2021-2022学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2第三章第三节第3课时过渡晶体与混合型晶体 课件（28张）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2第三章第三节第3课时过渡晶体与混合型晶体 课件（28张） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-06 16:59:56 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第3课时 过渡晶体与混合型晶体
第三节 金属晶体与离子晶体
课堂学习目标
1.学会区分四大典型晶体，并理解各晶体的组成粒子及粒子间的相互作用，学会比较熔沸点。
2.了解过渡晶体。
3.掌握石墨这一混合型晶体的结构特点。
晶体结构模型
化学式 NaCl CsCl
阴阳离子配位数 Na+： Cl－： Cs+：
Cl－：
6
6
8
8
回顾旧知
①配位数：Ca2+离子的配位数 。
F—离子的配位数 。
离子晶体的结构
3、CaF2 晶体
8
4
②F—周围的4个配离子Ca2+形成的几何构型为 ；
③该晶胞中8个F—的空间构型是 。
F— Ca2+
立方体
正四面体
二、离子晶体
【思考】离子晶体只存在离子键作用力吗？试举例说明
如CuSO4 5H2O中还存在共价键、分子间作用力，有些还有氢键等，但主体是离子键。
以上讨论了NaCl和CsCl两种离子晶体，实际上，大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子（如H2O、NH3等)。
例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。
晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。
离子液体
离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ℃，有的较低，如
NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170℃、109℃。
早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如
C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子
粒子间 的作用
作用力大小 (一般而言)
【合作探究】四类典型晶体间的比较？
阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子
和自由电子
离子键 共价键 范德华力(有的含有氢键) 金属键
较强 很强 弱 有的较强,有的较弱
学习小结
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
判断作用 力大小的 参考数据
熔点
硬度
离子电荷数、离子半径 键能、键长(与原子半径相关) 组成和结构相似时,比较相对分子质量 离子半径、离子所带电荷数
较高 高 低 差别较大(汞常温下为液态,钨熔点为3 410 ℃)
略硬而脆 大 较小 差别较大
熔沸点:一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体
学习小结
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
导热和 导电性
溶解性
机械加工性能
不良导体 (熔融后或溶于水导电) 不良导体 不良导体(部分溶于水发生电离后导电) 良导体
多数易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水,少数与水反应
不良 不良 不良 优良
学习小结
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
物质类别
多数的非金属单质和共价化合物
离子化合物
少数的非金属单质（金刚石、Si）和少数的共价化合物（SiO2）
金属单质和
合金
2．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>CH4
C．MgO>H2O>N2>O2
D．金刚石>生铁>纯铁>钠
B
【课堂练习】
3.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 ⑧H2
A．①②③④⑤⑥⑦⑧
B．①②⑤④③⑥⑦⑧
C．①②⑤④③⑦⑥⑧
D．⑥⑤④③②①⑦⑧
B
【课堂练习】
1、物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；
2、晶体类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)。
3、同类晶体比较思路：
共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；
离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；
金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。
【合作探究】如何比较物质的熔沸点高低？
4.下列说法错误的是( )
A.离子晶体在熔化状态下能导电
B.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
C.共价晶体中一定有非极性共价键
D.分子晶体中不一定含有共价键
C
【课堂练习】
5、用“>”或“<”填空:
(1)晶体熔点:CF4 CCl4 CBr4 CI4
(2)硬度:金刚石 碳化硅 晶体硅
(3)熔点:Na Mg Al
(4)熔点:NaF NaCl NaBr NaI
(5)熔点:SiO2 NaCl CO2
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> >
> > >
【课堂练习】
共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体
【合作探究二】晶体类型之间存在绝对的界限吗？
典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
1、过渡晶体
三、过渡晶体
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
化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键
P2O5 SO2 Cl2O7
既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体
Na2O离子键成分较多，当作离子晶体
Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。
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
过渡晶体
Na2O离子键成分较多，当成离子晶体；
Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。
