網科學第三節金屬晶體與離子晶體第3課時

過渡晶體和混合型晶體①鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX4)的熔點如圖所示。【思考與交流】X-半徑增大，離子鍵減弱，熔點逐漸降低。NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4相對分子質量增大，分子間作用力增加，熔點逐漸升高。NaX為離子晶體SiX4為分子晶體(1)判斷晶體的類型。(2)解釋熔點變化的原因。NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4TiF4TiCl4TiBr4TiI4【思考與交流】②TiF4熔點高于TiCl4、TiBr4、TiI4，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，(1)TiF4是離子化合物，熔點較高請解釋原因。(2)TiCl4、TiBr4、TiI4是共價化合物Why?事實上，大多數離子晶體中的化學鍵具有一定的共價鍵成分。→相同類型的化合物，為什么有上述情況呢？→第三周期元素的氧化物中，化學鍵中離子鍵的百分數化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵既不是純粹的離子晶體，也不是純粹的共價晶體離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體課本P89氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數/%62504133【思考與交流】離子鍵的百分數和什么因素有關？電負性差值2.62.32.01.7→形成化合物的元素之間的電負性相差越大，離子鍵百分數越高課本P89一般,當電負性的差值△χ

>1.7，離子鍵的百分數大于50%時，可認為是離子晶體。離子鍵成分的百分數更小，共價鍵不再貫穿整個晶體.氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數/%62504133離子鍵的百分數大于50%,當作離子晶體處理離子鍵的百分數小于50%，偏向共價晶體,當作共價晶體處理→第三周期元素的氧化物中，化學鍵中離子鍵的百分數化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵既不是純粹的離子晶體，也不是純粹的共價晶體離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體是分子晶體課本P89離子晶體與共價晶體之間的過渡本質是離子鍵和共價鍵的過渡。化合物鍵型離子鍵的百分數電負性差值CsCl75%HCl20%Cl20結論：電負性差值越大，離子鍵成分的百分數越高離子鍵的百分數和電負性差值有關離子鍵極性共價鍵非極性共價鍵3.16―0.79＝2.373.16―2.22＝0.943.16―3.16＝0→典型的晶體有分子晶體、離子晶體、共價晶體和金屬晶體。事實上，純粹的晶體類型是不多的，大多數晶體是它們之間的過渡晶體。

Na2O離子鍵成分較多，當成離子晶體；

Al2O3、SiO2共價鍵成分較多，當成共價晶體。1.過渡晶體三、過渡晶體與混合型晶體離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子間形成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態，由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的的晶體，也可能介于離子晶體、共價晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態，形成過渡晶體。三、過渡晶體與混合型晶體1.過渡晶體過渡晶體的概念：Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7離子晶體分子晶體共價晶體三、過渡晶體與混合型晶體1.過渡晶體離子晶體離子晶體分子晶體分子晶體共價晶體共價晶體分子晶體1.四種典型晶體類型都存在過渡晶體2.晶體性質偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當作該晶體類型處理化合物熔點/℃AlCl3192.6Al2O32054資料1思考與交流：冶煉鋁通常采用電解熔融Al2O3的方法，為什么不電解熔融態AlCl3？并判斷AlCl3的晶體類型。資料2氯化鋁晶體的導電性隨溫度變化圖192.6熔點思考與交流：冶煉鋁通常采用電解熔融Al2O3的方法，為什么不電解熔融態AlCl3？并判斷AlCl3的晶體類型。熔融態AlCl3不導電過渡晶體資料3氯化鋁處于熔融態時，以二聚體的Al2Cl6的形式存在。Al2Cl6的分子結構過渡晶體熔融態AlCl3不導電思考與交流：冶煉鋁通常采用電解熔融Al2O3的方法，為什么不電解熔融態AlCl3？并判斷AlCl3的晶體類型。①石墨的結構三、過渡晶體與混合型晶體2.混合型晶體——石墨①石墨的結構三、過渡晶體與混合型晶體2.混合型晶體——石墨【思考1】觀察石墨晶體的二維平面結構圖，C原子間如何成鍵？共價晶體→sp2雜化，通過三個共價鍵形成平面六元并環結構。三、過渡晶體與混合型晶體2.混合型晶體——石墨從二維結構看屬于何種類型的晶體？石墨晶體中的二維平面結構三、過渡晶體與混合型晶體2.混合型晶體——石墨【思考2】觀察石墨晶體的層狀結構圖，層間靠何種作用力結合？從層狀結構看屬于何種類型的晶體？范德華力分子晶體石墨晶體中的二維平面結構共價晶體分子晶體范德華力石墨的層狀結構三、過渡晶體與混合型晶體2.混合型晶體——石墨共價晶體分子晶體金屬晶體【思考3】石墨為何可導電？從結構上做出解釋。未參與雜化的2p電子相互平行重疊，形成離域π鍵，這些p軌道中的電子可在整個層平面中運動。因此石墨能導電(類似金屬晶體的導電性)。石墨晶體中的二維平面結構范德華力石墨結構中未參與雜化的p軌道石墨的層狀結構2p

