高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体教课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体教课课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了sp2，共价键，平面六元并环，范德华力，混合型晶体等内容，欢迎下载使用。
知识点一　过渡晶体与混合型晶体
1.过渡晶体(1)四种典型的晶体是指　　　　晶体、　　　　晶体、　　　　晶体和　　　　晶体。 (2)过渡晶体:介于典型晶体之间的晶体。①Na2O、MgO、Al2O3、SiO2中的化学键既不是纯粹的　　 　 　键,也不是纯粹的　　　　键。 ②偏向离子晶体的过渡晶体当作　　　　晶体来处理,如Na2O;偏向共价晶体的过渡晶体当作　　　　晶体来处理,如Al2O3、SiO2。 ③四类晶体都有过渡型。
2.混合型晶体(石墨晶体)(1)晶体模型
(2)结构特点①同层内,碳原子采用　　　杂化,以　　　　　　相结合形成　 　　　　　结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠,p轨道中的电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以　　　　　　　　相结合。 (3)晶体类型石墨晶体中既有　　　　　　又有　　　　　　,属于　　　　　　　。
深度思考1.ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能。Zn—N中离子键成分的百分数小于Zn—O,原因是什么?
2.请根据石墨的结构特征,解释石墨导电和能作润滑剂的原因。
提示 N的电负性小于O。
提示 石墨晶体中的碳原子采用sp2杂化,每个碳原子有一个未参与杂化的2p电子,该p轨道相互平行且相互重叠,使p轨道中的电子在整个碳原子平面上运动,相当于金属晶体中的自由电子,故石墨晶体能导电;石墨晶体中含有范德华力(层与层之间),由于范德华力较弱,层与层之间能发生相对滑动,故石墨具有润滑性,可作润滑剂。
正误判断(1)混合型晶体就是混合物。(　　)提示 混合型晶体石墨属于纯净物。(2)绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体。(　　)提示 大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体,而是过渡晶体。(3)Na2O晶体中离子键的百分数为100%。(　　)提示 Na2O晶体中的化学键不是纯粹的离子键,离子键的百分数不是100%。(4)金刚石和石墨晶体属于同一种晶体。(　　)提示 金刚石属于共价晶体,石墨晶体属于混合型晶体。(5)石墨晶体中碳原子的杂化方式为sp3。(　　)提示 石墨晶体中的碳原子采用sp2杂化。
探究角度1 过渡晶体的理解例1 下列说法不正确的是(　　)A.Na2O中离子键的百分数为62%,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体B.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近C.Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体,当作离子晶体来处理;SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
解析 Na2O中离子键的百分数为62%,说明还存在共价键,则Na2O不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,故A正确;离子键与共价键的区别在于形成化学键的两元素电负性差值,差值大为离子键,差值小为共价键,Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,故B正确;Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,故C错误;根据微粒间存在的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型,故D正确。
[对点训练1]泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当核间距约为0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　)A.NaI晶体是过渡晶体B.离子晶体可能含有共价键C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键D.共价键和离子键有明显的界限
解析 化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键,共价键和离子键没有明显的界限。
探究角度2 混合型晶体的结构与性质例2 石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法正确的是(　　)A.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含 s轨道和 p轨道C.石墨属于混合型晶体,层与层之间存在分子间作用力,层内碳原子间存在共价键D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
解析 石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,故A错误;石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个
【变式设问】(1)比较石墨晶体和金刚石中C—C键的键长大小,分析其原因是什么。
(2)石墨烯和石墨都是碳元素的单质形式,它们之间是什么关系?石墨烯和石墨晶体属于同一种晶体吗?
提示 石墨中C—C键键长小;金刚石中只存在C—C键间的σ共价键,而石墨层内的C—C键间不仅存在σ共价键,还有π键(或大π键或p-p π键)。
提示 石墨烯、石墨都是由同种元素形成的不同单质,故它们互为同素异形体。石墨烯属于分子晶体,石墨晶体属于混合型晶体。
归纳总结　石墨晶体的结构与性质
[对点训练2]氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下列关于这两种晶体的说法正确的是(　　)A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电B.立方相氮化硼只含有σ键,且为共价晶体,所以硬度大C.两种晶体均为分子晶体D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为V形
解析 A项,六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子,所以不导电,错误;立方相氮化硼中只含有σ键,是共价晶体,B项正确,C项错误;D项,由六方相氮化硼的晶体结构可知,每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形,错误。
【变式设问】(1)如将C项改为“两种晶体均为共价晶体”。该项是否正确?
(2)六方相氮化硼中存在哪些作用力?
(3)六方相氮化硼和立方相氮化硼中氮原子是什么杂化方式?
提示 不正确。六方相氮化硼晶体中既含共价键,又存在分子间作用力,属于混合型晶体。
提示 极性共价键,范德华力。
提示 六方相氮化硼中氮原子是sp2杂化,立方相氮化硼中氮原子是sp3杂化。
知识点二　不同类型晶体的比较
1.四种晶体类型的比较
2.晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。(2)相同类型晶体①金属晶体:金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点就越高。②离子晶体:阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,熔、沸点就越高。③共价晶体:原子半径越小,键长越短,熔、沸点越高。④分子晶体:a.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常地高。b.组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高。
概念图解六种常见晶体或晶胞的示意图。
深度思考(1)上述六种晶体或晶胞中,微粒之间以共价键结合而成的是哪些晶体?冰晶体中水分子之间以何种作用力结合?
(2)冰、金刚石、CaCl2晶胞、干冰四种晶体的熔点由高到低的顺序是什么?
