3.4晶体的基本类型（课件）-《化学基础》（化工版）上好课

3.4晶体的基本类型 同步精品课堂 余红华 主编《化学基础》化学工业出版社第二版 1 目录 目录 1.课堂导入 2.常见的晶体类型 3.课堂练习 4.混合晶体 5.过渡性晶体 6.晶体熔沸点变化规律 7.小结 学习目标 1. 掌握四种晶体类型，明确构成微粒、微粒间作用力。 2. 记住各类晶体典型实例。 3. 会比较不同晶体熔沸点、硬度大小，会简单解释性质差异。 课程导入 点击播放视频 同样是固态物质，金刚石硬度极大，干冰却易升华，氯化钠熔融可以导电。不同晶体性质差异悬殊，根源在于内部微粒与作用力不同。今天我们一起来学习晶体的基本类型。 分子晶体 (1) 概念：只含______的晶体称为分子晶体。 分子 (2) 粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以______________相互吸引，分子内原子之间以______________结合。 分子间作用力 共价键 分子晶体 (3) 常见的分子晶体 ①所有______________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。 ②部分__________，如卤素、氧、硫、氮、白磷等。 ③部分______________，如等。 ④几乎所有的____，如等。 ⑤绝大多数____________的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机化合物 分子晶体 (4) 物理性质 分子晶体熔、沸点较____，硬度较____。 低 小 ①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为____________。 分子密堆积 ②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是______，在冰的每个水分子周围只有___个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图： 氢键 4 (5) 分子晶体的结构特征 共价晶体 (1) 构成微粒及其相互作用 共价晶体 微粒间的相互作用：共价键 构成微粒：原子 非金属化合物：碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 单质：晶体硼、晶体硅、金刚石等 共价晶体 (2) 物理性质 ①共价晶体中，各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点____，硬度____。 ②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越____，键能越____，晶体的熔点越____。 高 大 短 大 高 ①几何因素：晶体中正负离子的________。 ②电荷因素：晶体中正负离子的________。 ③键性因素：离子键的__________。 离子晶体 (1) 构成粒子：________和________。 阴离子 阳离子 (2) 作用力：________。 离子键 (3) 配位数：一个离子周围________的________离子的数目。 最邻近 异电性 (4) 离子晶体结构的决定因素 半径比 电荷比 纯粹程度 离子晶体 注意：离子晶体不一定只存在离子键 (5) 离子晶体的性质 熔、沸点 熔、沸点______，难挥发 硬度 硬度______，难以压缩 溶解性 一般在水中______，在非极性溶剂中______ 导电性 固态时________，熔融状态或在水溶液中___________ 较高 较大 易溶 难溶 不导电 能导电 (1) 金属键 ①概念：金属原子脱落下来的________形成遍布整块晶体的“________”，被所有原子共用，从而把所有__________维系在一起。 ②成键粒子是____________和__________。 ③金属键的强弱和对金属性质的影响： 金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越____，价电子数越____，金属键越____；反之，金属键越____。 金属键越强，金属的熔、沸点越____，硬度越____。 金属晶体 价电子 电子气 金属原子 金属阳离子 自由电子 大 少 弱 强 高 大 金属晶体 ①在金属晶体中，原子间以________相结合。 ②金属晶体的性质：优良的________、________和________。 金属键 导电性 导热性 延展性 金属晶体 ③金属的性质： 延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生__________，但__________不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性。 导电性 在外加电场的作用下，金属晶体中的“________”做__________而形成电流，呈现良好的导电性。 导热性 “自由电子”在运动时与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的交换 相对滑动 排列方式 自由电子 定向移动 背诵环节 15 类型比较 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互 作用力 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 可以依据性质判断晶体类型 背诵环节 * 类型比较 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 课堂练习 1.下列物质属于分子晶体的是（ ） A. 晶体硅 B. 干冰 C. 金刚石 D. NaCl 解析：干冰CO2由CO2分子构成，属于分子晶体；晶体硅、金刚石是共价晶体；NaCl 是离子晶体。 B 课堂练习 2.关于共价晶体说法正确的是（ ） A. 共价晶体熔化破坏分子间作用力 B. 二氧化硅属于共价晶体 C. 共价晶体熔沸点一般很低 D. 共价晶体一定可以导电 解析：共价晶体熔化破坏共价键，熔沸点很高，一般不导电；SiO2硅氧原子以共价键结合，属于共价晶体。 B 课堂练习 3.离子晶体的构成微粒是________，微粒之间作用力为________；离子晶体固态时____导电，熔融状态____导电。 答案：阴、阳离子；离子键；不；可以 课堂练习 4.四种晶体：干冰、金刚石、镁、氯化钠，请回答： (1) 硬度最小的晶体是？ (2) 依靠金属键结合的晶体是？ (3) 熔化只破坏分子间作用力的是？ (1) 干冰（分子晶体，硬度小） (2) 金属镁（金属晶体，金属键） (3) 干冰 课程导入 同学们回顾上节课知识：分子、共价、离子、金属晶体，构成微粒和作用力各不相同。 