原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
过渡晶体
第三周期主族元素（从左往右）的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。
第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势是什么？为什么？
形成化合物的元素之间的电负性相差越大，离子键百分数越高
三、过渡晶体
金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，他们的物理性质有什么异同点？为什么？
金刚石
石墨
熔点很高
质地坚硬
不能导电
熔点很高
质地较软
导电性好
共价晶体
？晶体
石墨的结构和性质视频介绍
层状结构
【思考1】观察石墨晶体的二维平面结构图，C原子间如何成键？ 从二维结构看属于何种类型的晶体？
共价晶体
sp2杂化，通过三个共价键形成平面六元并环结构。
石墨
范德华力
分子晶体
【思考2】观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？ 从层状结构看属于何种类型的晶体？
共价晶体
石墨
范德华力
分子晶体
【思考3】石墨为何可导电？从结构上做出解释。
未参与杂化的2p电子相互平行，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体。
金属晶体
石墨结构中未参与杂化的p轨道
石墨性质特征
熔点高、质软、能导电
共价晶体特征
金属晶体特征
石墨结构特征
混合型晶体
石墨结构中未参与杂化的p轨道
层状结构
——石墨
四、混合型晶体
【思考4】通过对过渡型晶体、混合型晶体的讨论，你对晶体类型有何认识？
对事物的简单分类，尽管条理鲜明，但可能只是概括了最典型的事实。
许多晶体不能被简单的归类到四种晶体的某一类。
——石墨
四、混合型晶体
2.石墨晶体中，每个C原子参与_____个C—C和______个六元环的形成，而每个键被_____个C原子共用，故每一个六元环平均占有____个C原子，C原子数与C—C数之比为________。
3
3
2
2
2∶3
【课堂练习】
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，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离子，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元环)等，也有以硅氧四面体为结构单元构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离了骨架结合。部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐。
硅酸盐
纳米晶体
纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。纳米晶体相对于通常的晶体,在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用前景。
仅以熔点为例,当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降。例如，金属铅的晶粒大小与熔点的关系
晶体颗粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。因此，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200nm(或者250 nm）时，其熔点会发生变化。
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。
1.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%
B
【课堂练习】
感谢观看！
第3课时 过渡晶体与混合型晶体
第三节 金属晶体与离子晶体
课堂学习目标
1.学会区分四大典型晶体，并理解各晶体的组成粒子及粒子间的相互作用，学会比较熔沸点。
2.了解过渡晶体。
3.掌握石墨这一混合型晶体的结构特点。
晶体结构模型
化学式 NaCl CsCl
阴阳离子配位数 Na+： Cl－： Cs+：
Cl－：
6
6
8
8
回顾旧知
①配位数：Ca2+离子的配位数 。
F—离子的配位数 。
离子晶体的结构
3、CaF2 晶体
8
4
②F—周围的4个配离子Ca2+形成的几何构型为 ；
③该晶胞中8个F—的空间构型是 。
F— Ca2+
立方体
正四面体
二、离子晶体
【思考】离子晶体只存在离子键作用力吗？试举例说明
如CuSO4 5H2O中还存在共价键、分子间作用力，有些还有氢键等，但主体是离子键。
以上讨论了NaCl和CsCl两种离子晶体，实际上，大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子（如H2O、NH3等)。
例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。
晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。
离子液体
离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ℃，有的较低，如
NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170℃、109℃。
早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如
C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子
粒子间 的作用
作用力大小 (一般而言)
【合作探究】四类典型晶体间的比较？
阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子
和自由电子
离子键 共价键 范德华力(有的含有氢键) 金属键
较强 很强 弱 有的较强,有的较弱
学习小结
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
判断作用 力大小的 参考数据
熔点
硬度
离子电荷数、离子半径 键能、键长(与原子半径相关) 组成和结构相似时,比较相对分子质量 离子半径、离子所带电荷数
较高 高 低 差别较大(汞常温下为液态,钨熔点为3 410 ℃)
略硬而脆 大 较小 差别较大
熔沸点:一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体
学习小结
比较项目 晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
导热和 导电性
溶解性
机械加工性能
不良导体 (熔融后或溶于水导电) 不良导体 不良导体(部分溶于水发生电离后导电) 良导体
多数易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水,少数与水反应
不良 不良 不良 优良
学习小结
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
