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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第7課時(shí) 離子晶體 過(guò)渡晶體 混合型晶體
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能用有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。 2.知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)一：認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能用有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。 任務(wù)1：閱讀教材p87內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 1.含金屬陽(yáng)離子的晶體一定是離子晶體嗎 離子晶體中一定含有金屬元素嗎 由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體嗎 2.離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體嗎 3.如何比較MgO、NaCl的熔、沸點(diǎn)高低 4.離子晶體中可以有分子存在嗎 離子晶體中除含有離子鍵外,是否還可能含有共價(jià)鍵、氫鍵 任務(wù)2： 1.NaCl、CsCl晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示： （1）每個(gè)NaCl的晶胞中含各離子多少個(gè)？與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有多少個(gè)？每個(gè)Cl－周圍的最近的Na＋多少個(gè)，它們構(gòu)成什么圖形？若晶胞參數(shù)為a pm,則氯化鈉晶體的密度是多少？ （2）每個(gè)CsCl的晶胞中含各離子多少個(gè)？每個(gè)Cs＋與多少個(gè)Cs＋等距離相鄰，每個(gè)Cs＋與多少個(gè)Cl－等距離相鄰？若晶胞邊長(zhǎng)為a pm,則氯化銫晶體的密度是多少？ 2.超氧化鉀又稱為“化學(xué)氧自救器”，主要用于煤礦井下救急。它能夠和人呼出的二氧化碳接觸產(chǎn)生氧氣，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2。高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價(jià)可看作部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如圖為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞。 （1）判斷超氧化鉀的晶體類型是什么？ （2）在該晶體的晶胞中含有K＋和O的個(gè)數(shù)是多少？晶胞中與每個(gè)K＋距離最近的O有幾個(gè)？ （3）超氧化鉀晶體中含有的化學(xué)鍵類型有哪些？
目標(biāo)二：知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。 任務(wù)1：閱讀教材p89內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)如表格： 氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133
1.根據(jù)表中數(shù)據(jù)你有什么發(fā)現(xiàn)？ 2.分析第三周期前幾種元素的氧化物中，化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)并解釋其原因。進(jìn)一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶體類型的變化趨勢(shì)。 任務(wù)2：閱讀教材p90內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 石墨的結(jié)構(gòu)模型: 1.碳元素形成的單質(zhì)種類繁多,如金剛石、C60、C70、C76、石墨等,根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí),思考它們分別屬于哪種晶體類型 2.石墨具有質(zhì)軟的性質(zhì),可以制作鉛筆芯,如何解釋 3.同樣是由碳原子構(gòu)成的石墨的熔點(diǎn)為什么比金剛石還高 4.石墨結(jié)構(gòu)中平均每個(gè)正六邊形占有的C原子數(shù)和C—C鍵數(shù)各是多少 5.試解釋為什么石墨晶體能導(dǎo)電？為什么石墨是混合型晶體？
【學(xué)習(xí)總結(jié)】
回顧本課所學(xué)，畫出思維導(dǎo)圖
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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第7課時(shí) 離子晶體 過(guò)渡晶體 混合型晶體
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能用有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。 2.知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)一：認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能用有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。 任務(wù)1：閱讀教材p87內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 1.含金屬陽(yáng)離子的晶體一定是離子晶體嗎 離子晶體中一定含有金屬元素嗎 由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體嗎 參考答案：不一定,也可能是金屬晶體。 不一定,如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽是離子晶體。不一定,如AlCl3是分子晶體。 2.離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體嗎 參考答案：不一定,如MgO是離子晶體,SiO2是共價(jià)晶體,MgO的熔點(diǎn)高于SiO2的熔點(diǎn)。 3.如何比較MgO、NaCl的熔、沸點(diǎn)高低 參考答案：一般構(gòu)成離子晶體的陰、陽(yáng)離子半徑越小,含有的電荷越多,其離子鍵越強(qiáng),晶體熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。 4.離子晶體中可以有分子存在嗎 離子晶體中除含有離子鍵外,是否還可能含有共價(jià)鍵、氫鍵 參考答案：離子晶體是由陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵按一定的方式排列組合而成,陰、陽(yáng)離子是其構(gòu)成的基本微粒,但是對(duì)于一些帶結(jié)晶水的離子晶體如CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O 等同時(shí)還存在小分子。