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同,试比较MgO和NaCl熔、沸点的高低,并指明原因。
提示 金刚石晶体;氢键。
提示 金刚石>CaCl2>冰>干冰。
提示 MgO的熔、沸点高于NaCl;MgO和NaCl均是离子晶体,其中MgO晶体中离子所带电荷数大于NaCl晶体中离子所带电荷数,且r(Mg2+)单质硫>氯化钠B.NaCl>KCl>K>NaC.MgO>H2O>O2>Br2D.金刚石>铁>铝>钠
解析 一般来说,熔、沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,在共价晶体中,共价键的键长越短,键能越大,熔、沸点越高,则熔、沸点高低顺序为金刚石>晶体硅,氯化钠是离子化合物,单质硫是分子晶体,金刚石>晶体硅>氯化钠>单质硫,故A错误;离子晶体中离子半径越大,离子间作用力越小,熔、沸点越低,NaCl>KCl,金属晶体中,金属阳离子半径越小,与自由电子间作用力越大,熔、沸点越高,Na>K,熔、沸点高低:NaCl>KCl>Na>K,故B错误;对于分子晶体,相对分子质量越大的,其熔、沸点越高,水中含有氢键,熔、沸点高,所以熔、沸点高低顺序为MgO>H2O>Br2>O2,故C错误;金刚石是共价晶体,金属晶体的熔、沸点取决于金属阳离子半径及所带电荷数,金刚石>铁>铝>钠,故D正确。
易错提醒　晶体结构与性质易错点(1)离子晶体中一定存在离子键,可能存在共价键,一定不存在分子间作用力。(2)只有分子晶体中存在单个分子。(3)某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如MgO(2 852 ℃)>SiO2(1 710 ℃)。(4)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。(5)个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨(3 410 ℃)>SiO2(1 710 ℃)。
[对点训练2]下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是(　　)A.SiO2　CsCl　CBr4　CF4B.SiO2　CsCl　CF4　CBr4C.CsCl　SiO2　CBr4　CF4D.CF4　CBr4　CsCl　SiO2
解析 物质熔点的高低与晶体的类型有关,一般来说,共价晶体>离子晶体>分子晶体,即SiO2>CsCl>CBr4>CF4。当晶体的类型相同时,共价晶体的熔点与原子半径有关;离子晶体的熔点与离子的半径和离子所带的电荷数有关;分子晶体当组成和结构相似时,与相对分子质量的大小有关,一般来说,相对分子质量大的,熔点高,即CBr4>CF4。
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题组1 过渡晶体的理解1.下列说法正确的是(　　)A.第三周期主族元素从左到右,最高价氧化物中离子键的百分数逐渐增大B.大多数晶体是过渡晶体C.过渡晶体是指某些物质的晶体通过改变条件,转化为另一种晶体D.Na2O是纯粹的离子晶体,SiO2是纯粹的共价晶体
题组2 混合型晶体的理解2.石墨晶体是层状结构(如图)。下列有关石墨晶体的说法正确的是(　　)A.石墨的熔、沸点都比金刚石的低B.石墨中的C原子均为sp3杂化C.石墨晶体中存在的化学键有共价键、金属键和范德华力D.每个六元环完全占有的碳原子数是2
解析 石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短,作用力更大,破坏化学键需要更大能量,所以石墨的熔、沸点比金刚石高,A错误;石墨中的C原子形成3个共价键,C原子的价层电子对数为3,则C原子均为sp2杂化,B错误;石墨晶体中存在范德华力,范德华力属于分子间作用力,不属于化学键,C错误;石墨中每个C被三个六元环共用,每个六元环中含有6个C,则每个六元环完全占有的碳原子数=1× ×6=2,D正确。
题组3 不同晶体类型的比较与判断3.下表列出的有关晶体的说法错误的是(　　)
解析 碘化钾是由离子键形成的离子晶体,其中含有阴、阳离子,故A正确;铜属于单质,由金属阳离子和自由电子组成,不存在阴离子,故B错误;Ne是由单原子形成的气体单质,只存在范德华力,故C正确;二氧化硅属于共价晶体,其中由Si和O形成的共价键构成网状结构,故D正确。
4.下列关于晶体结构或性质的描述正确的是(　　)A.金属阳离子只能存在于离子晶体中B.金属晶体的熔点均比分子晶体的熔点高C.共价晶体中共价键越强,熔点越高D.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态
解析 金属晶体由金属阳离子和自由电子组成,金属晶体中也含有金属阳离子,故A错误;金属晶体的熔、沸点差别很大,有的比共价晶体的熔点高,如W,有的比分子晶体的熔点低,如Na,故B错误;共价晶体熔化时破坏共价键,共价键键能越强,熔点越高,故C正确;分子晶体的熔、沸点低,常温下呈液态(如H2O)、气态(如CO2)或固态(如I2),故D错误。
5.现有几组物质的熔点(℃)数据:
据此回答下列问题:(1)A组属于　　　晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是　　　　　。 (2)B组晶体属于　　　　　晶体。 (3)C组晶体属于　　　　　晶体,晶体中含有的作用力有　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)D组晶体可能具有的性质是　　　　　(填序号)。 ①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态下能导电
解析 (1)A组物质都是由原子通过共价键结合形成的共价晶体,其熔化时需克服的微粒间的作用力是共价键。(2)B组物质中Li、Na、K、Rb都是金属,金属阳离子与自由电子之间以金属键结合,在固体时为金属晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是金属键。(3)C组物质是由氢化物分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体,在分子晶体中物质分子之间以分子间作用力结合形成分子晶体,在物质分子内的原子之间以共价键结合,故晶体中存在的作用力有分子间作用力和共价键。