化學(xué)選擇性必修2第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體第2課時(shí)導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第2課時(shí)　過(guò)渡晶體與混合型晶體、晶體類型的比較[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.從化學(xué)鍵變化上認(rèn)識(shí)過(guò)渡晶體，理解純粹的典型晶體在自然界中是不多的。2.從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上認(rèn)識(shí)典型的混合型晶體——石墨。一、過(guò)渡晶體與混合型晶體1．過(guò)渡晶體(1)四類典型晶體是分子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體、離子晶體。(2)離子晶體和共價(jià)晶體的過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)。離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)大，作為離子晶體處理，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)小，作為共價(jià)晶體處理。(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七種氧化物中從左到右，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越來(lái)越小，其中作為離子晶體處理的是Na2O、MgO；作為共價(jià)晶體處理的是Al2O3、SiO2；作為分子晶體處理的是P2O5、SO3、Cl2O7。2．混合型晶體——石墨(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu)①同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價(jià)鍵相結(jié)合形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)。②層與層之間以范德華力相結(jié)合。(2)晶體類型石墨晶體中，既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵和范德華力，屬于混合型晶體。(3)物理性質(zhì)：①導(dǎo)電性，②導(dǎo)熱性，③潤(rùn)滑性。(1)純粹的典型晶體是沒有的(　　)(2)離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性的差值計(jì)算出來(lái)的，差值越大，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越小(　　)(3)在共價(jià)晶體中可以認(rèn)為共價(jià)鍵貫穿整個(gè)晶體，而在分子晶體中共價(jià)鍵僅限于晶體微觀空間的一個(gè)個(gè)分子中(　　)(4)四類晶體都有過(guò)渡型(　　)(5)石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3(　　)(6)石墨的導(dǎo)電只能沿石墨平面的方向進(jìn)行(　　)(7)石墨晶體層與層之間距離較大，所以石墨的熔點(diǎn)不高(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×1．石墨晶體中，層內(nèi)C—C的鍵長(zhǎng)為142 pm，而金剛石中C—C的鍵長(zhǎng)為154 pm，回答下列問(wèn)題。(1)熔點(diǎn)：石墨________(填“＞”“＜”或“＝”)金剛石。答案　＞(2)石墨中C—C的鍵長(zhǎng)小于金剛石中C—C鍵長(zhǎng)的原因：_________________________________________________________________________________。答案　金剛石中只存在C—C間的σ鍵，而石墨中層內(nèi)的C—C間不僅存在σ鍵，還存在π鍵，電子層重疊程度大，所以C—C間的鍵長(zhǎng)短2．石墨晶體中，每個(gè)C原子參與________個(gè)C—C和______個(gè)六元環(huán)的形成，而每個(gè)鍵被________個(gè)C原子共用，故每一個(gè)六元環(huán)平均占有________個(gè)C原子，C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為________。答案　3　3　2　2　2∶3二、晶體類型的比較1．四種晶體的比較晶體分子晶體離子晶體金屬晶體共價(jià)晶體構(gòu)成微粒分子陰、陽(yáng)離子金屬離子、自由電子原子微粒間作用力范德華力(少數(shù)有氫鍵)離子鍵金屬鍵共價(jià)鍵性質(zhì)熔、沸點(diǎn)較低較高一般較高很高硬度小略硬而脆一般較大很大溶解性相似相溶多數(shù)溶于水不溶，有些與水反應(yīng)不溶機(jī)械加工性能不良不良良好不良導(dǎo)電性固態(tài)、液態(tài)均不導(dǎo)電，部分溶于水時(shí)導(dǎo)電固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔融時(shí)導(dǎo)電，能溶于水的溶于水時(shí)導(dǎo)電固態(tài)、熔融態(tài)時(shí)導(dǎo)電大部分固態(tài)、熔融時(shí)都不導(dǎo)電作用力大小規(guī)律組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量大的范德華力大離子所帶電荷數(shù)多、半徑小的離子鍵強(qiáng)金屬原子的價(jià)電子數(shù)多、半徑小的金屬離子與自由電子間的作用力強(qiáng)共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短(電子云重疊多)、原子半徑小的共價(jià)鍵穩(wěn)定 2.晶體類型的判斷方法(1)依據(jù)組成晶體的微觀粒子和粒子間的作用判斷分子間通過(guò)分子間作用力形成的晶體屬于分子晶體；由原子通過(guò)共價(jià)鍵形成的晶體屬于共價(jià)晶體；由陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵形成的晶體屬于離子晶體；由金屬陽(yáng)離子和自由電子通過(guò)金屬鍵形成的晶體屬于金屬晶體。