2021新教材高中化学第三章晶体结构与性质教案+学案 人教版选择性必修2

【教学目标】

1.借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。 2.认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。

3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。 【教学重难点】

离子晶体、过渡晶体、混合型晶体 【教学过程】 1.新课导入

[复习]上节课学习了金属晶体，我们知道金属除汞外在常温下都是晶体，在金属晶体中原子之间以金属键相结合。那么金属键的本质是什么？

[学生回答]金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。这就是金属键的本质。

[过渡]除了我们学习过的金属晶体、分子晶体、共价晶体，还有哪些晶体呢？我们这节课将会学习离子晶体、过渡晶体、混合型晶体。 2.新课讲授 1.离子晶体

[展示]展示硫酸铜晶体、NaCl晶体

[提问]NaCl晶体是由哪些粒子构成？离子间的作用力是什么？ [学生回答]钠离子和氯离子；离子键。

[小结]离子晶体的定义、构成粒子、相互作用、常见离子晶体。 2.离子键

[提问]离子键的实质是什么？

[回答]离子键的本质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。

[讲解]离子键的特征：没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。

[设计意图]认识NaCl晶体的特点，初步建立关于“离子晶体”的认知模型。 [思考]为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？

[回答]离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用

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使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和硬度大。 [提问]以NaCl晶体为例，分析离子晶体有哪些物理性质？

[回答]具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。

[小结](1)具有较高的熔、沸点，难挥发

离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。 一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。 (2)硬度

离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 (3)导电性

离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 (4)溶解性

大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。 [学生活动]试比较四种晶体的结构和性质。

[过渡]我们已经讨论了分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等四类典型晶体。事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。 [指导阅读]阅读教材中有关“过渡晶体”的内容。

[获取概念]原子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，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。

[思考]分析第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数的变化趋势并解

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释其原因。进一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶体类型的变化趋势。

[回答]Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5的离子键的百分数呈逐渐减小的趋势，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。第三周期主族元素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。

[讲解]表中的氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。那么混合型晶体又是什么？

[获取概念]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。 3.课堂小结

[梳理总结]引导学生对晶体知识进行梳理和总结。

[交流讨论]晶体的划分依据——构成晶体的粒子及粒子间的作用力。不同晶体体现出的性质也不同。

[引导反思]引导学生认识晶体结构的多样性和复杂性。 4.板书

3.3.2离子晶体、过渡晶体与混合型晶体

一、离子晶体 1. 2. 3.

定义：离子晶体是由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体 构成粒子：阴离子和阳离子 粒子间的相互作用力：离子键

二、过渡晶体

Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5

离子晶体共价晶体分子晶体 三、混合型晶体 石墨晶体

离子晶体、过渡晶体与混合型晶体

【学法指导】

1.借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。 2.认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。

3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。 【基础梳理】

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一、离子晶体 1.离子晶体

(1)定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。 (2)成键粒子：阴、阳离子

(3)相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有 (4)常见的离子晶体：、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐。

［微思考］为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？ 2.离子键

(1)离子键的实质：是作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。

(2)离子键的特征：没有性和性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。

3.离子晶体的物理性质

(1)具有较高的熔、沸点，难挥发

离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有和的性质。

一般说来，阴、阳离子的电荷数越，离子半径越，离子键越，离子晶体的熔、沸点越。 (2)硬度

离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 (3)导电性

离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。

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(4)溶解性

大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。 名师点拨——四种晶体的结构和性质比较

二、过渡晶体与混合型晶体 1.过渡晶体 (1)四类典型晶体

(2)过渡晶体的概念

离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。 (3)过渡晶体的典例

以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例，如第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数如表所示：

氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 离子键的百分62 数/% 50 41 33 都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小 由表可知，表中的氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的，也不是纯粹的，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的。

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2.混合型晶体 (1)混合型晶体的概念

既有又有，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。 (2)石墨的结构模型

石墨不同于金刚石，石墨中的碳原子呈杂化，形成结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，说明层间没有化学键相连，是靠维系的。

由于所有的p轨道相互平行而且相互，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的。

【课后练习】

1.下列关于晶体的说法中，不正确的是( )

①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性； ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体； ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点；

④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小； ⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列； ⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定； ⑦CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6。 A．①②③

B．②③④

C．④⑤⑥

D．②③⑦

2.下面有关晶体的叙述中，错误的是( )

