3.3.3 过渡晶体和混合晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦过渡晶体与混合型晶体（石墨），通过回顾分子、共价等四种晶体类型，以问题“作用力是否纯净？”引发思考，结合第三周期氧化物离子键百分数数据，从键型过渡引出过渡晶体概念，再深入分析石墨结构，搭建连贯的学习支架。 其亮点在于用数据表格进行证据推理（科学思维），石墨结构分析体现结构决定性质（化学观念），练习设计层次分明。学生能培养微观探析能力，教师可借助实例提升教学效率，助力核心素养落实。

第三章·第三节 金属晶体与离子晶体 第3课时 过渡晶体与混合型晶体 同学们，大家好，欢迎来到高中化学《晶体结构与性质》部分的学习，今天我们来一起学习《分子晶体》。 1 学习目标 1.从化学键变化上认识过渡晶体，理解纯粹的典型晶体在自然界中是不多的。 2.从结构和性质上认识典型的混合型晶体——石墨。 氯化钠晶体结构 铜晶体结构 金刚石晶体结构 碘晶体晶胞 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 微粒之间的作用力决定晶体的类型。比如分子晶体的分子间作用力、离子晶体微粒间的离子键、共价晶体微粒间的共价键、金属晶体微粒间的金属键。这些作用力是否纯净？ 问题导学：我们学过的常见晶体类型有那些？ 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的 百分数/% 62 50 41 33 电负性差值 2.6 2.3 2.0 1.7 →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。电负性差值大于1.7通常形成离子键。电负性差值小于1.7通常形成共价键。 第三周期元素的氧化物中，化学键中离子键的百分数 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 电负性差值 2.6 2.3 2.0 1.7 由表可知，表中的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，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 一般，当电负性的差值>1.7时，且离子键的百分数大于50%，当作离子晶体处理。 离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体，当作共价晶体处理。 第三周期元素的氧化物中，化学键中离子键的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 离子键的百分数/% 62 50 41 33 离子键的百分数更小 离子晶体 共价晶体 分子晶体 第三周期元素几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 离子键的百分数大于50%,当作离子晶体处理。 离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体,当作共价晶体处理。 离子键成分的百分数更小，共价键不再贯穿整个晶体，当作分子晶体处理。 离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。 第三周期主族元素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。 1.概念：介于某两种晶体类型之间的晶体。 离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。 一、过渡晶体 3.四类晶体都有过渡型，性质偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理。 2.离子晶体与共价晶体之间的过渡本质：是离子键和共价键的过渡。 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。 课堂练习 1.正误判断 (1)纯粹的典型晶体是没有的(　　) (2)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键成分的百分数越小(　　) (3)Al2O3晶体中存在离子键，属于离子晶体(　　) × × × 2.下列关于过渡晶体的说法正确的是( ) A.Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理 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 实验数据 钛的 电负性 Ti 1.54 Ti 1.54 Ti 1.54 Ti 1.54 卤素的 电负性 F 3.98 Cl 3.16 Br 2.96 I 2.66 电负性 差值 2.44 1.62 1.42 1.12 任务二 过渡型晶体 NaF NaCl NaBr NaI SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 原因：TiF4是离子化合物，熔点较高，而TiCl4 、 TiBr4、TiI4是共价化合物。 离子化合物 离子晶体 共价化合物 分子晶体 思考：为什么由金属元素和非金属元素组成的化合物可能是共价化合物呢？ 2 3 4 5 995 801 775 651 2 3 4 5 -90.2 -70.7 5.2 120.5 2 3 4 5 377 -24.12 38.3 155 二、混合型晶体 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？为什么会存在这些差异？ 熔点很高 质地坚硬 不能导电 熔点很高 质地较软 导电性好 金刚石部分物理性质 熔点 莫氏硬度 电导率/（s·m-1) 3550℃ 10 2.11*10-13 石墨部分物理性质 熔点 莫氏硬度 电导率/（s·m-1) 3850℃ 1 2.5*103 石墨和金刚石的物理性质存在差异，这由他们的结构决定的，金刚石是共价晶体，而石墨属于混合型晶体。 1.石墨和金刚石性质差异 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 层平面每个C原子周围连接3个C,共价键的键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。 层与层之间靠范德华力维系，作用力弱，容易滑动，所以石墨质软，可作润滑剂。 层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的2p电子，所有的p轨道平行重叠，形成离域大π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。 类似共价晶体 类似分子晶体 石墨能导电，类似金属晶体 2.