高中化學選擇性必修二 第3章　第3節(jié)　第2課時　離子晶體　 過渡晶體與混合型晶體

1、第2課時離子晶體 過渡晶體與混合型晶體發(fā) 展 目 標體 系 構 建1.借助離子晶體模型認識離子晶體的結構和性質(zhì)。2.能利用離子鍵的有關理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。3.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。一、離子晶體1結構特點(1)構成粒子：陽離子和陰離子。(2)作用力：離子鍵。(3)配位數(shù)：一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。微點撥：大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子。離子晶體中不僅有離子鍵還存在共價鍵、氫鍵等。2常見的離子晶體晶體類型NaClCsCl晶胞陽離子的配位數(shù)68陰離子的配位數(shù)68晶胞中所含離子數(shù)Cl4Na4Cs1Cl13.物理性質(zhì)

2、(1)硬度較大，難于壓縮。(2)熔點和沸點較高。(3)固體不導電，但在熔融狀態(tài)或水溶液時能導電。離子晶體是否全由金屬元素與非金屬元素組成？提示不一定，如NH4Cl固體是離子晶體但它不含金屬元素。二、過渡晶體與混合型晶體1過渡晶體(1)四類典型的晶體是指分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體。(2)過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。幾種氧化物的化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133從上表可知，表中4種氧化物晶體中的化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離子晶體與共價晶體之間的

3、過渡晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當作離子晶體來處理，如Na2O等。同樣，偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。微點撥：四類典型晶體都有過渡晶體存在。2混合型晶體(1)晶體模型石墨結構中未參與雜化的p軌道(2)結構特點層狀結構同層內(nèi)碳原子采取sp2雜化，以共價鍵(鍵)結合，形成平面六元并環(huán)結構。層與層之間靠范德華力維系。石墨的二維結構內(nèi)，每個碳原子的配位數(shù)為3，有一個未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。(3)晶體類型：石墨晶體中，既有共價鍵，又有金屬鍵和范德華力，屬于混合晶體。(4)性質(zhì)：熔點很高、質(zhì)軟、易

4、導電等。微點撥：石墨為什么具有良好的導電性？提示：由于碳原子的p軌道相互平行且相互重疊，p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動，所以石墨具有導電性。1判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“”，錯的在括號內(nèi)打“”。)(1)金屬晶體和離子晶體的導電實質(zhì)是一樣的()(2)固態(tài)不導電、水溶液能導電，這一性質(zhì)能說明某晶體一定是離子晶體()(3) Al2O3含有金屬元素，屬于離子晶體()(4)石墨為混合晶體，因層間存在分子間作用力，故熔點低于金剛石。()2離子晶體一般不具有的特征是()A熔點較高，硬度較大B易溶于水而難溶于有機溶劑C固體時不能導電D離子間距離較大，其密度較大D離子晶體的結構決定著離子晶體具有一系列特性

5、，這些特性包括A、B、C項所述。3下列7種物質(zhì)：白磷(P4)；水晶；氯化銨；氫氧化鈣；氟化鈉；過氧化鈉；石墨。固態(tài)下都為晶體，回答下列問題(填寫序號)：(1)不含金屬離子的離子晶體是_，只含離子鍵的離子晶體是_，既有離子鍵又有非極性鍵的離子晶體是_，既有離子鍵又有極性鍵的離子晶體是_。(2)既含范德華力，又有非極性鍵的晶體是_，熔化時既要克服范德華力，又要破壞化學鍵的是_，熔化時只破壞共價鍵的是_。答案(1)(2)離子晶體的結構與性質(zhì)離子化合物在我們周圍比比皆是。常溫下，許多離子化合物都是以晶體形態(tài)存在的。(1)含金屬陽離子的晶體一定是離子晶體嗎？有陽離子的晶體中一定存在陰離子嗎？提示：不一定

