《2023学年高二化学精讲精练（人教2019选择性必修2）》课时精讲16 共价晶体（教师版）

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第三章晶体结构与性质

第二节分子晶体与共价晶体

课时精讲 16 共价晶体

【目标导航】

1．借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。

2．能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性。

【知识导图】

一、共价晶体的结构和性质

1．共价晶体的结构特点

(1)构成粒子及作用力

(2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。

2．共价晶体与物质的类别

物质种类实例

某些非金属单质晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等

某些非金属化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等

某些氧化物二氧化硅(SiO2)等

二、共价晶体的物理性质

已知：

晶体键能/kJ·mol－1熔点/℃ 硬度

金刚石 (C—C)347 3 350 10

碳化硅 (C—Si)301 2 600 9

晶体硅 (Si—Si)226 1 415 7

1．键能：C—C＞C—Si＞Si—Si；熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅；硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅

(用“＞”或“＜”填空)。

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。

三、共价晶体的熔、沸点

1．共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温

度，所以共价晶体具有很高的熔点。

2．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。

四、金刚石

(1)碳原子采取 sp 3

杂化，C—C—C 夹角为 109°28′。

(2)每个碳原子与周围紧邻的 4

个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。

(3)最小碳环由 6

个碳原子组成，且最小环上有 4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被 12

个六元环共

用。

五、二氧化硅晶体

1．二氧化硅的结构

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，最常见的是低温石英(αSiO2)。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，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手

性。

石英晶体中的硅氧四面体石英的左、右型晶体

相连构成的螺旋链

(1)Si 原子采取 sp 3

杂化，正四面体内 O—Si—O 键角为 109°28′。

(2)每个 Si 原子与 4

个O原子形成 4

个共价键，Si

原子位于正四面体的中心，O

原子位于正四面体的顶

点，同时每个 O原子被 2

个硅氧正四面体共用；每个 O原子和 2

个Si 原子形成 2

个共价键，晶体中 Si 原子

与O原子个数比为 1 ∶ 2 。

(3)最小环上有 12

个原子，包括 6

个O原子和 6

个Si 原子。

2．二氧化硅的用途

二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅电电池、芯片和光导纤维的原料。

六、SiC 晶体的结构

SiC 晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中 C原子和 Si 原子的位置是交替的，所以在整个晶体中 Si

原子与 C原子个数比为 1

∶ 1

。

【小试牛刀】

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

1．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键( )

【答案】×

【解析】共价晶体指原子晶体，其相邻原子间也可能是极性共价键，如 SiC。

2．“硅—锗晶体管”为我国首创，单晶硅、锗均为共价晶体( )

【答案】√

【解析】单晶硅、锗均为共价晶体。

3．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有 6个碳原子( )

【答案】√

【解析】金刚石属于共价晶体，其中的碳采取 sp3杂化轨道与周围的 4个碳原子形成正四面体结构，以

共价键形成空间网状结构，晶体中最小环上有 6个碳原子。

4．在 SiO2晶体中，1个硅原子和 2个氧原子形成 2个共价键( )

【答案】×

【解析】SiO2属于共价晶体，在 SiO2晶体中 1个Si 原子和 4个O原子形成 4个共价键。

5．共价晶体中，共价键越强，熔点越高( )

【答案】√

【解析】共价晶体中，原子形成的共价键越强，原子间的作用力越强，晶体的熔点越高。

6．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C-C 的键能大于 Si-Si 的键能( )

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