C↑↑

sp2↑↑層內碳原子之間石墨晶體結構小結

范德華力混合型晶體未參與雜化的p軌道上電子可在層內運動層與層碳原子之間共價鍵有金屬鍵的性質→既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。形成大π鍵的p軌道構成σ鍵的sp2雜化軌道③1mol石墨(C)中含有____molC－C鍵

。

個C-C鍵。（混合型晶體）120o總結：石墨結構1.5每個環中，平均含有

個C原子，①石墨中C原子以sp2雜化；層內C－C之間夾角為____。②石墨晶體中最小環為

元環，6×1/3=26×1/2=3六④層平面內，C原子的配位數為3，共價鍵的鍵長很短，鍵能很大，石墨的熔點很高。②層內的碳原子核間距為142pm，層間距離為335pm，說明層間沒有化學鍵相連，是靠范德華力維系的分析石墨晶體的構成微粒及微粒間相互作用，解釋石墨具有潤滑性和導電性的原因。石墨的層狀結構【思考交流】①石墨晶體是層狀結構→各層之間以范德華力結合，容易滑動，所以石墨質軟，具有潤滑性。(1)石墨具有潤滑性的原因:分析石墨晶體的構成微粒及微粒間相互作用，解釋石墨具有潤滑性和導電性的原因。【思考交流】(2)石墨具有導電性的原因:石墨結構中未參與雜化的p軌道→未參與雜化的2p電子相互平行重疊，形成離域π鍵，這些p軌道中的電子可在整個層平面中運動。因此石墨能導電(類似金屬晶體的導電性)。→石墨的導電性只能沿石墨平面方向→由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面。離域大π鍵:多個平行的p軌道肩并肩重疊而成的鍵,簡稱大π鍵回顧思考：金剛石和石墨是碳的兩種同素異形體，他們的物理性質有什么異同點？

金剛石石墨熔點很高質地堅硬不能導電熔點很高

質地較軟導電性好鉆石恒久遠，一顆永流傳→鉆石并不久遠，至少在地表上無法達到永恒。它的同胞兄弟石墨其實更穩定，鉆石最終都會變成石墨。每一個最小的碳環完全擁有碳原子數為__個①石墨所有碳原子均采取sp2雜化，形成平面六元并環結構②C原子與C—C鍵個數比:→金剛石碳原子均采取sp3雜化，形成三維骨架結構→C原子與C—C鍵個數比:

.石墨和金剛石結構對比石墨晶體中的二維平面結構金剛石的晶體結構

.石墨的層狀結構1︰22︰32即1mol石墨(C)有

molC－C鍵。1.5幾種新型的碳單質C70

C540C240碳納米管單層石墨片知識拓展

1.下列能說明石墨具有分子晶體的性質的是A.晶體能導電

B.熔點高C.硬度小

D.燃燒產物是CO2C同步練習2.石墨晶體是層狀結構(如圖)，以下有關石墨晶體的說法正確的一組是①石墨中存在兩種作用力②石墨是混合型晶體③石墨中的C為sp2雜化④石墨熔點、沸點都比金剛石低⑤石墨中碳原子數和C—C數之比為1∶2⑥石墨和金剛石的硬度相同⑦石墨層內導電性和層間導電性不同⑧每個六元環完全占有的碳原子數是2A.全對

B.除⑤外

C.除①④⑤⑥外

D.除⑥⑦⑧外C同步練習共價鍵、范德華力、類似金屬鍵的作用力石墨熔點比金剛石高1∶1.5石墨質軟，金剛石硬度大√√√√6×1/3=23.石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關于石墨與石墨烯的說法中正確的是(