6、。也可能是金屬晶體；晶體中含有陽離子，不一定存在陰離子，如金屬晶體由陽離子和自由電子構成。 (2)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？提示：不一定。離子晶體中不一定含金屬元素，如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽。由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。(3)離子晶體的熔點一定低于共價晶體嗎？提示：不一定。離子晶體的熔點不一定低于共價晶體，如MgO是離子晶體，SiO2是共價晶體，MgO的熔點高于SiO2的熔點。(4)離子晶體中除含有離子鍵外，是否含有共價鍵？提示：離子晶體中除含有離子鍵外，還有可能含有共價鍵、配位鍵。如N

7、a2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含離子鍵和共價鍵，NH4Cl中含有離子鍵、共價鍵、配位健。1離子晶體的性質(zhì)性質(zhì)原因熔、沸點離子晶體中有較強的離子鍵，熔化或汽化時需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔點、沸點和難揮發(fā)性。通常情況下，同種類型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強，熔、沸點越高硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎導電性不導電，但熔融或溶于水后能導電。離子晶體中，離子鍵較強，陰、陽離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此離子晶體不導電。當升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，

8、成為自由移動的離子，在外加電場的作用下，離子定向移動而導電。離子晶體溶于水時，陰、陽離子受到水分子的作用成了自由移動的離子(或水合離子)，在外加電場的作用下，陰、陽離子定向移動而導電溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、苯、CCl4)中。當把離子晶體放入水中時，水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動的離子延展性離子晶體中陰、陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性2.離子晶體的判斷判斷一種物質(zhì)是不是離子晶體，我們可以根據(jù)物質(zhì)的分類、組成和性質(zhì)等

9、方面進行判斷。(1)利用物質(zhì)的分類金屬離子和酸根離子、OH形成的大多數(shù)鹽、強堿，活潑金屬的氧化物和過氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質(zhì)和種類如成鍵元素的電負性差值大于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，A、A族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，A、A族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導電，但熔融或溶于水時能導電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。1下列性質(zhì)適合于離子晶體的是()熔點1 070 ，易溶于水，水溶液能導電熔

10、點10.31 ，液態(tài)不導電，水溶液能導電能溶于CS2，熔點112.8 ，沸點444.6 熔點97.81 ，質(zhì)軟，導電，密度0.97 g/cm3熔點218 ，難溶于水熔點3 900 ，硬度很大，不導電難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱難溶于水，熔點高，固體不導電，熔化時導電ABCDA離子晶體液態(tài)時能導電，難溶于非極性溶劑，熔點較高、質(zhì)硬而脆，固體不導電，故均不符合離子晶體的特點；中熔點達3 900 ，硬度很大，應是共價晶體。故只有符合題意。2氧化鈣在2 973 K時熔化，而氯化鈉在1 074 K時熔化，二者的離子間距離和晶體結構都類似，有關它們?nèi)埸c差別較大的原因敘述不正確的是()A氧化鈣晶

11、體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)多B氧化鈣中氧離子與鈣離子之間的作用力更強C氧化鈣晶體的結構類型與氯化鈉晶體的結構類型不同D在氧化鈣與氯化鈉的離子間距離類似的情況下，熔點主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)的多少決定C氧化鈣和氯化鈉的離子間距離和晶體結構都類似，故熔點主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)的多少決定。3NaCl晶體模型如下圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個Na周圍同時吸引_個Cl，每個Cl周圍也同時吸引著_個Na，在NaCl晶胞中含有_個Na、_個Cl，晶體中每個Na周圍與它距離最近且相等的Na共有_個。(2)對于氯化鈉晶體，下列描述正確的是_。A相鄰的正、負離子核間距等于正、負離子半徑之和B與氯化銫晶

12、體結構相同C每個Na與6個Cl作為近鄰解析(1)在氯化鈉晶體中，一個Na位于晶胞的中心，12個Na分別位于晶胞的12條棱上，則屬于該晶胞的Na相當于3個eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,4)123)，因此一個晶胞中共含有4個Na，8個Cl分別位于晶胞的8個頂點上，則屬于該晶胞的Cl相當于1個eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,8)81)，6個Cl分別位于晶胞的6個面心上，則屬于該晶胞的Cl相當于3個eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)63)，所以一個晶胞中共含有4個Cl?？梢奛aCl晶體中Na、Cl的個數(shù)比為11。圖中位于晶胞中心的Na實際上共有

