第3章 晶体结构与性质 章末小节(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

(一)主干知识·系统整合　 1．分子晶体 2．共价晶体 3．金属晶体 4．离子晶体、过渡晶体和混合型晶体 5．配合物和超分子 1.具有规则几何外形的固体一定是晶体吗？ 提示：不一定。非晶体也可能有规则几何外形，如玻璃。 2．砷化镓与氮化硼属于共价晶体，则两种晶体熔点较高的是哪种晶体？为什么？ 提示：BN；B与N间的键长比Ga与As的键长短，键能大。 3．金属受外力作用时常发生形变而不易折断，是由于金属原子间有较强的作用吗？ 提示：不是。金属受外力作用发生形变而不易折断，是因为金属晶体中各层发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式。 4．金属键可以看成是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，和离子键类似。金属键有饱和性和方向性吗？ 提示：没有。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，故金属键没有方向性和饱和性。 5．离子晶体中除含离子键外，是否含有共价键？离子晶体中一定含金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？ 提示：离子晶体中除含有离子键外，还可能存在共价键，如NaOH；离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl等铵盐；由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。 6．石墨晶体中所含有的作用力是什么？为什么石墨晶体能作润滑剂？ 提示：石墨晶体中含有共价键(同层内)、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。 7．配位键中提供孤电子对的物质通常是哪些？ 提示：提供孤电子对通常是含第ⅤA、第ⅥA、第ⅦA元素的分子或离子。如NH3、CO、H2O、F－、Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 8．配位键中提供空轨道的物质通常是哪些？ 提示：H＋、B、Al；过渡金属的离子或原子，Cu2＋、Fe2＋、Ag＋、Zn2＋等。 9．配合物在溶液中怎样电离？ 提示：配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配位体。 10．[Co(NH3)5Cl]Cl2在水溶液中可电离出什么离子？ 提示：[Co(NH3)5Cl]2＋、Cl－。 (二)课题探究·提升素养　 课题——探究不同碳单质的晶体结构 金刚石俗称“金刚钻”，是一种由碳元素组成的矿物，金刚石的硬度为10、熔点3 823 K，其晶胞图如图所示。 1．金刚石中，C原子采取什么杂化方式？一个晶胞中含有几个碳原子？金刚石的晶体类型属于哪种？ 提示：sp3杂化；8×＋6×＋4＝8；共价晶体。 2．若金刚石中C—C键长为d，求出金刚石的密度ρ。 提示：ρ＝。 探究目标(二)　探究石墨的结构 材料1　石墨具有较高的熔沸点，质软，可做润滑剂。石墨是具有层状结构的晶体，其结构如图所示。 材料2　纳米碳管(如图)即管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴，按一定的螺旋角卷曲形成的无缝纳米级管。 材料3　碳的另一种同素异形体石墨，其晶胞结构如图所示。 1．根据材料1可知，同层的C原子之间是什么作用力？层间的碳原子之间是什么作用力？石墨属于什么晶体？ 提示：共价键；范德华力；混合型晶体。 2．根据材料2石墨的单层结构，解释石墨能够导电的原因是什么？ 提示：石墨单层中碳原子为sp2杂化，未参与杂化的碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨可以导电。 3．根据材料3石墨晶胞含碳原子个数为几个？已知石墨的密度为ρ g·cm－3，C—C键键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距为多少cm？(用含ρ、NA、r的式子表示) 提示：4；。根据石墨的晶胞结构，设晶胞的底面边长为a cm，晶胞的高为h cm，层间距为d cm，则h＝2d，底面图为，则＝r×sin 60°，可得a＝r，则底面面积为(r)2×sin 60° cm2，晶胞中C原子数目为1＋2×＋8×＋4×＝4，晶胞质量为 g，则ρ g·cm－3＝，整理可得d＝。 4．金刚石和石墨的物理性质差异很大，其中熔点较高的是哪种？硬度较大的是哪种？试从结构上分析其原因。 提示：熔点较高的是石墨；硬度较大的是金刚石。石墨为混合型晶体，金刚石为共价晶体，二者熔点均取决于碳碳共价键，前者键长短，则熔点高；石墨硬度取决于分子间作用力，而金刚石硬度取决于碳碳共价键。 探究目标(三)　探究C60的结构 1985年以激光气化石墨只能制取几毫克的C60，不足以开展大量的研究。直到1990年，C60的合成才取得突破。C60有12个正五边形，20个正六边形，每个五边形均与每个六边形共边，而每个六边形则邻接着3个五边形和3个六边形，将12个五边形彼此隔开。 1．C60中碳原子最可能的