離子晶體中一定有離子鍵,還有可能含有共價(jià)鍵、氫鍵、配位鍵。 任務(wù)2： 1.NaCl、CsCl晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示： （1）每個(gè)NaCl的晶胞中含各離子多少個(gè)？與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有多少個(gè)？每個(gè)Cl－周圍的最近的Na＋多少個(gè)，它們構(gòu)成什么圖形？若晶胞參數(shù)為a pm,則氯化鈉晶體的密度是多少？ 參考答案：每個(gè)晶胞中有4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－，與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個(gè)，每個(gè)Cl－周圍的最近的Na＋6個(gè)，構(gòu)成正八面體圖形。若晶胞參數(shù)為a pm,則氯化鈉晶體的密度為 g·cm-3。 （2）每個(gè)CsCl的晶胞中含各離子多少個(gè)？每個(gè)Cs＋與多少個(gè)Cs＋等距離相鄰，每個(gè)Cs＋與多少個(gè)Cl－等距離相鄰？若晶胞邊長(zhǎng)為a pm,則氯化銫晶體的密度是多少？ 參考答案：每個(gè)晶胞中有1個(gè)Cs＋和1個(gè)Cl－，每個(gè)Cs＋與6個(gè)Cs＋等距離相鄰，每個(gè)Cs＋與8個(gè)Cl－等距離相鄰。若晶胞邊長(zhǎng)為a pm,則氯化銫晶體的密度為 g·cm-3。 2.超氧化鉀又稱為“化學(xué)氧自救器”，主要用于煤礦井下救急。它能夠和人呼出的二氧化碳接觸產(chǎn)生氧氣，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2。高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價(jià)可看作部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如圖為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞。 （1）判斷超氧化鉀的晶體類型是什么？ 參考答案：離子晶體。 （2）在該晶體的晶胞中含有K＋和O的個(gè)數(shù)是多少？晶胞中與每個(gè)K＋距離最近的O有幾個(gè)？ 參考答案：作為面心立方晶胞，每個(gè)晶胞中含有4(即8×＋×6)個(gè)K＋，4(即1＋×12)個(gè)O，晶胞中與每個(gè)K＋距離最近的O有6個(gè)。 （3）超氧化鉀晶體中含有的化學(xué)鍵類型有哪些？ 參考答案：超氧化鉀晶體(KO2)是離子化合物，陰、陽(yáng)離子分別為O、K＋，晶體中K＋與O以離子鍵相結(jié)合，O中O—O為共價(jià)鍵。
目標(biāo)二：知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。 任務(wù)1：閱讀教材p89內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)如表格： 氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133
1.根據(jù)表中數(shù)據(jù)你有什么發(fā)現(xiàn)？ 參考答案：從上表可知,表中4種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵,也不是純粹的共價(jià)鍵,這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價(jià)晶體,只是離子晶體與共價(jià)晶體之間的過(guò)渡晶體。 2.分析第三周期前幾種元素的氧化物中，化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)并解釋其原因。進(jìn)一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶體類型的變化趨勢(shì)。 參考答案:Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5的離子鍵的百分?jǐn)?shù)呈逐漸減小的趨勢(shì)，原因是第三周期元素從左到右，電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，與氧元素的電負(fù)性的差值逐漸減小。第三周期主族元素的氧化物的晶體的變化趨勢(shì)為離子晶體→共價(jià)晶體→分子晶體。 任務(wù)2：閱讀教材p90內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。 石墨的結(jié)構(gòu)模型: 1.碳元素形成的單質(zhì)種類繁多,如金剛石、C60、C70、C76、石墨等,根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí),思考它們分別屬于哪種晶體類型 參考答案:金剛石屬于共價(jià)晶體,C60、C70、C76屬于分子晶體,石墨屬于混合型晶體。 2.石墨具有質(zhì)軟的性質(zhì),可以制作鉛筆芯,如何解釋 參考答案:石墨是層狀結(jié)構(gòu),層與層之間相隔較遠(yuǎn),只存在范德華力,作用相對(duì)較弱,所以表現(xiàn)為質(zhì)軟、易滑動(dòng)。 3.同樣是由碳原子構(gòu)成的石墨的熔點(diǎn)為什么比金剛石還高 參考答案:石墨中,同一層內(nèi)碳原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,每一個(gè)碳原子與周圍三個(gè)碳原子形成3個(gè)共價(jià)鍵,并且在層內(nèi)形成大π鍵,使原子之間離得更近,鍵長(zhǎng)變短,鍵能增大,所以熔點(diǎn)較高。 4.石墨結(jié)構(gòu)中平均每個(gè)正六邊形占有的C原子數(shù)和C—C鍵數(shù)各是多少 參考答案:石墨層狀結(jié)構(gòu)中每個(gè)C原子為3個(gè)正六邊形共有,即對(duì)每個(gè)六邊形貢獻(xiàn)個(gè)C原子,所以每個(gè)正六邊形占有的C原子數(shù)目為×6=2個(gè)。每個(gè)C—C鍵為2個(gè)正六邊形所共用,所以平均每個(gè)正六邊形擁有3個(gè)C—C鍵。 5.試解釋為什么石墨晶體能導(dǎo)電？為什么石墨是混合型晶體？ 參考答案:石墨晶體中的碳原子采用sp2雜化，每個(gè)碳原子都有1個(gè)處于未參與雜化的2p軌道上，它的原子軌道垂直于碳原子平面(如圖3所示)，,能形成遍及整個(gè)平面的大π鍵,這些電子在整個(gè)碳原子平面上運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于金屬晶體中的自由電子，故石墨晶體能導(dǎo)電。 石墨晶體中層內(nèi)碳原子間以共價(jià)鍵形成平面結(jié)構(gòu)，類似共價(jià)晶體，石墨晶體中所有p軌道相互平行且相互重疊，使p軌道上的電子可以在整個(gè)碳原子平面上運(yùn)動(dòng)，因此石墨有類似金屬晶體的導(dǎo)電性，石墨晶體中層與層之間以范德華力相結(jié)合，類似分子晶體，因此石墨屬于混合型晶體。
【學(xué)習(xí)總結(jié)】
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