《第5課時(shí) 晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性》參考課件

第2節(jié)

幾種簡單的晶體結(jié)構(gòu)模型第5課時(shí)

晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)培養(yǎng)1、認(rèn)識石墨晶體的特殊結(jié)構(gòu)，部分硅酸鹽的的陰離子結(jié)構(gòu)的豐富多樣性。宏觀辨識與微觀探析2、知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的證據(jù)推理與模型認(rèn)知變化觀念與平衡思想知識體系五、晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性通過前面學(xué)習(xí)，我們知道金屬晶體易導(dǎo)電、有延展性；原子晶體熔沸點(diǎn)高、硬度大；分子晶體不導(dǎo)電、熔沸點(diǎn)低、硬度小，而石墨能導(dǎo)電、熔點(diǎn)高、具有潤滑性等特性，從結(jié)構(gòu)上如何解釋呢？聯(lián)想?質(zhì)疑閱讀課本第103—104頁相關(guān)內(nèi)容，從結(jié)構(gòu)上分析石墨高熔點(diǎn)、導(dǎo)電、質(zhì)軟、原因？石墨屬于什么類型晶體？1、石墨晶體⑵碳原子采取sp2雜化,C—C鍵之間的夾角為120°。⑶層與層之間以范德華力結(jié)合。⑴石墨的晶體具有層狀結(jié)構(gòu),同一層中的每個(gè)碳原子與鄰近的3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合,形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)碳原子還有1個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道,并含有1個(gè)未成對電子,能形成遍及整個(gè)平面的大π鍵⑷石墨晶體既含有共價(jià)鍵,又有范德華力,同時(shí)還存在類似金屬鍵的作用力,這類晶體稱為混合型晶體。石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)軟、能導(dǎo)電。像石墨晶體這樣，原子之間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型(金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵)之間的過渡狀態(tài)。由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的晶體，也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體之間的過渡狀態(tài)，形成過渡晶體。2、過渡晶體(1)一方面,物質(zhì)組成的復(fù)雜性導(dǎo)致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用。3、晶體的復(fù)雜性例如：BaTiO3含有一種陰離子O2-和多種陽離子Ti4+、Ba2+。金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體等模型都是典型的晶體結(jié)構(gòu)模型，大多數(shù)實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。牙齒表面覆蓋的牙釉質(zhì)是人體中最堅(jiān)硬的部分，其主要成分為羥基磷酸鈣Ca5(PO4)3OH含有一種陽離子Ca2+和多種陰離子PO43-、OH-。O2-Ba2+Ti4+又如：在Na2SiO3固體中并不存在單個(gè)的簡單SiO32－，Si通過共價(jià)鍵與4個(gè)O原子相連，形成硅氧四面體。硅氧四面體通過共用頂角O原子而連成較大的鏈狀硅酸鹽{SiO32－}∞單元(如圖所示)，帶負(fù)電的鏈狀硅酸鹽{SiO32－}∞單元與金屬陽離子以離子鍵相互作用。(2)另一方面，金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型，但是原子之間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)。即使組成簡單的晶體，也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體之間的過渡晶體。例1、[2019·全國Ⅲ，35(5)](5)NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復(fù)雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示：這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為________________(用n代表P原子數(shù))。(PnO3n＋1)(n＋2)－O+(PO3)n-2+5-24、四種晶體的比較：晶體類型金屬晶體離子晶體共價(jià)晶體分子晶體晶體質(zhì)點(diǎn)(粒子)粒子間作用(力)熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電情況陰陽離子原子分子金屬陽離子、自由電子離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵一般較高，少部分低較高很高較低較大很大一般較小一般較大，少部分小一般易溶水難溶相似相溶難溶，鈉等除外晶體不導(dǎo)電,溶于水能電離其水溶液可導(dǎo)電,熔化不導(dǎo)電晶體不導(dǎo)電，溶于水或熔化導(dǎo)電有的能導(dǎo)電，如硅晶體導(dǎo)電，熔化導(dǎo)電2、根據(jù)物質(zhì)不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)判斷1、根據(jù)物質(zhì)狀態(tài)判斷即物質(zhì)沸點(diǎn)高低按常溫下的狀態(tài)：固體＞液體＞氣體。如：NaCl＞H2O＞CO2。六、各類晶體的熔點(diǎn)大小比較⑷分子晶體：分子晶體分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。②因?yàn)闅滏I＞范德華力，所以存在分子間氫鍵的物質(zhì)沸點(diǎn)高于只存在范德華力的物質(zhì)。如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。⑵離子晶體：陰、陽離子半徑越小，電荷數(shù)越多，則離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如KCl＞KBr。⑶共價(jià)晶體：共價(jià)晶體間鍵長越短、鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,物質(zhì)熔、沸點(diǎn)越高,反之越低。如：金剛石(C—C)＞晶體硅(Si—Si)。⑴金屬晶體：原子半徑越小,價(jià)電子數(shù)越多,金屬鍵越強(qiáng),晶體熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大,反之越低。如：熔點(diǎn)、硬度：鈉＜鎂＜鋁。例2、下列表述不正確的是()A、熔點(diǎn)：CF4<CCl4<CBr4<CI4

B、硬度：金剛石>碳化硅>晶體硅C、晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaID、熔點(diǎn)：Na>Mg>AlD例3、在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價(jià)晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A．該共價(jià)晶體中含有極性鍵B．該共價(jià)晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價(jià)晶體有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)D．該共價(jià)晶體硬度大，可用作耐磨材料B例4、碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為____________。同素異形體(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_____、_______。sp2sp3(3)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。分子混合型(4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的_____共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在_____共價(jià)鍵，還有____鍵。σσπ(5)C60的晶體結(jié)構(gòu)類似于干冰，則每個(gè)C60晶胞的質(zhì)量為________g(用含NA的式子表示，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。(6)金剛石晶胞含有____個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r＝a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率