第3章 第2节 第5课时 晶体结构的复杂性-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2教师用书word（鲁科版 山东专用）

 

第五课时　晶体结构的复杂性

新知探究——晶体结构的复杂性

 1.混合型晶体——石墨晶体的结构、性质及用途

[微点拨]　在石墨晶体中,每个碳原子参与了3个C—C键的形成,而每个键对正六边形的贡献只有一半,故每个正六边形平均占有的碳原子数为6×=2,碳原子个数与C—C键数之比为2∶=2∶3。

2.晶体结构复杂性的原因

(1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。如:

①BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子,Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子。

②在Na2SiO3固体中并不存在单个的简单Si,Si通过共价键与4个O原子相连,形成硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐{Si}∞单元,再与金属阳离子以离子键相互作用。

(2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型,但是,原子之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,即使组成简单的晶体,也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡状态,形成过渡晶体。

[题点多维训练]

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)石墨属于共价晶体,能导电,也属于电解质。 (×)

(2)石墨中含有范德华力,所以石墨的熔点低。 (×)

(3)石墨的硬度比金刚石大。 (×)

(4)物质组成的复杂性及微粒间的作用存在键型过渡导致了晶体结构的复杂性。 (√)

2.石墨晶体为层状结构,每一层均为碳原子与周围其他3个碳原子相结合而成的平面片层,同层相邻碳原子间距为142 pm、相邻片层间距为335 pm。如图是其晶体结构片层俯视图。下列说法不正确的是              (　　)

A.碳原子采用sp2杂化

B.每个碳原子形成3个σ键

C.碳原子数与σ键数之比为2∶3

D.片层之间的碳形成共价键

解析:选D　每个碳原子形成3个σ键,采取sp2杂化,故A、B正确;每个碳原子平均含有 ×3= 个σ键,所以碳原子数与σ键数之比为2∶3,故C正确;石墨片层之间的碳以范德华力结合,故D错误。

3.磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率,科学家最近研发了黑磷—石墨复合材料,其单层结构俯视图如图2所示。

下列说法正确的是 (　　)

A.黑磷中P—P键的键能完全相同

B.黑磷与石墨都属于混合型晶体

C.由石墨与黑磷制备该复合材料的过程,未发生化学反应

D.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力为范德华力

解析:选B　据图1可知黑磷中P—P键的键长不完全相等,所以键能不完全相同,故A错误;黑磷与石墨类似,每一层原子之间由共价键组成六元环结构,层与层之间存在范德华力,