石墨的结构 混合型晶体：晶体同时存在若干种不同的作用力，具有若干种晶体的结构和性质。 像石墨这样，既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。 碳原子均采取sp2杂化， 形成平面六元并环结构。 层内C原子以共价键结合， 层间靠范德华力维系。 石墨的层状结构 （1）混合型晶体定义： 范德华力 共价键 ①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 石墨晶体层状结构 ②若石墨晶体中含1molC，则含有C—C 键的数目 。 1.5NA ①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 石墨的结构分析 ①石墨中所有碳原子均采取_______，形成____________ 结构。金刚石中所有碳原子均采取_______，形成___________ 结构。 ②石墨中C与C-C个数比为________。金刚石中C与C-C个数比为________。 sp2杂化 平面六元并环 sp3杂化 三维骨架 2︰3 1︰2 金刚石的晶体结构 石墨晶体中的二维平面结构 ③质量相同的金刚石与石墨，两者碳原子的个数比为_______两者碳碳键的个数________。 1︰1 4︰3 3.石墨和金刚石结构差异 石墨晶体是层状结构，金刚石是三维骨架空间网状结构。石墨层内的碳原子核间距为142pm，层间距离为335pm，层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的，容易滑动，所以石墨质软。金刚石碳原子核间距为155pm，键长比石墨长，键能小，所以比石墨的熔点低。 金刚石结构示意图 【思考】为什么石墨比金刚石质软，但熔点比金刚石高？ 【思考】石墨为什么可以导电？从结构上做出解释。 C原子的配位数为3，未参与杂化的2p电子相互平行重叠，形成离域π键，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体的导电性。 石墨结构中未参与杂化的p轨道 由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。 4.混合晶体的物理性质 混合晶体一般具有熔点高、易导电、能导热、质软易滑动的物理性质。 导电性 导热性 润滑性 层内碳原子之间 石墨晶体结构小结 范德华力 混合型晶体 未参与杂化的p轨道上电子可在层内运动 层与层碳原子之间 共价键 有金属键 的性质 既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力， 兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。 形成大π键的p轨道 构成σ键的sp2杂化轨道 过渡晶体与混合晶体 四种典型晶体 过渡晶体 定义：介于典型晶体之间的晶体 混合晶体 （石墨） 结构特点 层状结构 同层碳原子sp2杂化、平面六元并环结构 层间范德华力 作用力：既有共价键又有金属键和范德华力 性质：熔点很高、质软、易导电（只能沿石墨平面方向） 偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理，如ɑ-Al2O3偏向共价晶体，看做共价晶体 课堂小结 1、下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是( 　 ) A．N2O3 B．P2O3 C．Na2O D．Al2O3 2、以下有关石墨晶体的说法中，其中错误的有( 　 ) ①石墨中仅存在分子间作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨中的C原子为sp2杂化 ④石墨熔点、沸点都比金刚石低 ⑤石墨中碳原子数和C－C数之比为1: 2 ⑥石墨和金刚石的硬度相同 ⑦石墨层内导电性和层间导电性不同 ⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2 A．①③⑤⑧ B．②③⑦⑧ C．①④⑤⑥ D．③④⑤⑥ A C 当堂检测 3.维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有（ ） A．离子键、共价键 B．离子键、氢键、共价键 C．氢键、范德华力 D．离子键、氢键、范德华力 g/cm3 D 4.下列各组物质中，化学键类型和晶体类型都相同的是（ ） A．Ar和K B．NaCl和NaOH C．CH4和H2O D．CO2和SiO2 C 5．黑鳞的晶体结构是与石墨类似的层状结构，如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A．黑磷晶体中片层间作用力为范德华力 B．黑磷与白磷均可导电 C．黑磷晶体的熔沸点比白磷高 D．1 mol黑磷晶体中含有1.5 mol P-P键 B 6.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。 ⑴ 其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）_____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于______晶体。 ⑵ 其中代表石墨的是_____，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为______个。 ⑶ 其中代表NaCl的是______，Na+配位数是_____。 ⑷ 代表CsCl的是___，它属于______晶体，每个Cs+与_____个Cl—紧邻。 ⑸ 代表干冰的是_____，它属于________晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。 ⑹ 上述A、B、C、D四种物质熔点由高到低的顺序______________________________。 D 4 共价 E 2 A 6 C 离子 8 B 分子 12 金刚石>NaCl>CsCl>干冰 6.已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。 ①六方氮化硼的化学式： BN ②六方氮化硼中N和B的杂化类型： sp2 ③硼与氮之间的化学键为 ，层与层之间作用力为 。 属于的晶体类型： 。 极性共价键 分子间作用力 ④六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是 ________________________________________________________ 六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子 混合型晶体 ⑤六方氮化硼熔点 ，硬度 。 较高 较小 $