《離子晶體-過(guò)渡晶體與混合型晶體》參考課件

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第2課時(shí)離子晶體過(guò)渡晶體與混合型晶體發(fā)

展

目

標(biāo)體

系

構(gòu)

建1.借助離子晶體模型認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。2.能利用離子鍵的有關(guān)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(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。陽(yáng)離子離子鍵陰離子一、離子晶體1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成粒子：

和

。(2)作用力：

。(3)配位數(shù)：一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。基礎(chǔ)知識(shí)填充微點(diǎn)撥：大量離子晶體的陰離子或陽(yáng)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(jià)鍵、氫鍵等。晶體類型NaClCsCl晶胞陽(yáng)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)Cl－4Na＋4Cs＋1Cl－12．常見(jiàn)的離子晶體較大熔融狀態(tài)或水溶液較高3.物理性質(zhì)(1)硬度

，難于壓縮。(2)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)

。(3)固體不導(dǎo)電，但在

時(shí)能導(dǎo)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。分子離子金屬共價(jià)二、過(guò)渡晶體與混合型晶體1．過(guò)渡晶體(1)四類典型的晶體是指

晶體、

晶體、

晶體和

晶體。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133(2)過(guò)渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。①幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)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。Na2OSiO2Al2O3②偏向離子晶體的過(guò)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(dāng)作離子晶體來(lái)處理，如

等。同樣，偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體則當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理，如

、

等。微點(diǎn)撥：四類典型晶體都有過(guò)渡晶體存在。2．混合型晶體(1)晶體模型石墨結(jié)構(gòu)中未參與雜化的p軌道(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu)①同層內(nèi)碳原子采取sp2雜化，以共價(jià)鍵(σ鍵)結(jié)合，形成

。②層與層之間靠

維系。③石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3，有一個(gè)未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)范德華力混合晶體易很高(3)晶體類型：石墨晶體中，既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵和范德華力，屬于

。(4)性質(zhì)：熔點(diǎn)

、質(zhì)軟、

導(dǎo)電等。微點(diǎn)撥：石墨為什么具有良好的導(dǎo)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(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)，所以石墨具有導(dǎo)電性?！痢痢痢?．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)(1)金屬晶體和離子晶體的導(dǎo)電實(shí)質(zhì)是一樣的 ()(2)固態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電，這一性質(zhì)能說(shuō)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?qū)娱g存在分子間作用力，故熔點(diǎn)低于金剛石。 ()預(yù)習(xí)效果驗(yàn)收2．離子晶體一般不具有的特征是(

)A．熔點(diǎn)較高，硬度較大B．易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑C．固體時(shí)不能導(dǎo)電D．離子間距離較大，其密度較大解析

[離子晶體的結(jié)構(gòu)決定著離子晶體具有一系列特性，這些特性包括A、B、C項(xiàng)所述。]D3．下列7種物質(zhì)：①白磷(P4)；②水晶；③氯化銨；④氫氧化鈣；⑤氟化鈉；⑥過(guò)氧化鈉；⑦石墨。固態(tài)下都為晶體，回答下列問(wèn)題(填寫序號(hào))：(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________。③④⑥⑤③(2)既含范德華力，又有非極性鍵的晶體是________，熔化時(shí)既要克服范德華力，又要破壞化學(xué)鍵的是________，熔化時(shí)只破壞共價(jià)鍵的是________。②⑦①⑦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。重難點(diǎn)1離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)含金屬陽(yáng)離子的晶體一定是離子晶體嗎？有陽(yáng)離子的晶體中一定存在陰離子嗎？提示：不一定。也可能是金屬晶體；晶體中含有陽(yáng)離子，不一定存在陰離子，如金屬晶體由陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成。

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。(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？(3)離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體嗎？提示：不一定。離子晶體的熔點(diǎn)不一定低于共價(jià)晶體，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)。提示：離子晶體中除含有離子鍵外，還有可能含有共價(jià)鍵、配位鍵。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含離子鍵和共價(jià)鍵，NH4Cl中含有離子鍵、共價(jià)鍵、配位健。(4)離子晶體中除含有離子鍵外，是否含有共價(jià)鍵？性質(zhì)原因熔、沸點(diǎn)離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵，熔化或汽化時(shí)需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)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(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎1．離子晶體的性質(zhì)導(dǎo)電性不導(dǎo)電，但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，陰、陽(yáng)離子不能自由移動(dòng)，即晶體中無(wú)自由移動(dòng)的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí)，陰、陽(yáng)離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動(dòng)的離子，在外加電場(chǎng)的作用下，離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時(shí)，陰、陽(yáng)離子受到水分子的作用成了自由移動(dòng)的離子(或水合離子)，在外加電場(chǎng)的作用下，陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)而導(dǎo)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(dāng)把離子晶體放入水中時(shí)，水分子對(duì)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(kāi)晶體，變成在水中自由移動(dòng)的離子延展性離子晶體中陰、陽(yáng)離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動(dòng)，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無(wú)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)等方面進(jìn)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(qiáng)堿，活潑金屬的氧化物和過(guò)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(fù)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，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA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(diǎn)，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導(dǎo)電，但熔融或溶于水時(shí)能導(dǎo)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(

