3.3.3 过渡晶体与混合晶体 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 第3课时 过渡晶体与混合晶体 1 新课导入 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 晶体类型之间存在绝对的界限吗？ 一、过渡晶体 表3-4关于几种氧化物中化学键中离子键成分的百分数 Na、Mg、Al、Si四种元素氧化物的化学键中离子键成分逐渐减少 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键百分数% 62 50 41 33 过渡晶体 介于某两种晶体类型之间的晶体 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子晶体 共价晶体 一、过渡晶体 思考 Na2O、MgO、Al2O3 、SiO2化学键中离子键成分为何逐渐减少？ 与氧元素的电负性差值逐渐减小，化学键类型逐渐转变 推测 请推测P2O5、SO3、Cl2O7的离子键成分变化趋势 离子 晶体 共价 晶体 分子 晶体 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 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 一、过渡晶体 过渡晶体要点： ①四种典型晶体类型都存在过渡晶体。 ②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。 离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 提示：离子键的百分数是依据电负性的差值计算出来的，电负性差值越大，离子键成分的百分数越大。 ③晶体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。 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。 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)在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体，而在分子晶体中共价键仅局限于晶体微观空间的一个个分子中(　　) (4)四类晶体都有过渡型(　　) (5)Al2O3晶体中存在离子键，属于离子晶体(　　) √ × × √ × 课堂练习 思考：金刚石和石墨同是碳单质的晶体，它们的性质存在哪些异同？ 共价晶体 熔点很高 质地坚硬 不能导电 ？晶体 熔点很高 质地较软 能导电 金刚石部分物理性质 熔点 莫氏硬度 导电性 3550℃ 10 无 石墨部分物理性质 熔点 莫氏硬度 导电性 3850℃ 1 有 思考：为什么会存在这些差异？ 因为金刚石是共价晶体，而石墨属于混合型晶体 思考：从石墨的性质判断石墨可能属于那种晶体类型？ 石墨部分物理性质 莫氏硬度 熔点 导电性 1 3850℃ 有 分子晶体特征 晶体内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。 称之为混合型晶体。 共价晶体特征 金属晶体特征 二、混合型晶体 二、混合型晶体 石墨晶 体中的 二维平 面结构 石墨 的层 状结构 实验测得：石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm。 二、混合型晶体 石墨晶体中的二维平面结构 层平面内C原子的配位数为3，共价键的键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。 类似共价晶体 石墨的层状结构 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。 类似分子晶体 石墨结构中未参与杂化的p轨道 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π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。 石墨能导电，类似金属晶体 离域大π键:多个平行的p轨道肩并肩重叠而成的键，简称大π键 石墨晶体内既有共价键，又有类似金属键的非定域键(π键)，还有范德华力，因此称为混合型晶体，兼具共价晶体、分子晶体和金属晶体的特征。 层内 未杂化轨道上的电 子在层间自由移动 层间 共价键 范德华力 金属晶体的性质 石墨晶体 熔点高 质软 导电 二、混合型晶体 总结：石墨晶体的结构特点 ③C原子：C-C＝2:3，1mol石墨中含有1.5molC-C键。 二、混合型晶体 层状结构 ①层内每个C均采取sp2杂化，每个C分别用3个sp2杂化轨道与邻近的3个C形成3个σ键，构成平面六元环结构。 每个C还有一个垂直于该平面且含一个单电子的2p轨道，在环内形成一个大π键，电子可以在整个碳原子平面上运动 石墨晶体的二维平面结构 ②最小六元环，1个C被3个环共有，1个六元环占有2个C原子。C的配位数为 3 。 ④石墨中存在的作用力：共价键、范德华力、金属键 石墨晶体是层状结构，金刚石是空间网状结构。 层间是靠范德华力维系的，容易滑动所以石墨质软。石墨层内的碳原子核间距为142pm，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 问题1：为什么石墨比金刚石质软但熔点高？ 二、混合型晶体 在石墨的层状结构中。层与层之间靠分子间作用力（范德华力）结合，作用力非常小，因此层与层之间可以相对滑动。当石墨与其他物体接触时，这种层状结构可以起到润滑作用，从而减少摩擦，所以石墨具有润滑性。 问题2：石墨为什么具有润滑性？ 二、混合型晶体 所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。 注意：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。 石墨在同一平面(同层中)每个碳原子均剩余一个未参与杂化的2p轨道，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碳原子平面中运动。所以石墨中的大π键具有类似“电子气”的性质，因此石墨能导电(类似金属晶体的导电性)。 问题3：石墨为什么能导电？ 二、混合型晶体 二、混合型晶体 一种结晶形碳,灰黑色，成叶片状、鳞片状和致密块状。