(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷①活潑金屬的氧化物(如Na2O、MgO等)、強(qiáng)堿[如KOH、Ba(OH)2等]和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硼、晶體硅等外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。③常見的共價(jià)晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硼、晶體硅等；常見的共價(jià)晶體化合物有碳化硅、SiO2等。④金屬單質(zhì)(除汞外)與合金均屬于金屬晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至幾千攝氏度；共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在一千至幾千攝氏度；分子晶體的熔點(diǎn)較低，常在數(shù)百攝氏度以下至很低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)偷摹?/span>(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷離子晶體在水溶液中和熔融狀態(tài)下都導(dǎo)電；共價(jià)晶體一般為非導(dǎo)體，但晶體硅能導(dǎo)電；分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子，也能導(dǎo)電；金屬晶體是電的良導(dǎo)體。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷離子晶體硬度較大或略硬而脆；共價(jià)晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有硬度較小的，且具有延展性。1．四種物質(zhì)的一些性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃其他性質(zhì)單質(zhì)硫120.5271.5—單質(zhì)硼2 3002 550硬度大氯化鋁190182.7177.8 ℃升華苛性鉀3001 320晶體不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電晶體類型：?jiǎn)钨|(zhì)硫是__________________晶體；單質(zhì)硼是__________晶體；氯化鋁是__________________晶體；苛性鉀是____________晶體。答案　分子　共價(jià)　分子　離子解析　單質(zhì)硫?yàn)榉墙饘賳钨|(zhì)，其熔、沸點(diǎn)都較低，為分子晶體；單質(zhì)硼為非金屬單質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)都很高，為共價(jià)晶體；氯化鋁為化合物，其熔、沸點(diǎn)都較低，并能在較低溫度下升華，為分子晶體；苛性鉀為化合物，其熔點(diǎn)較高，沸點(diǎn)很高，晶體不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電，為離子晶體。2．下列各組物質(zhì)的沸點(diǎn)按由低到高的順序排列的是(　　)A．NH3、CH4、NaCl、NaB．H2O、H2S、MgSO4、SO2C．CH4、H2O、NaCl、SiO2D．Li、Na、K、Rb、Cs答案　C解析　C項(xiàng)中SiO2是共價(jià)晶體，NaCl是離子晶體，CH4、H2O都是分子晶體，且常溫下水為液態(tài)，CH4是氣態(tài)。3．在解釋下列物質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)的是(　　)A．鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)逐漸升高，硬度逐漸增大B．金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)C．KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低D．F2、Cl2、Br2、I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)逐漸升高答案　D解析　鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)逐漸升高，硬度逐漸增大，這是因?yàn)樗鼈冎械慕饘冁I逐漸增強(qiáng)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)，這是因?yàn)?/span>C—C的鍵長(zhǎng)比Si—Si的鍵長(zhǎng)短，C—C的鍵能比Si—Si的鍵能大，也與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低，這是因?yàn)樗鼈冎械碾x子鍵的強(qiáng)度逐漸減弱，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。比較不同晶體熔、沸點(diǎn)的基本思路首先看物質(zhì)的狀態(tài)，一般情況下是固體>液體>氣體；再看物質(zhì)所屬類型，一般是共價(jià)晶體>離子晶體>分子晶體(注意：不是絕對(duì)的，如氧化鋁的熔點(diǎn)大于晶體硅)，結(jié)構(gòu)類型相同時(shí)再根據(jù)相應(yīng)規(guī)律進(jìn)行判斷。同類晶體熔、沸點(diǎn)比較思路：共價(jià)晶體→共價(jià)鍵鍵能→鍵長(zhǎng)→原子半徑；分子晶體→分子間作用力→相對(duì)分子質(zhì)量；離子晶體→離子鍵強(qiáng)弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑；金屬晶體→金屬鍵→金屬陽(yáng)離子所帶電荷、金屬陽(yáng)離子半徑。1．下列氧化物中所含離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)最小的是(　　)A．N2O3 B．P2O3C．As2O3 D．Bi2O3答案　A解析　電負(fù)性差值越大，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越大。2．