第三章第三节 金属晶体与离子晶体（3）（导学案）（附带答案解析）- 2023-2024学年高二化学同步教学课件+导学案（人教版2019选择性必修2）

第三章第三节 与金属晶体离子晶体（3） 过渡晶体和混合晶体及四类典型的晶体比较 【学习目标】 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、掌握四类典型的晶体性质 【主干知识梳理】 一、过渡晶体 1、四类典型的晶体：指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体 2、过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体 (1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 结论 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 (2)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，因而通常当作离子晶体来处理，如：Na2O等，同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如：Al2O3、SiO2等 (3)四类典型晶体都有过渡晶体存在 二、混合晶体——石墨晶体 1、石墨晶体的结构：石墨不同于金刚石，它的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈sp3杂化，而是呈sp2杂化，形成平面六元并环结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为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。石墨的二维结构内，每一个碳原子的配位数为3，有一个末参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面 石墨晶体中的二维平面结构 石墨的层状结构 石墨结构中未参与杂化的p轨道 2、石墨的“多性” (1)具有共价晶体属性：在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成层状结构，层内的碳原子核间为为142 pm，这正好属于共价晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是共价晶体 (2)具有金属晶体属性：在同一平面内的碳原子还各剩下一个p轨道，所有的p轨道相互重叠，电子比较自由，相当于金属晶体中的自由电子，而石墨能导热和导电，这正属于金属晶体的特征 (3)具有分子晶体属性：石墨晶体中层与层之间相隔335 pm，距离较大，层间是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间的结合力很强，键很难被破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也很稳定 3、石墨的晶体类型：石墨是共价晶体、金属晶体、分子晶体的一种混合型晶体 4、微粒间的作用：石墨属于混合晶体，既有共价键、又有金属键，还有范德华力 5、性质 (1)导电性、导热性：石墨晶体中，由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似于金属晶体的导电性，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现 (2)润滑性：石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性，因而可用作润滑剂等 (3)熔点高：石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔点很高 知识拓展： 六方氮化硼，具有石墨的晶体结构，俗称白石墨. 其晶体中的B原子和N原子均采取sp2杂化轨道彼此成 键。六方氮化硼与石墨-样具有耐热、耐腐蚀、润滑性 好等优良性能。但与石墨不同的是,六方氮化硼不导电, 且具有优良的绝缘性能，这是因为氮的电负性较大，π 键上的电子在很大程度上被定域在氮的周围，不能自由 流动。在高温高压下，六方氮化硼可以像石墨转化成金 刚石那样转化为立方氮化硼。 5、石墨与金刚石的比较 金刚石 石墨 晶体类型 共价晶体 混合晶体 构成微粒 碳原子 碳原子 微粒间的作用力 C－C共价键 C－C共价键、分子间作用力 碳原子的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 碳原子成键数 4 3 碳原子有无剩余价电子 无 有一个2p电子 配位数 4 3 晶体结构特征 正四面体空间网状结构 平面六边形层状结构 最小碳环 六元环、不共面 六元环、共面 键长 金刚石中C—C>石墨中C—C 键能 金刚石<石墨 稳定性 金刚石<石墨 熔、沸点 金刚石<石墨 键角 109°28′ 120° 【对点训练1】 1、列性质能说明石墨具有分子晶体的性质是(　　) A．晶体能导电 B．熔点高 C．硬度小 D．燃烧产物是CO2 2、石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如右图所示是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是(　　) A．10 B．18 C．24 D．14 3、(双选)石墨晶体如图所示，关于石墨晶体的说法正确的是(　　)