3.3第三课时共价晶体 学案（含答案）

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1、第三课时 共价晶体明课程标准扣核心素养1.能借助共价晶体的模型认识晶体的结构特点2.借助共价晶体模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。宏观辨识与微观探析：辨识共价晶体，微观认识其晶体结构特点。证据推理与模型认知：构建共价键模型，并能用模型认识共价键的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 金刚石具有很高的熔点和很大的硬度，请结合金刚石晶体的结构示意图进行解释。提示：金刚石晶体中碳原子之间通过共价键结合而形成空间网状结构，由于CC键的键长短，键能大，故金刚石的熔点很高，硬度很大。问题探讨部分共价晶体的键能、键长、熔点和硬度共价晶体键能/(kJmol1)键长/ pm熔点/摩氏硬度金刚

2、石(CC) 3481543 500 以上10碳化硅(CSi) 3011842 6009晶体硅(SiSi) 2262341 41571根据表中的数据分析晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)熔点，硬度的大小与其结构之间的关系。提示：对于结构相似的共价晶体而言，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔点越低，硬度越小。2氮化硼是一种超硬、耐磨、耐高温的新型材料，请你判断氮化硼属于哪种晶体？提示：共价晶体。一、共价晶体1概念相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体。2结构3结构特点(1)由于共价键的饱和性和方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。(2)由于所有原子间均以共价键相结合，所以

3、晶体中不存在单个分子。二、共价晶体的性质1键能：CCCSiSiSi；熔点：金刚石碳化硅晶体硅；硬度：金刚石碳化硅晶体硅。2规律：共价晶体具有很高的熔点，很大的硬度；对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小， 键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。名师点拨(1)共价晶体的构成微粒是原子，只存在共价键，不存在其他作用力。(2)共价晶体的化学式表示其比例组成，晶体中不存在分子。(3)常见的共价晶体有：金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅。(4)共价晶体一般具有熔点高、硬度大、不溶于溶剂等特点。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)共价晶体中一定存在极性键()(2)CO2、SiO2均属于共

4、价晶体()(3)硬度很大、熔点很高的晶体可能是共价晶体()(4)SiC熔化时断裂非极性共价键()(5)共价晶体一定不是电解质()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列属于共价晶体的化合物的是()A晶体硅BH3PO4C金刚石DSiO2解析：选DA项，晶体硅是单质，错误；B项，H3PO4不是共价晶体，错误；C项，金刚石是单质，错误；D项，SiO2是共价晶体，且属于化合物，正确。 金刚石晶体结构中，CC键的键长为0.154 nm，键角为10928，键能为348 kJmol1。(1)每个碳原子与周围紧邻的_个碳原子以共价键结合成_结构，向空间伸展形成空间网状结构。提示：4正四面体(2)最小碳环由_

5、个碳原子组成，且最小环上碳原子不在同一平面内，形成立体的六元环状结构。每个碳原子参与的六元环数为12，则最小碳环实际占有的碳原子数为_。提示：6问题探讨1在金刚石晶体结构中，碳原子数与CC键数之比是多少？提示：12。2在金刚石晶胞中含有几个碳原子？提示：8个。典型的共价晶体(1)金刚石在晶体中，碳原子与周围4个原子以共价键相结合，CC键间的夹角为10928。(2)碳化硅晶体碳化硅晶体与金刚石晶体结构相似，其空间结构中碳原子和硅原子交替排列，所以在整个晶体中碳原子和硅原子的个数之比为11。(3)晶体硅若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，晶体硅中的硅原子，与其他4个硅原子

6、以共价键结合。不同的是SiSi键键长CC键键长。(4)二氧化硅在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，1个硅原子与4个氧原子形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子形成2个共价键。每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点，则每个正四面体占有1个完整的硅原子、2个氧原子。因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数之比为112，化学式为SiO2。在SiO2晶体中，最小的环为6个硅原子和6个氧原子组成的十二元环。n mol SiO2晶体中，SiO键为4n mol，即1 mol Si可以形成4 mol SiO键。在SiO2晶体中，

7、每个最小的环实际拥有的硅原子数为6，氧原子数为61。1.二氧化硅晶体是空间网状结构，其晶体模型如图所示。下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是()A二氧化硅晶体最小环上含有12个原子B每个硅原子为4个最小环所共有C从晶体结构可知，1 mol SiO2拥有2 mol SiO键DSiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的解析：选A二氧化硅晶体和金刚石晶体的结构类似，每个硅原子为12个最小环共有，B项错误；1个Si与4个O形成SiO键，则1 mol SiO2拥有4 mol SiO键，C项错误；SiO2晶体中只含极性共价键，不含非极性共价键，D项错误。2氮化碳部分结构如图所示，其中氮化碳的硬度超过

