2022届高中化学新教材同步选择性必修第二册 第3章 第三节 第2课时 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较.docx
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1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第第 2 课时课时过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较 核心素养发展目标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。 一、过渡晶体与混合型晶体一、过渡晶体与混合型晶体 1过渡晶体 (1)四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体。 (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。 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、
2、Cl2O7七种氧化物中从左到右,离子键成分的百分数越来 越小,其中作为离子晶体处理的是 Na2O、MgO;作为共价晶体处理的是 Al2O3、SiO2;作为分子晶体处理 的是 P2O5、SO3、Cl2O7。 2混合型晶体石墨 (1)结构特点层状结构 同层内,碳原子采用 sp2杂化,以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的 p 轨道平行 且相互重叠,p 轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 层与层之间以范德华力相结合。 (2)晶体类型 石墨晶体中,既有共价键,又有金属键和范德华力,属于混合型晶体。 (3)物理性质:导电性,导热性,润滑性。 (1)纯粹的典型晶体是没有的() (2)离子键成
3、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)石墨的二维结构内,每个碳原子的配位数为 3() (6)石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行() (7)石墨晶体层与层之间距离较大,所以石墨的熔点不高() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 1石墨晶体中,层内 CC 的键长为 142 pm,而金刚石中 CC 的键长为 154 pm,回答下列问题。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (1)熔点:石墨_(填“”“”或
4、“”)金刚石。 答案 (2)石墨中 CC 的键长小于金刚石中 CC 键长的原因:_ _。 答案金刚石中只存在 CC 间的键,而石墨中层内的 CC 间不仅存在键,还存在键,电子层重 叠程度大,所以 CC 间的键长短 2石墨晶体中,每个 C 原子参与_个 CC 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 CC 数之比为_。 答案332223 二、晶体类型的比较二、晶体类型的比较 1四种晶体的比较 晶体分子晶体离子晶体金属晶体 共价晶 体 构成微粒分子阴、阳离子 金属离 子、自由电子 原子 微粒间作用 力 范德华力 (少数有氢键) 离子键金
5、属键共价键 性 质 熔、 沸点 较低较高一般较高很高 硬 度 小略硬而脆一般较大很大 溶 解性 相似相溶多数溶于水 不溶,有 些与水反应 不溶 机 械加工 性能 不良不良良好不良 2022 高中化学新教材同步讲义资料 导 电性 固态、液 态均不导电, 部分溶于水时 导电 固态时不导 电,熔融时导电, 能溶于水的溶于水 时导电 固态、熔 融态时导电 大部分 固态、 熔融时 都不导电 作用力大小 规律 组成和结 构相似的分 子,相对分子 质量大的范德 华力大 离子所带电荷 数多、半径小的离 子键强 金属原子 的价电子数 多、半径小的 金属离子与自 由电子间的作 用力强 共价键 键长短(电子 云重叠
6、多)、 原子半径小 的共价键稳 定 2.晶体类型的判断方法 (1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断 分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体;由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体;由 阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体;由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金 属晶体。 (2)依据物质的分类判断 活泼金属的氧化物(如 Na2O、MgO 等)、强碱如 KOH、Ba(OH)2等和绝大多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、气态氢化物、非金属氧化物(除 SiO2 外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 常见的共价晶体单
7、质有金刚石、晶体硼、晶体硅等;常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。 金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高,常在数百至几千摄氏度;共价晶体的熔点高,常在一千至几千摄氏度;分子晶 体的熔点较低,常在数百摄氏度以下至很低温度;金属晶体多数熔点高,但也有熔点相当低的。 (4)依据导电性判断 离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电;共价晶体一般为非导体,但晶体硅能导电;分子晶体为非 导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子, 也能导电;金属晶体是电的良导体。 (5)依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬
8、度较大或略硬而脆;共价晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度大,但 也有硬度较小的,且具有延展性。 1四种物质的一些性质如下表: 物熔点沸点其他性质 2022 高中化学新教材同步讲义资料 质/ 单 质硫 120. 5 271. 5 单 质硼 2 300 2 550 硬度大 氯 化铝 190 182. 7 177.8 升华 苛 性钾 300 1 320 晶体不导电,熔融态导 电 晶 体 类 型 : 单 质 硫 是 _ 晶 体 ; 单 质 硼 是 _ 晶 体 ; 氯 化 铝 是 _晶体;苛性钾是_晶体。 答案分子共价分子离子 解析单质硫为非金属单质,其熔、沸点都较低,为分子晶体;单质硼
9、为非金属单质,其熔、沸点都 很高,为共价晶体;氯化铝为化合物,其熔、沸点都较低,并能在较低温度下升华,为分子晶体;苛性钾 为化合物,其熔点较高,沸点很高,晶体不导电,熔融态导电,为离子晶体。 2下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是() ANH3、CH4、NaCl、Na BH2O、H2S、MgSO4、SO2 CCH4、H2O、NaCl、SiO2 DLi、Na、K、Rb、Cs 答案C 解析C 项中 SiO2是共价晶体,NaCl 是离子晶体,CH4、H2O 都是分子晶体,且常温下水为液态, CH4是气态。 3在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的是() A钠、镁