物质类别
多数的非金属单质和共价化合物
离子化合物
少数的非金属单质（金刚石、Si）和少数的共价化合物（SiO2）
金属单质和
合金
2．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>CH4
C．MgO>H2O>N2>O2
D．金刚石>生铁>纯铁>钠
B
【课堂练习】
3.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 ⑧H2
A．①②③④⑤⑥⑦⑧
B．①②⑤④③⑥⑦⑧
C．①②⑤④③⑦⑥⑧
D．⑥⑤④③②①⑦⑧
B
【课堂练习】
1、物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；
2、晶体类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)。
3、同类晶体比较思路：
共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；
离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；
金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。
【合作探究】如何比较物质的熔沸点高低？
4.下列说法错误的是( )
A.离子晶体在熔化状态下能导电
B.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
C.共价晶体中一定有非极性共价键
D.分子晶体中不一定含有共价键
C
【课堂练习】
5、用“>”或“<”填空:
(1)晶体熔点:CF4 CCl4 CBr4 CI4
(2)硬度:金刚石 碳化硅 晶体硅
(3)熔点:Na Mg Al
(4)熔点:NaF NaCl NaBr NaI
(5)熔点:SiO2 NaCl CO2
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【课堂练习】
共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体
【合作探究二】晶体类型之间存在绝对的界限吗？
典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
1、过渡晶体
三、过渡晶体
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
化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键
P2O5 SO2 Cl2O7
既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体
Na2O离子键成分较多，当作离子晶体
Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。
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
过渡晶体
Na2O离子键成分较多，当成离子晶体；
Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。
原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
过渡晶体
第三周期主族元素（从左往右）的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。
第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势是什么？为什么？
形成化合物的元素之间的电负性相差越大，离子键百分数越高
三、过渡晶体
金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，他们的物理性质有什么异同点？为什么？
金刚石
石墨
熔点很高
质地坚硬
不能导电
熔点很高
质地较软
导电性好
共价晶体
？晶体
石墨的结构和性质视频介绍
层状结构
【思考1】观察石墨晶体的二维平面结构图，C原子间如何成键？ 从二维结构看属于何种类型的晶体？
共价晶体
sp2杂化，通过三个共价键形成平面六元并环结构。
石墨
范德华力
分子晶体
【思考2】观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？ 从层状结构看属于何种类型的晶体？
共价晶体
石墨
范德华力
分子晶体
【思考3】石墨为何可导电？从结构上做出解释。
未参与杂化的2p电子相互平行，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体。
金属晶体
石墨结构中未参与杂化的p轨道
石墨性质特征
熔点高、质软、能导电
共价晶体特征
金属晶体特征
石墨结构特征
混合型晶体
石墨结构中未参与杂化的p轨道
层状结构
——石墨
四、混合型晶体
【思考4】通过对过渡型晶体、混合型晶体的讨论，你对晶体类型有何认识？
对事物的简单分类，尽管条理鲜明，但可能只是概括了最典型的事实。
许多晶体不能被简单的归类到四种晶体的某一类。
——石墨
四、混合型晶体
2.石墨晶体中，每个C原子参与_____个C—C和______个六元环的形成，而每个键被_____个C原子共用，故每一个六元环平均占有____个C原子，C原子数与C—C数之比为________。
3
3
2
2
2∶3
【课堂练习】
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，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离子，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元环)等，也有以硅氧四面体为结构单元构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离了骨架结合。部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐。
硅酸盐
纳米晶体
纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。纳米晶体相对于通常的晶体,在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用前景。
仅以熔点为例,当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降。例如，金属铅的晶粒大小与熔点的关系
晶体颗粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。因此，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200nm(或者250 nm）时，其熔点会发生变化。
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。
1.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%
B
【课堂练习】
感谢观看！