人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体精品第二课时教案

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宏观辨识与微观探析： 知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的，知道晶体中粒子间的各种相互作用，比较四类典型晶体的构成粒子，粒子的相互作用与物质性质的关系。证据推理与模型认知： 通过对常见晶体模型的认识，理解晶体的结构特点，预测其性质。科学探究与创新意识： 知道化学学科研究的前沿学科过渡晶体以及混合型晶体，体会新型材料给生活带来的改变。
1.知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。2.知道晶体中粒子间的各种相互作用，比较四类典型晶体的构成粒子，粒子的相互作用与物质性质的关系。重点：混合型晶体的结构分析及其性质的关系。难点：过渡型晶体和混合型晶体的结构特点和性质的关系。
①钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点如图所示。
X- 半径增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。
相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高。
(1)判断晶体的类型。(2)解释熔点变化的原因。
②TiF4熔点高于TiCl4 、TiBr4、TiI4 ，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，请解释原因。
(1)TiF4是离子化合物，熔点较高
(2)TiCl4、TiBr4、TiI4是共价化合物
事实上，大多数离子晶体中的化学键具有一定的共价键成分。
→相同类型的化合物，为什么有上述情况呢？
三、过渡晶体与混合型晶体
：介于某两种晶体类型之间的晶体
第三周期主族元素（从左往右）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。原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。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。
③离子键的百分数和什么因素有关？
→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。
同是碳单质的晶体，金刚石和石墨的性质存在哪些异同？为什么？
金刚石与石墨熔点都很高。金刚石：硬度大，几乎不导电。石墨：非金属导体，硬度小。这由结构决定。
①石墨所有碳原子均采取___杂化，形成_____________结构。金刚石碳原子均采取___杂化，形成________结构
②石墨结构最小__元环。分摊碳原子数____碳碳键数___金刚石结构最小__元环，分摊碳原子数____碳碳键数___质量相同的金刚石与石墨，两者碳碳键的个数比为_____
③石墨中每个C配位数是___金刚石中每个C配位数是___
问题1：比较石墨与金刚石的结构异同？
石墨晶体是层状结构，金刚石是空间网状结构。石墨层内的碳原子核间距为142pm，层间距离为335pm，说明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。
问题2：为什么石墨比金刚石质软但熔点高？
键长：金刚石＞石墨 熔点：金刚石＜石墨 稳定性：金刚石＜石墨
石墨层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含1个电子的p轨道，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。因此石墨有类似金属晶体的导电性。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。
问题3：为什么石墨能导电？
未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动
像石墨这样的晶体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。
练习1、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_____，
②六方氮化硼中N和B的杂化类型_____，
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 ，
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
⑤六方氮化硼熔点 ，硬度 。
较高
练习2、已知立方氮化硼类似于金刚石的结构，如图所示。
①立方氮化硼中N和B的杂化类型：
②晶胞中N、B的原子数分别是 ：
③立方氮化硼熔点 ，硬度 。
较高
④氮化硼和磷化硼都是高温结构陶瓷，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是：
磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点较高。
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
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？主要原因是晶体的表面积增大
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。
【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。
(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？
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。
(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。
【规律方法】1、判断晶体类型的方法
④金属单质或合金在固态时都为金属晶体。
③有很高熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体， 如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
②在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。 如NaCl熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。
①在常温下呈气态或液态或易升华的物质应属于分子晶体(Hg除外)。如H2O、H2、稀有气体等。
一般是根据物质的物理性质：
一般情况下，固体>液体>气体
(2)其次看物质所属晶体类型
一般情况下，共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。
2、物质熔点、沸点高低的比较
(3)同种类型晶体的熔、沸点的比较
分子晶体:①看是否含有氢键:有分子间氢键的熔沸点高，相同的分子间氢键，看氢键的个数，个数越多，熔沸点越高②比较范德华力：组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高③比较分子极性：相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
共价晶体：①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
金属晶体：①金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高②合金的熔点比组成合金的纯金属低。
离子晶体：①一般地，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高②离子所带的电荷数的影响大于离子半径的影响。