子之间通过范德华力结合形
11、成的，没有氢键；错误；白磷()为正四面体结构的分子晶体，但键角是60 o；错误；稀有气体属于分子晶体，但不含化学键；错误；根据金刚石的结构()可知，在金刚石晶体中每个碳原子以4个共价键与其他4个碳原子结合形成三维骨架结构，根据“均摊法”可知每个碳原子分得的共价键数目为2，含4.8g(0.4mol)碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8mol，正确；故正确。答案选B7C【详解】A中离子键的百分数为62%，说明还存在共价键，则不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，故A正确；B离子键与共价键的区别在于形成化学键的两元素电负性差值，差值大为离子键，差值小为共价键，通常当作离子晶
12、体来处理，因为是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，故B正确；C、均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，故C错误；D根据微粒间存在的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，故D正确；故选C。8D【详解】A根据表格数据可知SiCl4、AlCl3的熔沸点低，说明在晶体中构成微粒间的作用力十分微弱，由于分子间作用力比化学键弱得多，因此SiCl4、AlCl3都是分子晶体，A正确；B根据表格数据可知晶体硼熔沸点高，说明构成微粒的作用力很强，该物质属于共价晶体，B正确；C根据表格数据可知晶体硅熔沸点高，说明构成微粒的作用力很强，该物质属于共价晶体，C正
13、确；D金刚石、晶体硅的熔沸点高，由于原子半径：CSi，键长：C-CSi-Si。键长越长，原子之间的共价键结合力就越弱，就越不牢固，越容易断裂，该化学键的键能就越小，故金刚石中的C-C键比晶体硅中的Si-Si键强，D错误；故合理选项是D。91s22s22p63s1或Ar3s1 电子云的伸展方向、电子的自旋 3 SiO2 Si、C、O 碳与氧原子电子层数相同，但碳的原子半径大于氧，对最外层电子吸引弱于氧，非金属性弱 CO HCO 前者大 Si的非金属性比C弱，所以H2SiO3酸性弱，Na2SiO3水解程度大 【详解】(1)钠原子的核外电子数是11，其核外电子排布式为1s22s22p63s1Ar3s
14、1；轨道表示式是表示原子核外电子排布的图式之一，又称电子排布图，用一个方框、圆圈或两条短线表示一个给定量子数的轨道，用箭头“”或“”来自旋状态不同电子，因此与电子排布式相比，轨道表示式增加了核外电子运动状态中电子云的伸展方向、电子的自旋的描述；(2)上述反应中，碳酸钠和硅酸钠形成的是离子晶体，二氧化硅形成的是共价晶体，二氧化碳形成的是分子晶体，因此反应物和生成物所形成晶体的晶体类型共有3种，属于共价晶体的是SiO2；(3)同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则上述物质中的非金属元素原子半径由大到小的顺序为SiCO。碳与氧原子电子层数相同，但碳的原子半径大于氧，对最外
15、层电子吸引弱于氧，非金属性弱，所以碳的非金属性弱于氧；(4)向一定量的Na2CO3溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌，发生的反应依次为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2。随着盐酸的加入，溶液中各种离子数目变化如图所示，因此a表示钠离子的，b代表碳酸根离子的，c代表碳酸氢根离子的，d代表氯离子的；(5)由于Si的非金属性比C弱，所以H2SiO3酸性弱，Na2SiO3水解程度大，因此室温下，同浓度的Na2SiO3溶液和Na2CO3溶液中，对水电离程度的影响前者大。10N2 金刚石 C2H4 金属Fe 【详解】(1)由同种非金属原子提供电子形成共价键为非极性共价键，只含非极性键的分子为非极性分子可知，N2分子中N原子与N原子形成三对共用电子对，电子式为，则N2以非极性键结合的非极性分子；答案为N2。(2)由同种非金属原子提供电子形成共价键为非极性共价键，形成空间网状结构为共价晶体，则金刚石是C原子间形成非极性键，正四面体型的空间网状结构的共价晶体；答案为金刚石。(3)C2H4的电子式为，即C2H4是含有碳氢极性共价键和碳碳非极性共价键分子，且结构对称，正负电荷的中心重合，C2H4为非极性分子；答案为C2H4。(4) 金属Fe中存在自由电子，所以固态和熔融状态下都能导电，固态不能导电；答案为金属Fe。