)①熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g/cm3⑤熔點(diǎn)－218℃，難溶于水A對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練⑥熔點(diǎn)3900℃，硬度很大，不導(dǎo)電⑦難溶于水，固體時(shí)導(dǎo)電，升溫時(shí)導(dǎo)電能力減弱⑧難溶于水，熔點(diǎn)高，固體不導(dǎo)電，熔化時(shí)導(dǎo)電A．①⑧

B．②③⑥C．①④⑦

D．②⑤解析

[離子晶體液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電，難溶于非極性溶劑，熔點(diǎn)較高、質(zhì)硬而脆，固體不導(dǎo)電，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點(diǎn)；⑥中熔點(diǎn)達(dá)3900℃，硬度很大，應(yīng)是共價(jià)晶體。故只有①⑧符合題意。]2．氧化鈣在2973K時(shí)熔化，而氯化鈉在1074K時(shí)熔化，二者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，有關(guān)它們?nèi)埸c(diǎn)差別較大的原因敘述不正確的是(

)A．氧化鈣晶體中陰、陽(yáng)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(qiáng)C．氧化鈣晶體的結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu)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(diǎn)主要由陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)的多少?zèng)Q定C解析

[氧化鈣和氯化鈉的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，故熔點(diǎn)主要由陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)的多少?zèng)Q定。]3．NaCl晶體模型如下圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍同時(shí)吸引________個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－周圍也同時(shí)吸引著________個(gè)Na＋，在NaCl晶胞中含有________個(gè)Na＋、________個(gè)Cl－，晶體中每個(gè)Na＋周圍與它距離最近且相等的Na＋共有________個(gè)。6

64412(2)對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是________。A．相鄰的正、負(fù)離子核間距等于正、負(fù)離子半徑之和B．與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同C．每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－作為近鄰C[解析]

(1)在氯化鈉晶體中，一個(gè)Na＋位于晶胞的中心，12個(gè)Na＋分別位于晶胞的12條棱上，則屬于該晶胞的Na＋相當(dāng)于3個(gè)

，因此一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Na＋，8個(gè)Cl－分別位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于1個(gè)

，6個(gè)Cl－分別位于晶胞的6個(gè)面心上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于3個(gè)，所以一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Cl－。可見(jiàn)NaCl晶體中Na＋、Cl－的個(gè)數(shù)比為1∶1。

圖中位于晶胞中心的Na＋實(shí)際上共有3個(gè)平面通過(guò)它，通過(guò)中心Na＋的每個(gè)平面都有4個(gè)Na＋位于平面的四角，這4個(gè)Na＋與中心Na＋距離最近且距離相等。所以在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍與它距離最近且距離相等的Na＋共有12個(gè)，按相似的方法可推出每個(gè)Cl－周圍與它最近且距離相等的Cl－也共有12個(gè)。(2)氯化銫晶體結(jié)構(gòu)呈體心立方堆積，B錯(cuò)誤，氯化鈉晶體中以Na＋為中心向三維方向伸展，有6個(gè)Cl－近鄰，C正確，相鄰的正、負(fù)離子核間距不等于正、負(fù)離子半徑之和，A錯(cuò)誤。判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖是否表示晶胞的方法整塊晶體是由完全相同的晶胞“無(wú)隙并置”地堆積而成的。“完全相同”包括“化學(xué)上等同”——晶胞里原子的數(shù)目和種類完全等同；還包括“幾何上等同”——晶胞的形狀、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同?！盁o(wú)隙并置”即一個(gè)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(jié)構(gòu)圖在晶體中是否具有平移性來(lái)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(shuō)明CaF2是離子晶體的實(shí)驗(yàn)是(

)A．CaF2難溶于水，其水溶液的導(dǎo)電性極弱B．CaF2的熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大C．CaF2固體不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電D．CaF2在有機(jī)溶劑(如苯)中的溶解度極小C隨堂演練解析

[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(dòng)的陰、陽(yáng)離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姡@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(dāng)用激光脈沖照射NaI，使Na＋和I－兩核間距為1.0～1.5nm時(shí)，呈離子鍵；當(dāng)兩核靠近約距0.28nm時(shí)，呈共價(jià)鍵。根據(jù)澤維爾的研究成果能得出的結(jié)論是(

)A．NaI晶體是過(guò)渡晶體B．離子晶體可能含有共價(jià)鍵C．NaI晶體中既有離子鍵，又有共價(jià)鍵D．共價(jià)鍵和離子鍵沒(méi)有明顯的界線AD解析

[化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵也不是純粹的共價(jià)鍵，共價(jià)鍵和離子鍵沒(méi)有明顯的界線。]3．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)(如圖)。以下有關(guān)石墨晶體的說(shuō)法正確的一組是(

)C①石墨中存在兩種作用力；②石墨是混合晶體；③石墨中的C為sp2雜化；④石墨熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比金剛石低；⑤石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為1∶2；⑥石墨和金剛石的硬度相同；⑦石墨層內(nèi)導(dǎo)電性和層間導(dǎo)電性不同；⑧每個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是2A．全對(duì) B．除⑤外C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦⑧外解析

[①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(jià)鍵，還有一種是金屬鍵；②正確；③正確，石墨中的C為sp2雜化；④不正確，石墨熔點(diǎn)比金剛石高；⑤不正確，石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為2∶3；⑥不正確，石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度大；⑦正確；⑧正確，每個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是6×1/3＝2。]4．如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結(jié)構(gòu)中分割出來(lái)的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從