但现实晶体并不都是界限分明的，有的晶体同时存在多种作用力，有的化学键介于离子键与共价键之间。这节课我们就来学习混合晶体、过渡晶体，总结熔沸点比较技巧。 师生互动 想一想：除了刚刚讲的 4 钟晶体还有别的类型晶体吗？ 提示：我们学习了分子、共价、离子、金属四种晶体，除此之外还有混合晶体、过渡晶体，请思考：石墨为何不属于前面四类晶体？它的化学键和作用力有何特殊性？ 混合晶体 (1) 同层内，以________相结合形成__________平面网状结构。未参与成键碳原子的电子可在整个平面中运动。 共价键 正六边形 (2) 层与层之间以__________相结合。 范德华力 (3) 石墨晶体中，既有________，又有________和__________，属于__________。 共价键 金属键 范德华力 混合晶体 石墨 混合晶体 结构模型 1) 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是__________。 范德华力 2) 平均每个正六边形拥有的碳原子个数是___。 2 3) 在每层内存在______键和_____键。 共价 大 4)的键长比金刚石的的键长短，熔点比金刚石的____。 高 石墨 混合晶体 石墨 5) 导电性：石墨晶体中，每个碳原子的配位数为___，有一个未参与成键电子，该电子在__________中运动。但电子不能从一个平面______到另一个平面。故在电场中，未成键电子只能沿石墨平面方向______移动。 3 整个平面 跳跃 定向 过渡性晶体 ______的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的______晶体。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更偏向______晶体，Al2O3 更偏向______晶体。 纯粹 过渡 离子 共价 离子晶体 共价晶体 分子晶体 过渡性晶体 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 离子 晶体 离子 晶体 分子 晶体 分子 晶体 共价 晶体 共价 晶体 分子 晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 晶体熔、沸点比较 (1) 首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体； (2) 再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体； (注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)； 晶体熔、沸点比较 29 (3) 结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 →共价键键能→键长→原子半径； →分子间作用力→(氢键、相对分子质量、极性、支链数)； →离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径； →金属键强弱→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。 晶体熔、沸点比较 同类型晶体熔、沸点比较 →比较分子间作用力大小 1. 有氢键先比氢键 2. 没氢键比范德华力：①先M；②后极性 晶体类型的两种判断 (1)依据物质的分类判断 ①金属氧化物(K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。 ②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 晶体类型的两种判断 (1)依据物质的分类判断 ③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 ④金属单质是金属晶体。 晶体类型的两种判断 33 (2)根据各类晶体的特征性质判断 一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体； 熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体； 熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属于共价晶体； 能导电、导热、具有延展性的晶体为金属晶体。 背诵环节 1.活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。 2.大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外)、气态氢化物、大多数非金属氧化物、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体。 3.常见的共价晶体中,单质有金刚石、晶体硅、晶体硼、锗(Ge)和灰锡(Sn)等,化合物有碳化硅、二氧化硅等。 4.大多数金属单质与合金是金属晶体。 课堂练习 1.下列关于石墨晶体的叙述正确的是（ ） A. 石墨属于共价晶体，只存在共价键 B. 石墨层与层之间依靠共价键相连 C. 石墨晶体中既有共价键，又有范德华力，属于混合晶体 D. 石墨可以导电，电子可以在层与层之间自由跳跃 解析：石墨层内碳原子之间为共价键，层间靠范德华力，属于混合晶体；电子仅能在平面层内移动，不能跨层跳跃。 C 课堂练习 2.下列物质熔沸点高低排序正确的是（ ） A.SiO2>NaCl>CO2 B.CO2>NaCl>SiO2 C.NaCl>SiO2>CO2 D.SiO2>CO2>NaCl 解析：一般熔沸点规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体；SiO2共价晶体，NaCl离子晶体，CO2分子晶体。 A 课堂练习 3.更偏向于____晶体；Al2O3更偏向于____晶体，二者属于____晶体，化学键不完全是纯粹的离子键或者共价键。 离子；共价；过渡 课堂练习 4.根据晶体的性质，判断下列说法正确的是（ ） A. 熔点很低的晶体，一定是共价晶体 B. 熔点很高、不导电、难溶于一般溶剂的晶体，可能是共价晶体 C. 能导电的晶体一定是金属晶体 D. 熔化时破坏范德华力的晶体一定是离子晶体 A 熔点低一般为分子晶体；C 石墨（混合晶体）也可导电；D 熔化破坏范德华力为分子晶体。 B 总结思考 过渡晶体和混合型晶体 过渡晶体：介于某两种晶体类型之间 晶体类型的比较 混合型晶体：石墨 分子晶体：分子间作用力 离子晶体：阴阳离子间的离子键 金属晶体：金属阳离子与自由电子间的金属键 共价晶体：原子间的共价键 作业布置 1.类比记忆晶体类型和判断方式 2.预习化学反应速率 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $