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(共31张PPT)第三节 金属晶体和离子晶体第三章 晶体结构和性质第二课时过渡晶体与混合晶体四种晶体类型的比较1、知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。2、知道晶体中粒子间的各种相互作用力，比较四类典型晶体的构成粒子、粒子间的相互作用与物质性质的关系。学习目标氯化钠晶体结构铜晶体结构金刚石晶体结构碘晶体晶胞分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体微粒之间的作用力决定晶体的类型。比如分子晶体的分子间作用力、离子晶体微粒间的离子键、共价晶体微粒间的共价键、金属晶体微粒间的金属键。这些作用力是否纯净？四大典型的晶体类型：氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2离子键百分数 62 50 41 33电负性差 2.6 2.3 2.0 1.7几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数离子键的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键的百分数就越大化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键晶体类型既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2离子键的 百分数/% 62 50 41 33第三周期元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数P2O5 SO2 Cl2O7当作离子晶体处理当作共价晶体处理离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体分子晶体离子键成分的百分数更小共价键不再贯穿整个晶体三、过渡晶体与混合型晶体1、过渡晶体：结论一：四种典型晶体类型都存在过渡晶体结论二：晶体性质偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理过渡晶体：介于某两种晶体类型之间的晶体2、金刚石与石墨结构和性质的比较：思考：同是碳单质的晶体，金刚石和石墨的性质存在哪些异同？为什么？金刚石与石墨熔点都很高。金刚石：硬度大，几乎不导电而石墨是非金属导体，但硬度小。这由结构决定。石墨晶体的二维平面结构①石墨所有碳原子均采取___杂化，形成_____________结构。金刚石碳原子均采取___杂化，形成________结构②石墨结构最小__元环。分摊碳原子数____碳碳键数___金刚石结构最小__元环，分摊碳原子数____碳碳键数___质量相同的金刚石与石墨，两者碳碳键的个数比为_____金刚石结构示意图sp2平面六元并环sp3正四面体六234︰3六1/21③石墨中每个C配位数是______金刚石中每个C配位数是______34问题1：比较石墨与金刚石的结构异同？石墨晶体是层状结构，金刚石是空间网状结构。石墨层内的碳原子核间距为142pm，层间距离为335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的，容易滑动所以石墨质软。金刚石碳原子核间距为155pm，键长比石墨长，键能小，所以比石墨的熔点低。金刚石结构示意图问题2：为什么石墨比金刚石质软但熔点高？石墨结构未参与杂化的p轨道石墨层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含1个电子的p轨道，所有的p轨道平行重叠，形成离域π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。因此石墨有类似金属晶体的导电性。由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。问题3：为什么石墨能导电？3、混合型晶体范德华力混合型晶体层内碳原子之间未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动层与层碳原子之间共价键有金属键的性质像石墨这样的晶体既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。课堂练习1、判断正误(1)纯粹的典型晶体是没有的(　　)(2)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键成分的百分数越小(　　)(3)在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体，而在分子晶体中共价键仅限于晶体微观空间的一个个分子中(　　)(4)四类晶体都有过渡型(　　)(5)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3(　　)(6)石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行(　　)(7)石墨晶体层与层之间距离较大，所以石墨的熔点不高(　　)×××√√√√课堂练习2、已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。①六方氮化硼的化学式：BN②六方氮化硼中N和B的杂化类型：sp2③硼与氮之间的化学键为 ，层与层之间作用力为 。属于的晶体类型： 。极性共价键分子间作用力④六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是________________________________________________________六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子混合型晶体⑤六方氮化硼熔点 ，硬度 。较高 较小课堂练习3、已知立方氮化硼类似于金刚石的结构，如图所示。①立方氮化硼中N和B的杂化类型：sp3磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点较高。②晶胞中N、B的原子数分别是 ：4、4③立方氮化硼熔点 ，硬度 。较高 较大④氮化硼和磷化硼都是高温结构陶瓷，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是：SiO44-资料卡片——硅酸盐Si2O66-单链双链六元环(SiO3)612-硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样科学 技术 社会——纳米晶体1nm=10-9m①纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性。②金属铅晶体的熔点3280C。但纳米铅晶体大小与熔点的关系如图由此可见，晶体颗粒小于200 nm 时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。③ 纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢 主要原因是晶体的表面积增大我们通常说纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于200 nm （或者250 nm ）时，其熔点会发生变化。研究与实践——明矾晶体的制备课本P93【结果与讨论】(1)你是否得到了完美的明矶晶体 请描述你制备的明矾晶体颜色和外形。能得到明矾晶体，但要得到完美的明矾晶体是比较困难的。颜色:无色透明;外形:块状，有平滑的晶面与棱角。(2)在上述实验中，为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净 为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置 (3)在上述实验中，制备明矾大晶体所需时间较长。请查阅资料，并制订快速制备明矾大晶体的实验方案。仪器用蒸馏水洗净，是防止杂质影响结晶的纯度，也会影响结晶的速率与形状。晶种悬挂在溶液中央位置，有利于离子对称地扩散、溶角解与结晶，有利于获得外形对称性较好的晶体。离杯底太近，会与沉底晶体生长在一起，离液面龙大近或者杯壁太近，也会造成同样结果，使晶体形状不规则。称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水，倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5~6℃，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液中的中心位置。30min后，就会很明显地观察到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。且在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化。（此方案仅作参考）1、晶体类型的判断依据(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断①分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。②共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。