)A.從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學鍵B.石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含2/3s軌道與1/3p軌道C.石墨屬于混合晶體，層與層之間存在分子間作用力;層內碳原子間存在共價鍵D.石墨烯中平均每個六元碳環含有3個碳原子同步練習C破壞分子間作用力1/3s軌道與2/3p軌道2個【思考4】通過對過渡型晶體、混合型晶體的討論，→對事物的簡單分類，盡管條理鮮明，但可能只是概括了最典型的事實。→許多晶體不能被簡單的歸類到四種晶體的某一類。你對晶體類型有何認識？金屬晶體離子晶體分子晶體共價晶體四種典型晶體資料卡片硅酸鹽P91

硅酸鹽是地殼巖石的主要成分。硅酸鹽的陰離子結構豐富多樣，既有有限數目的硅氧四面體構建的簡單陰離了，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元環)等，也有以硅氧四面體為結構單元構成一維、二維、三維無限伸展的共價鍵骨架。金屬離子則以離子鍵與陰離子或陰離了骨架結白。部分Si被Al取代則得到鋁硅酸鹽。SiO44-Si2O76-六元環(SiO3)612-【科學?技術?社會】納米晶體P91納米晶體是晶體顆粒尺寸在納米(10-9m)量級的晶體。納米晶體相對于通常的晶體,在聲、光、電、磁、熱等性能上常會呈現新的特性，有廣闊的應用前景。僅以熔點為例,當晶體顆粒小至納米量級，熔點會下降。

例如，金屬鉛的晶粒大小與熔點的關系

晶體顆粒小于200nm時，晶粒越小，金屬鉛的熔點越低。→因此，我們通常說純物質有固定的熔點，但當純物質晶體的顆粒小于200nm(或者250nm)時，其熔點會發生變化。【科學?技術?社會】納米晶體P91納米晶體為什么會有不同于大塊晶體的特性呢?→主要原因是：晶體的表面積增大。晶體大有可為1.鈣鈦礦太陽能電池【拓展延伸】電解質晶體大有可為【拓展延伸】2.固體電解質電解質是摻雜了Y2O3(Y為釔)的ZrO2(Zr為鋯)晶體，它在高溫下能傳導O2-。O2-空位晶體大有可為【拓展延伸】2.固體電解質電解質是摻雜了Y2O3(Y為釔)的ZrO2(Zr為鋯)晶體，它在高溫下能傳導O2-。

晶體微粒組成作用力金屬晶體離子晶體物理特性特有應用結構種類決定決定分子晶體共價晶體課堂小結過渡型晶體混合型晶體(1)純粹的典型晶體是沒有的(

)(2)離子鍵成分的百分數是依據電負性的差值計算出來的，差值越大，離子鍵成分的百分數越小(

)(3)在共價晶體中可以認為共價鍵貫穿整個晶體，而在分子晶體中共價鍵僅限于晶體微觀空間的一個個分子中(

)(4)四類晶體都有過渡型(

)(5)石墨的二維結構內，每個碳原子的配位數為3(

)(6)石墨的導電只能沿石墨平面的方向進行(

)(7)石墨晶體層與層之間距離較大，所以石墨的熔點不高(

)判斷正誤××√√√√×1.下列說法不正確的是A.離子鍵和共價鍵沒有明顯界限B.離子晶體和共價晶體沒有明顯界限C.離子晶體中含有離子鍵，不含共價鍵D.大多數晶體是四類典型晶體的過渡晶體C2．下列說法中正確的是(

)A．形成離子鍵的陰、陽離子間只存在靜電吸引力B．第ⅠA族元素與第ⅦA族元素形成的化合物一定是離子化合物C．大多數晶體屬于過渡晶體D．離子化合物中不可能只含有非金屬元素C3.關于晶體的敘述正確的是A.共價晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高B.分子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高C.存在自由電子的晶體一定是金屬晶體，存在陽離子的晶體一定是離子晶體D.離子晶體中可能存在共價鍵，分子晶體中可能存在離子鍵A4.下列氧化物中所含離子鍵成分的百分數最小的是A.N2O3