13、3個平面通過它，通過中心Na的每個平面都有4個Na位于平面的四角，這4個Na與中心Na距離最近且距離相等。所以在NaCl晶體中，每個Na周圍與它距離最近且距離相等的Na共有12個，按相似的方法可推出每個Cl周圍與它最近且距離相等的Cl也共有12個。(2)氯化銫晶體結構呈體心立方堆積，B錯誤，氯化鈉晶體中以Na為中心向三維方向伸展，有6個Cl近鄰，C正確，相鄰的正、負離子核間距不等于正、負離子半徑之和，A錯誤。答案(1)664412(2)C判斷物質(zhì)結構圖是否表示晶胞的方法整塊晶體是由完全相同的晶胞“無隙并置”地堆積而成的?！巴耆嗤卑ā盎瘜W上等同”晶胞里原子的數(shù)目和種類完全等同；還包括“幾何

14、上等同”晶胞的形狀、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同?！盁o隙并置”即一個晶胞與它的相鄰晶胞完全共頂角、共面、共棱。晶胞的這種本質(zhì)屬性可歸納為晶胞具有平移性。因此可根據(jù)結構圖在晶體中是否具有平移性來判斷是否表示晶胞。1自然界中的CaF2又稱螢石，是一種難溶于水的固體，屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的實驗是()ACaF2難溶于水，其水溶液的導電性極弱BCaF2的熔、沸點較高，硬度較大CCaF2固體不導電，但在熔融狀態(tài)下可以導電DCaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小C離子晶體中含有離子鍵，離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞，電離出自由移動的陰、陽離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能

15、夠導電，這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。2(雙選)澤維爾研究發(fā)現(xiàn)，當用激光脈沖照射NaI，使Na和I兩核間距為1.01.5 nm時，呈離子鍵；當兩核靠近約距0.28 nm時，呈共價鍵。根據(jù)澤維爾的研究成果能得出的結論是()ANaI晶體是過渡晶體B離子晶體可能含有共價鍵CNaI晶體中既有離子鍵，又有共價鍵D共價鍵和離子鍵沒有明顯的界線AD化學鍵既不是純粹的離子鍵也不是純粹的共價鍵，共價鍵和離子鍵沒有明顯的界線。3石墨晶體是層狀結構(如圖)。以下有關石墨晶體的說法正確的一組是()石墨中存在兩種作用力；石墨是混合晶體；石墨中的C為sp2雜化；石墨熔點、沸點都比金剛石低；石墨中碳原子數(shù)和CC鍵數(shù)之

16、比為12；石墨和金剛石的硬度相同；石墨層內(nèi)導電性和層間導電性不同；每個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是2A全對B除外C除外D除外C不正確，石墨中存在三種作用力，一種是范德華力，一種是共價鍵，還有一種是金屬鍵；正確；正確，石墨中的C為sp2雜化；不正確，石墨熔點比金剛石高；不正確，石墨中碳原子數(shù)和CC鍵數(shù)之比為23；不正確，石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度大；正確；正確，每個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是61/32。4如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是()(1)(2)(3)(4)A圖(1)和(3)B圖(2)和(3)C圖(1)和(4)D只有圖(4

17、)C本題考查了離子晶體的代表物質(zhì)NaCl、CsCl的晶體結構。NaCl晶體中，每個Na周圍最鄰近的Cl有6個，構成正八面體，同理，每個Cl周圍最鄰近的6個Na也構成正八面體，由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來的結構圖，C項正確。5碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結構圖：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_。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_、_。(3)C60屬于_晶體，石墨屬于_晶體。(4)石墨晶體中，層內(nèi)CC鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中CC鍵的鍵長為154 pm。其原因是金剛石中只存在CC間的_共價鍵，而石墨層內(nèi)