8、金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是()A氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定B该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构C氮化碳的化学式为C3N4，其中氮显3价，碳显4价D该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键结合形成的空间网状结构解析：选DA项，N原子半径小于C原子，键长：CN键CC键，故CN键比CC键更稳定，正确；B项，晶体中N、C原子间形成单键，1个N原子分别与3个C原子形成共用电子对，N原子最外层电子数为538，1个C原子分别与4个N原子形成共用电子对，C原子最外层电子数为448，正确；C项，晶体结构图中虚线部分是晶体的基本结构单元

9、，正方形顶点的C原子被4个正方形所共有，边上的C原子被2个正方形所共有，故实际含有的C原子数为443，N原子数为4，化学式为C3N4，因为N元素的电负性比C元素的大，故N显负价(3 价)，C显正价(4 价)，正确；D项，金刚石晶体中只含CC非极性键，C3N4晶体中只含CN极性键，错误。 单质硼有无定型和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：物质金刚石晶体硅晶体硼熔点/K大于3 8231 6832 573沸点/K5 1002 6282 823硬度/Mob107.09.5晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。提示：从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为共

10、价晶体，在元素周期表中B与C相邻、与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。理由是晶体硼的熔、沸点高，硬度大。1可由晶体的物理性质判断其晶体类型，一般来说，若晶体的熔、沸点很高，硬度很大，其晶体类型为共价晶体。2组成共价晶体的元素通常是元素周期表中金属元素与非金属元素分界线附近的B、C、N、Al、Si、Ge等元素。绝大多数新型无机非金属材料(如新型陶瓷)都具有熔点高、硬度大、耐酸碱腐蚀、抗氧化、耐磨损等优点，它们一般都属于共价晶体，如SiC、Si3N4等。金刚砂(SiC)的硬度为9，其晶胞结构如图所示，则金刚砂的晶体类型为_；在SiC中，每个Si原子周围距离最近且相等的Si原子数为_；解析

11、：金刚砂(SiC)的硬度为9，硬度大，属于共价晶体；由晶胞结构可知，Si原子位于顶点和面上，则每个Si原子周围距离最近且相等的Si原子数为12。答案：共价晶体12分级训练课课过关_ _1下列晶体中属于共价晶体的是()A干冰 B食盐C胆矾 D金刚石解析：选D常见的共价晶体中属于非金属单质的有金刚石、晶体硅、晶体硼等，属于非金属化合物的有二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。2根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是()A熔点2 700 ，导电性好，延展性强B无色晶体，熔点3 550 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ，熔化时能导电D熔点56.6 ，微溶于水，硬度

12、小，固态或液态时不导电解析：选B共价晶体的特点是熔点高、硬度大、不导电、难溶于一般溶剂。3有关共价晶体的叙述，错误的是()A共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原理B共价晶体的熔点高于所有金属晶体C共价晶体中不存在独立的分子D共价晶体熔化时要破坏共价键解析：选B共价晶体中原子不遵循紧密堆积原理，A项正确；共价晶体中不存在独立的分子，C项正确；共价晶体熔化时要破坏共价键，D项正确；B项，金属钨的熔点为3 410 ，而晶体硅的熔点为1 415 ，B项错误。4下表是某些共价晶体的熔点和硬度。共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英晶体硅晶体锗熔点/ 大于3 5003 0002 8301 7101 4121 211硬

13、度109.59776.0分析表中的数据，下列叙述正确的是()A构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高B构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越低C构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大D构成共价晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大解析：选D共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。即原子半径越小，键能越大，共价晶体的熔点越高，硬度越大。5.已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图。其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有一个硼原子。通过观察及推算，此基本结构单元由_个硼原子构成，其中BB键的键角为_，BB键的数目为_。解析：每个三角形的顶点为5个三角形所共有，此顶点完全属于一个三角形的只有，每个三角形有3个这样的顶点，且晶体的基本单元中有20个这样的三角形，故有B原子的个数为32012，又因为三角形为正三角形，所以键角为60，每个边为2个三角形共用，所以边数(BB键数)为20330。答案：126030