A.金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子 B.在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或6个Na＋)

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C.白磷晶体中，分子之间通过共价键结合

D.离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏 3.下列含有共价键的离子化合物是（） A.KCl

B.C2H5Br

C.H2O2

D.Na2SO4

4.下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是( ) A. Rb>K>Na>Li

B.KCl>NaCl>MgCl2>MgO C.石墨>金刚石>SiO2>钠

D.H2O>CH4>硫磺>H2

5.下列有关物质性质的比较顺序中，不正确的是（） A.热稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI B.微粒半径：K+＞Ca2+＞Cl-＞S2- C.晶格能大小顺序：NaCl＜NaF＜CaO＜MgO D.酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3 6.下列各项所述的数字不是6的是( )

A.在NaCl晶体中,与一个Na+最近的且距离相等的Cl-的个数 B.在金刚石晶体中,最小环上的碳原子个数 C.在二氧化硅晶体中,最小环上的原子个数 D.在石墨晶体的片层结构中,最小环上的碳原子个数 7.下列叙述中正确的是( )

A.由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 B.完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物 C.离子化合物中只含有离子键 D.共价化合物中只含有共价键

8.下列数据是对应物质的熔点,据此做出的下列判断中错误的是( ) Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920℃ 801℃ 1291℃ 190℃ BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 -107℃ 2073℃ -57℃ 1723℃ 四、铝的化合物的晶体中有离子晶体

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B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

答案以及解析 1.答案：D

解析：①晶体中原子呈周期性有序排列而非晶体中原子排列无序，晶体有自范性，非晶体无自范性，可以利用X射线鉴别晶体和非晶体，故正确；

②金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故错误；

③共价键可决定分子的稳定性，分子间作用力决定分子晶体熔沸点，故错误； ④离子晶体中离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，半径：

，则

和

两种晶体中，

的晶格能较大，所以其熔点比较高，故正确；

⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，有自范性，可以利用X射线鉴别晶体和非晶体，故正确；

⑥晶体多采用紧密堆积方式，采取紧密堆积方式，可以使晶体变得比较稳定，故正确； ⑦

晶体中配位数为8，

晶体配位数为6，故错误。

故选：D。 2.答案：C

解析：A. 金刚石晶体中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，每个碳原子形成四个共价键，从而形成空间网状结构，故A正确；

B. 氯化钠晶体中钠离子或氯离子的配位数都是6,所以在NaCl晶体中每个Na+(或C1-)周围都紧邻6个C1-(或Na+)，故B正确；

C. 白磷分子为正四面体结构,原子间通过共价键结合,键角为60°，分子间存在范德华力，故C错误；

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D. 离子晶体的构成微粒是阴阳离子，分子晶体的构成微粒是分子，所以离子晶体在熔融状态下能电离出阴阳离子，而分子晶体在熔融状态下还是以分子存在，只破坏分子间作用力不破坏化学键，故D正确； 3.答案：D 解析： 4.答案：C

解析：石墨与金刚石都为原子晶体,二者熔点最大,石墨中C−C键比金刚石中C−C键长小,则键能大,所以熔点石墨>金刚石,SiO2也为原子晶体,Si−O键能大于C−C,则熔点金刚石>SiO2，钠为金属晶体，熔点较低，故C正确。 5.答案：B

解析：K+、Ca2+、Cl-、S2都含有3个电子层,核电荷数越大离子半径越小,则离子半径径：Ca2+6.答案：C

解析：由NaCl晶体的结构特点可知,一个Na+周围紧邻的Cl-有6个,且与Na+的距离相等,A项正确;金刚石晶体中最小环上的碳原子共有6个, SiO2晶体可看成将金刚石晶体中的C原子换成Si原子,然后在每2个Si原子之间插入一个O原子构成,故SiO2晶体中最小环上共有12个原子(6个C原子和6个O原子),B项正确,C项错误;石墨片层结构中每个C原子与另外3个C原子以共价键相结合,最小环上共有6个碳原子,D项正确。 7.答案：D

解析：由金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝(AlCl3)就属于共价化合物,因此A选项错误;B选项也是错误的,如氯化铵(NH4Cl),虽完全由非金属元素组成,但属于离子化合物;C选项错误,如NaOH中的OH内O与H之间存在着共价键;只以共价键形成的化合物叫作共价化合物,因此D选项是正确的。 8.答案：B

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