③金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。④离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。四、四大典型晶体的比较①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2等外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。②金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。③金属单质（除汞外）和合金是金属晶体④金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)依据物质的分类判断(3)依据晶体的熔点判断①分子晶体的熔点低②离子晶体的熔点较高③共价晶体的熔点很高④金属晶体的多数熔点高，但也有少数熔点相当低合金的熔、沸点比其成分金属低(5)依据硬度和机械性能判断①分子晶体硬度小且较脆②共价晶体硬度大③金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。合金的硬度比其成分金属大④离子晶体硬度较大、硬而脆(4)依据导电性判断①金属晶体是电的良导体，固体导电②共价晶体一般为非导体，但硅为半导体③离子晶体溶于水及熔融状态时能导电④分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电课堂练习4：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电________。(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：________。(3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等______。(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：________。(5)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点287.4 ℃，易水解：________。(6)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：________。(7)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：________。(8)锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电：________。共价晶体分子晶体分子晶体离子晶体分子晶体共价晶体分子晶体金属晶体(1)首先看物质状态一般情况下，固体>液体>气体(2)其次看物质所属晶体类型一般情况下，共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。2、物质熔点、沸点高低的比较(3)同种类型晶体的熔、沸点的比较分子晶体:①看是否含有氢键:有分子间氢键的熔沸点高，相同的分子间氢键，看氢键的个数，个数越多，熔沸点越高②比较范德华力：组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高③比较分子极性：相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。共价晶体：①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。金属晶体：①金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高②合金的熔点比组成合金的纯金属低离子晶体：①一般地，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高②离子所带的电荷数的影响大于离子半径的影响课堂练习5、参照下表中物质的熔点，回答有关问题：物质 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl熔点℃ 995 801 755 651 801 776 715 646物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4熔点℃ －90.2 －70.4 5.2 12.05 －70.4 －49.5 －36.2 －15.0① 钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点高低取决于其______，在这种情况下，_____越大，_______越弱，故熔点依次降低。② 硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点高低取决于其______________________越大， 越大，故熔点依次升高。③ 钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高得多，这是由____________________________________________。半径半径离子键相对分子质量相对分子质量分子间作用力钠的卤化物为离子晶体，硅的卤化物为分子晶体离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体存在微粒 阴阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子微粒间作用 离子键 共价键 分子间作用力 金属键主要性质 硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点高 质地硬，不溶于大多数溶剂，导电性差，熔沸点很高 硬度小，水溶液能够导电，溶沸点低 金属光泽，是电和热的良导体，熔沸点高或低实例 食盐晶体 金刚石 NH3/HCl 镁、铝晶体微粒组成作用力金属晶体离子晶体物理特性特有应用结构种类决定决定分子晶体共价晶体过渡型晶体混合型晶体课堂小结课堂达标B1、下列关于过渡晶体的说法正确的是( )A.石墨属于过渡晶体B.SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体D.Na2O晶体中离子键的百分数为100%2.碳的两种同素异形体金刚石和石墨晶体结构如图下列说法正确的是(　　)A．根据：C(石墨，s)+O2 (g) =CO2 (g) △H= -393.5kJ/molC(金刚石，s)+O2 (g) =CO2 (g) △H= -395.41kJ/mol两个反应说明金刚石比石墨稳定，石墨转变为金刚石为放热反应B．相同质量的金刚石与石墨晶体中，所含共价键数相同C．估计金刚石与石墨的熔、沸点均较高，硬度均较大D．现代科技已经实现了石墨制取金刚石，该过程属于化学变化D3. 下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是(　　)A．NH3、CH4、NaCl、NaB．H2O、H2S、MgSO4、SO2C．CH4、H2O、NaCl、SiO2D．Li、Na、K、Rb、Cs4. 下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是(　　)A．N2O3 B．P2O3 C．As2O3 D．Bi2O3CA5．下列物质的熔沸点高低顺序正确的是( 　)A．金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅B．CI4>CBr4>CCl4>CH4C．MgO>H2O>N2>O2D．金刚石>生铁>纯铁>钠B　6.下列晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是( 　)①SiC　②Si　③HCl　④HBr　⑤HI　⑥CO　⑦N2　⑧H2A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②⑤④③⑥⑦⑧C．①②⑤④③⑦⑥⑧ D．⑥⑤④③②①⑦⑧B　7. 如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。⑴ 其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）_____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于______晶体。⑵ 其中代表石墨的是_____，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为______个。⑶ 其中代表NaCl的是______，Na+配位数是_____。⑷ 代表CsCl的是___，它属于______晶体，每个Cs+与_____个Cl—紧邻。⑸ 代表干冰的是_____，它属于________晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。⑹ 上述A、B、C、D四种物质熔点由高到低的顺序______________________________。D4共价E2A6C离子8B分子12金刚石>NaCl>CsCl>干冰

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