质软,具滑腻感，能导电。化学性质不活泼，耐腐蚀，在空气或氧气中强热可以燃烧生成CO2。石墨可用作润滑剂，可用于制造坩埚、电极、铅笔芯等。 石墨用途 石墨电极 石墨坩埚 课堂练习 (1)石墨所有碳原子均采取_______，形成____________ 结构 (2)石墨中碳原子与碳碳键个数比为________。 sp2杂化 平面六元并环 金刚石中碳原子均采取_______，形成____________结构 sp3杂化 三维骨架 2︰3 金刚石中碳原子与碳碳键个数比为________。 1︰2 1．石墨与金刚石的比较 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_______。 两者碳碳键的个数比为_______。 1︰1 4︰3 石墨中C原子以sp2杂化； 石墨晶体中最小环为六元环， ６个原子共平面， 平均含有个6×1/3=2个C原子， 6×1/2=3个C-C键 ； 石墨比金刚石质软，熔点高，更稳定 2.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 课堂练习 知识拓展 SiO44- Si2O76- 单链 双链 六元环(SiO3)612- 硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离子，如SiO44－、Si2O76－、(SiO3)612－（六元环）等，也有以硅氧四面体为结构单元构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离子骨架结合。部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐。 资料卡片——硅酸盐 知识拓展 [科学•技术•社会]——纳米晶体 1nm=10-9m ①纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性。 ②金属铅晶体的熔点3280C。但纳米铅晶体大小与熔点的关系如图 由此可见，晶体颗粒小于200 nm 时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。 ③ 纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢？ 我们通常说纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于200 nm （或者250 nm ）时，其熔点会发生变化。 主要原因是晶体的表面积增大 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 存在微粒 阴阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子 微粒间作用 离子键 共价键 分子间作用力 金属键 主要性质 硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点较高 质地硬，不溶于大多数溶剂，导电性差，熔沸点很高 硬度小，水溶液能够导电，溶沸点低 金属光泽，是电和热的良导体，熔沸点高或低 实例 食盐晶体 金刚石 NH3/HCl 镁、铝 归纳总结 明矾晶体的制备 【结果与讨论】 (1)你是否得到了完美的明矶晶体？请描述你制备的明矾晶体颜色和外形。 能得到明矾晶体，但要得到完美的明矾晶体是比较困难的。 颜色：无色透明；外形：块状，有平滑的晶面与棱角。 【研究与实践】 (2)在上述实验中，为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净？为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？ (3)在上述实验中，制备明矾大晶体所需时间较长。请查阅资料，并制订快速制备明矾大晶体的实验方案。 仪器用蒸馏水洗净，是防止杂质影响结晶的纯度，也会影响结晶的速率与形状。晶种悬挂在溶液中央位置，有利于离子对称地扩散、溶角解与结晶，有利于获得外形对称性较好的晶体。离杯底太近，会与沉底晶体生长在一起，离液面太近或者杯壁太近，也会造成同样结果，使晶体形状不规则。 称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水，倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5~6℃，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液中的中心位置。30min后，就会很明显地观察到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。且在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化。 明矾晶体的制备 【研究与实践】 River Flows In You (Original Mix) - remix Mark Pride Into The Deep Vol.02, track 12 298705.4 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QSenMKRvB//DMc6t1+oyyShzCGLxMZCM993566rnxjz8zyDbBQmyPx7ScpOmY0dEDrj1HdvmgbJTNK+wiXPj8xBWOv7UES8ZwGyz0KaX3H5Sa2dQk4N/IJLioyLSXZ8f2nfKel4k8b9D/iRC6uK2dPRBnalnRq9pOwl5VS1KgCesOvfeCUT3XFlygtJxlpkQRoqJ12DErs6pRL7VKLJTRUy8zt/MzS6M6BBOgGOan2aMESwLftuYqMTS7Kw1jIjcuCJDhRNW8CzpdjHiCrstA+4NJ0OnVQpybLFmDnxCYVsFYN/GN1pqlyQHDkOZB7gx7FnDyDiEeWtP7o2PQiwHSNxMCXU2Bxdf3MNbJqKA06Kr7y3kJk0PffUk6B/rpUfNGvj47sEWkrQ48W+mPyQqdhSbTISWbULhHgMGmpRO1B7AoegD6Un5FHCmGrdvCZNUUw3ooH7VDXzaPTLc1PiVy//uoaH9yMlqXfiHtVteK4H0/1lCzb7mK9Dpx7uEpIrFA== $