10、、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大 B金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点 CKF、KCl、KBr、KI 的熔点依次降低 DF2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高 答案D 解析钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大,这是因为它们中的金属键逐渐增强,与化 学键的强弱有关;金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,这是因为 CC 的键长 比 SiSi 的键长短,CC 的键能比 SiSi 的键能大,也与化学键的强弱有关;KF、KCl、KBr、KI 的熔 点依次降低,这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱,与化学键的强弱有关。 2022 高中化学新教材同
11、步讲义资料 比较不同晶体熔、沸点的基本思路 首先看物质的状态,一般情况下是固体液体气体;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),结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 同类晶体熔、沸点比较思路:共价晶体共价键键能键长原子半径;分子晶体分子间作用力相对 分子质量;离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径;金属晶体金属键金属阳离子所带电 荷、金属阳离子半径。 1下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是() AN2O3BP2O3 CAs2O3DBi2O3 答案A 解析电负性差值越大,离子键成分的百分数越大。 2某化学兴趣小组,在学习分子晶
12、体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下: Na Cl Mg Cl2 Al Cl3 Si Cl4 Ca Cl2 熔点 / 80 1 712 19 0 68 78 2 沸点 / 1 465 1 418 23 0 5 7 1 600 根据这些数据分析,属于分子晶体的是() ANaCl、MgCl2、CaCl2BAlCl3、SiCl4 CNaCl、CaCl2D全部 答案B 解析由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分 子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低,表中的 MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸点很高, 很明显不属于分子晶体,AlCl3、
13、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体,B 项正确。 3.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每一个碳原子都与其他三个碳原子相结合。如图是其晶体结构 的俯视图,则图中 7 个六元环完全占有的碳原子数是() A10B18 2022 高中化学新教材同步讲义资料 C24D14 答案D 解析石墨晶体中最小的碳环为六元环,每个碳原子为 3 个六元环共用,故平均每个六元环含 2 个碳 原子,图中 7 个六元环完全占有的碳原子数为 14。 4氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构, 可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下
14、列关于这两 种晶体的说法正确的是() A六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B立方相氮化硼含有键和键,所以硬度大 C两种晶体均为分子晶体 D六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形 答案D 解析A 项,六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子,所以不导电,错误;B 项,立方 相氮化硼中只含有键,错误;C 项,立方相氮化硼是共价晶体,错误;D 项,由六方相氮化硼的晶体结 构可知,每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形,正确。 5下列各组物质中,按熔、沸点由低到高顺序排列正确的是_(填字母)。 AKCl、NaCl、MgCl2、MgO B金刚石、SiC、SiO2、硅 CH
15、2O、H2S、H2Se、H2Te DNa、K、Rb、Al ECO2、Na、KCl、SiO2 FO2、I2、Hg、MgCl2 G钠、钾、钠钾合金 HCH4、H2O、HF、NH3 ICH4、C2H6、C4H10、C3H8 JCH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4 答案AE 解析A 中离子半径:K NaMg2,O2Cl,离子所带电荷数:KNaMg2,O2Cl, 离子所带电荷数越少,离子半径越大,熔、沸点越低,正确;B 中键长:CCSiOSiCSiSi, 2022 高中化学新教材同步讲义资料 键长越长,熔、沸点越低,错误;C 中相对分子质量逐渐增大,熔、沸点应该逐
16、渐升高,但水分子间形成 氢键,导致其熔、沸点较高,错误;D 中原子半径:AlNaKRb,半径越大,熔、沸点越低,错误; E 中 CO2常温下为气体,Na 为金属晶体,KCl 为离子晶体,SiO2为共价晶体,正确;F 中常温下 O2为气 态,I2为固态,Hg 为液态,MgCl2为离子晶体,错误;G 中合金的熔、沸点低于任何一种组分金属,错误; H 中 H2O、HF、NH3分子间分别会形成氢键,它们的沸点均高于 CH4的沸点,常温下 H2O 为液态,沸点 最高,错误;I 中的几种物质互为同系物,它们都是分子晶体,其熔、沸点随着碳原子数增多(即相对分子 质量增大)而逐渐升高,错误;J 中的几种物质互
17、为同分异构体,支链越多,分子对称性越好,范德华力越 弱,熔、沸点越低,错误。 6SiO2以SiO4为基本单元形成空间立体网状结构,其晶体类型为_,在硅酸盐中,SiO 4 4四 面体(如图 a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图 b 为一种无限长 单链结构的多硅酸根:Si 与 O 的原子数之比为_,化学式为_。 答案共价晶体13SiO32n n(或 SiO2 3) 解析根据题意知, 其晶体类型为共价晶体, 、 两个氧原子为两个结构单元共用, 如图, 中间的结构单元均摊 1,再加上其他 2 个氧原子,一个结构单元中含有一个硅原子,3 个氧原子,依据化 合价可知一个
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