某化學(xué)興趣小組，在學(xué)習(xí)分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下： NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點(diǎn)/℃801712190－68782沸點(diǎn)/℃1 4651 418230571 600 根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是(　　)A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部答案　B解析　由分子構(gòu)成的晶體，分子與分子之間以分子間作用力相互作用，而分子間作用力較小，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸點(diǎn)很高，很明顯不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，B項(xiàng)正確。3.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每一個(gè)碳原子都與其他三個(gè)碳原子相結(jié)合。如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是(　　)A．10 B．18C．24 D．14答案　D解析　石墨晶體中最小的碳環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子為3個(gè)六元環(huán)共用，故平均每個(gè)六元環(huán)含2個(gè)碳原子，圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)為14。4．氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法正確的是(　　)A．六方相氮化硼與石墨一樣可以導(dǎo)電B．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大C．兩種晶體均為分子晶體D．六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形答案　D解析　A項(xiàng)，六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動(dòng)的電子或離子，所以不導(dǎo)電，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，立方相氮化硼中只含有σ鍵，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，立方相氮化硼是共價(jià)晶體，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成平面三角形，正確。5．下列各組物質(zhì)中，按熔、沸點(diǎn)由低到高順序排列正確的是________(填字母)。A．KCl、NaCl、MgCl2、MgOB．金剛石、SiC、SiO2、硅C．H2O、H2S、H2Se、H2TeD．Na、K、Rb、AlE．CO2、Na、KCl、SiO2F．O2、I2、Hg、MgCl2G．鈉、鉀、鈉鉀合金H．CH4、H2O、HF、NH3I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4答案　AE解析　A中離子半徑：K＋＞Na＋＞Mg2＋，O2－＜Cl－，離子所帶電荷數(shù)：K＋＝Na＋＜Mg2＋，O2－＞Cl－，離子所帶電荷數(shù)越少，離子半徑越大，熔、沸點(diǎn)越低，正確；B中鍵長(zhǎng)：C—C＜Si—O＜Si—C＜Si—Si，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，熔、沸點(diǎn)越低，錯(cuò)誤；C中相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，熔、沸點(diǎn)應(yīng)該逐漸升高，但水分子間形成氫鍵，導(dǎo)致其熔、沸點(diǎn)較高，錯(cuò)誤；D中原子半徑：Al＜Na＜K＜Rb，半徑越大，熔、沸點(diǎn)越低，錯(cuò)誤；E中CO2常溫下為氣體，Na為金屬晶體，KCl為離子晶體，SiO2為共價(jià)晶體，正確；F中常溫下O2為氣態(tài)，I2為固態(tài)，Hg為液態(tài)，MgCl2為離子晶體，錯(cuò)誤；G中合金的熔、沸點(diǎn)低于任何一種組分金屬，錯(cuò)誤；H中H2O、HF、NH3分子間分別會(huì)形成氫鍵，它們的沸點(diǎn)均高于CH4的沸點(diǎn)，常溫下H2O為液態(tài)，沸點(diǎn)最高，錯(cuò)誤；I中的幾種物質(zhì)互為同系物，它們都是分子晶體，其熔、沸點(diǎn)隨著碳原子數(shù)增多(即相對(duì)分子質(zhì)量增大)而逐漸升高，錯(cuò)誤；J中的幾種物質(zhì)互為同分異構(gòu)體，支鏈越多，分子對(duì)稱性越好，范德華力越弱，熔、沸點(diǎn)越低，錯(cuò)誤。6．SiO2以[SiO4]為基本單元形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體類型為________，在硅酸鹽中，SiO四面體(如圖a)通過(guò)共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖b為一種無(wú)限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根：Si與O的原子數(shù)之比為__________，化學(xué)式為________________。答案　共價(jià)晶體　1∶3　[SiO3](或SiO)解析　根據(jù)題意知，其晶體類型為共價(jià)晶體，①、②兩個(gè)氧原子為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，如圖，中間的結(jié)構(gòu)單元均攤1，再加上其他2個(gè)氧原子，一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中含有一個(gè)硅原子，3個(gè)氧原子，依據(jù)化合價(jià)可知一個(gè)結(jié)構(gòu)單元表現(xiàn)的化合價(jià)為－2，即化學(xué)式為[SiO3]或SiO。

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