B.P2O3C.As2O3

D.Bi2O3解析電負性差值越大，離子鍵成分的百分數越大。A5.下列關于過渡晶體的說法正確的是A.石墨屬于過渡晶體B.SiO2屬于過渡晶體，但當作共價晶體來處理C.絕大多數含有離子鍵的晶體都是典型的離子晶體D.Na2O晶體中離子鍵的百分數為100%B6.下列數據是對應物質的熔點(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－17020739208011291190－511723據此做出的下列判斷錯誤的是A.鋁的化合物的晶體中有的不是分子晶體B.表中只有BCl3和干冰是分子晶體C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D.不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體B7.石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為A.8

B.12

C.24

D.60A解析:可選取題圖中6個鉀原子圍成的正六邊形為結構單元，每個鉀原子被3個正六邊形共用，則該結構單元中實際含有的鉀原子數為6×1/3＋1＝3，該六邊形內的碳原子數為24，故鉀原子數與碳原子數之比為1∶8。8.四種物質的一些性質如下表：物質熔點/℃沸點/℃其他性質單質硫120.5271.5—單質硼23002550硬度大氯化鋁190182.7177.8℃升華苛性鉀3001320晶體不導電，熔融態導電晶體類型：單質硫是______晶體；單質硼是_______晶體；氯化鋁是______晶體；苛性鉀是______晶體。分子共價分子離子9.石墨晶體中，層內C—C的鍵長為142pm，而金剛石中C—C的鍵長為154pm，回答下列問題。(1)熔點：石墨____(填“＞”“＜”或“＝”)金剛石。(2)石墨中C—C的鍵長小于金剛石中C—C鍵長的原因：__________________________________________________________________________________________________________________。＞金剛石中只存在C—C間的σ鍵，而石墨中層內的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間的鍵長短(3)石墨晶體中，每個C原子參與__個C—C和___個六元環的形成，而每個鍵被__個C原子共用，故每一個六元環平均占有__個C原子，C原子數與C—C數之比為______。33222∶310.下列各組物質中，按熔、沸點由低到高順序排列正確的是____(填字母)A.KCl、NaCl、MgCl2、MgO B.金剛石、SiC、SiO2、硅C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.Na、K、Rb、AlE.CO2、Na、KCl、SiO2 F.O2、I2、Hg、MgCl2G.鈉、鉀、鈉鉀合金

H.CH4、H2O、HF、NH3I.CH4、C2H6、C4H10、C3H8J.CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4AE歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較1.首先看物質狀態一般情況下，固體>液體>氣體2.其次看物質所屬晶體類型一般情況下，共價晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等金屬的熔、沸點很高，汞、銫等金屬的熔、沸點很低。3.同種類型晶體的熔、沸點的比較分子晶體:①看是否含有氫鍵有分子間氫鍵的熔沸點高有相同的分子間氫鍵，看氫鍵的個數，個數越多，熔沸點越高②比較范德華力組成和結構相似，相對分子質量越大，熔沸點越高③比較分子極性相對分子質量相近，分子極性越大，熔沸點越高。④同分異構體的支鏈越多，熔、沸點越低。歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較3.同種類型晶體的熔、沸點的比較共價晶體：①晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵長和鍵能。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩定，物質的熔、沸點越高。②若沒有告知鍵長或鍵能數據時，可比較原子半徑的大小。歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。3.同種類型晶體的熔、沸點的比較金屬晶體：

①金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，其金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高②合金的熔點比組成合金的純金屬低歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較3.同種類型晶體的熔、沸點的比較離子晶體：

①一般地，離子所帶的電荷數越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高②離子所帶的電荷數的影響大于離子半徑的影響歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較1.下列物質的熔沸點高低順序正確的是()A．金剛石>晶體硅>二氧化硅>碳化硅B．CI4>CBr4>CCl4>CH4C．MgO>H2O>N2>O2D．金剛石>生鐵>純鐵>鈉B

遷移應用：2.下列晶體熔、沸點由高到低的順序正確的是()①SiC②Si③HCl④HBr⑤HI⑥CO⑦N2⑧H2A．①②③④⑤⑥⑦⑧B．①②⑤④③⑥⑦⑧C．①②⑤④③⑦⑥⑧D．⑥⑤④③②①⑦⑧B遷移應用：3.用“>”或“<”填空:(1)晶體熔點:CF4

CCl4

CBr4

CI4(2)硬度:金剛石

碳化硅

晶體硅

(3)熔點:Na

Mg

Al

(4)熔點:NaF

NaCl