第三章 晶体结构与性质\n第三节 金属晶体与离子晶体第2课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体\n学习目标核心素养1．借助离子晶体模型认识离子晶体的结构和性质。2．能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。3．知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。\n课堂素能探究名师博客呈现课堂达标验收课前素能奠基新课情境呈现\n新课情境呈现\n在我们周围广泛存在着离子化合物，常温下，许多离子化合物以晶体形态存在，如碳酸钙等。这些晶体是如何形成的？在这些晶体中，微粒又是怎样堆积的呢？\n依据前面研究金属晶体结构的方法，观察NaCl晶体，发现其中的微粒排布同样具有周期性，从中截取一个面心立方结构，就得到了NaCl晶体的晶胞。在NaCl中，每个Na＋周围分布有六个Cl－，同样每个Cl－周围分布有六个Na＋，那么，在一个晶胞中实际拥有的Na＋与Cl－各是多少个？\n课前素能奠基\n一、离子晶体1．概念：由______________和______________通过______________结合而成的晶体。2．结构特点(1)构成微粒：______________和______________。(2)微粒间作用力：______________。阳离子新知预习阴离子离子键阳离子阴离子离子键\n3．常见离子晶体的结构类型6688\n熔点硬度导电性________________________不导电，但在________________或______________时导电4.离子晶体的性质较高较大熔融状态溶于水\n二、过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体(1)四类典型的晶体是指____________晶体、____________晶体、____________晶体和____________晶体。(2)过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数分子共价金属离子氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的百分数/%62504133\n从上表可知，表中4种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。②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如____________等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如_____________、____________等。微点拨：四类典型晶体都有过渡晶体存在。Na2OAl2O3SiO2\n2．混合型晶体(1)晶体模型\n(2)结构特点——层状结构①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成________________________。②层与层之间靠________________维系。③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。(3)晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于________________。(4)性质：熔点____________、质软、__________导电等。平面六元并环结构范德华力混合晶体很高易\n1．思考辨析：(1)金属晶体和离子晶体的导电实质是一样的。()(2)固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。()(3)Al2O3含有金属元素，属于离子晶体。()(4)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。()××××预习自测\n2．离子晶体一般不具有的特征是()A．熔点较高，硬度较大B．易溶于水而难溶于有机溶剂C．固体时不能导电D．离子间距离较大，其密度较大解析：离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A、B、C项所述。D\n3．下列关于离子化合物的叙述正确的是()A．离子化合物中都只含有离子键B．离子化合物中的阳离子只能是金属离子C．离子化合物如能溶于水，其所得溶液一定可以导电D．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物C\n4．(双选)下列说法中正确的是()A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物C．大多数晶体属于过渡晶体D．离子化合物中可能只含有非金属元素解析：形成离子键的阴、阳离子之间不但存在阴、阳离子之间的相互吸引，也存在着电子之间的相互排斥和原子核之间的相互排斥，A项错误；氢是ⅠA族元素，与ⅦA族元素形成的化合物HX都是共价化合物，B项错误；大多数晶体属于过渡晶体，C项正确；NH4Cl、(NH4)2SO4等都是只含有非金属元素的离子化合物，D项正确。CD\n5．下列7种物质：①白磷(P4)；②水晶；③氯化铵；④氢氧化钙；⑤氟化钠；⑥过氧化钠；⑦石墨。固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：(1)不含金属离子的离子晶体是__________，只含离子键的离子晶体是__________，既有离子键又有非极性键的离子晶体是__________，既有离子键又有极性键的离子晶体是____________。(2)既含范德华力，又有非极性键的晶体是____________，熔化时既要克服范德华力，又要破坏化学键的是__________，熔化时只破坏共价键的是__________。③⑤⑥③④①⑦⑦②\n课堂素能探究\n问题探究：1．含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？2．离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？3．离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗？知识点离子晶体的结构与性质\n探究提示：1．提示：不一定。也可能是金属晶体；晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成。2．提示：不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。3．提示：不一定。离子晶体的熔点不一定低于共价晶体，如MgO是离子晶体，SiO2是共价晶体，MgO的熔点高于SiO2的熔点。\n知识归纳总结：1．离子晶体的结构特点(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。\n2．常见离子晶体的晶胞结构\n\n3.离子晶体的性质性质原因熔、沸点离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高硬度硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。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\n性质原因导电性不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，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、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电\n性质原因溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子延展性离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性\n有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是()A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数比为1∶2D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE典例D\n\n〔变式训练〕(2020·济南高二检测)如图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A．(1)和(3)B．(2)和(3)C．(1)和(4)D．只有(4)C\n解析：NaCl晶胞是立方体结构，每个Na＋周围有6个Cl－，每个Cl－周围有6个Na＋；与每个Na＋等距离的Cl－有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl－等距离的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)属于从NaCl晶体中分割出来的，C项正确。\n名师博客呈现\n“神奇材料”石墨烯2010年10月5日，2010年度的诺贝尔物理学奖由英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)获得。他们在石墨烯材料研究方面作出了突出贡献。\n石墨烯具有诸多超乎人类想象的优越特性，主要有以下两点：(1)石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料：据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100纳米)，那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂。可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料、23000英里长的“太空电梯”等。\n(2)石墨烯是世界上导电性最好的材料：电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命。用石墨烯制造超微型晶体管，可以用来生产未来的超级计算机。用它制造的超级电池将取代现在的所有动力电池，包括现在的镍氢电池和锂电池。\n〔即时训练〕1．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A．10B．18C．24D．14解析：石墨晶体中最小的碳环为六元环，每个碳原子为3个六元环共用，故平均每个六元环含2个碳原子，图中7个六元环完全占有的碳原子数为14。D\n2．用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂，可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程，\n下列有关说法错误的是()A．石墨的层状结构比物质B的结构更稳定B．在该条件下，石墨转化为物质B的变化是化学变化C．物质B的硬度比石墨的大，属于共价晶体D．石墨和物质B中的C均采取sp2杂化，键角均为120°D\n解析：由题给结构可知，高温高压并有催化剂存在时，石墨转化得到的物质B为金刚石。键长金刚石>石墨，则键能金刚石<石墨，键能越大，键越牢固，物质越稳定，A项正确；石墨和金刚石互为同素异形体，石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成，是化学变化，B项正确；金刚石的结构是共价键三维骨架结构，属于共价晶体，其硬度比石墨的大，C项正确；石墨中的C采取sp2杂化，键角是120°，金刚石中的C采取sp3杂化，键角是109°28′，D项错误。\n课堂达标验收\n1．离子晶体不可能具有的性质是()A．较高的熔沸点B．良好的导电性C．溶于极性溶剂D．坚硬而易粉碎解析：构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，阴、阳离子间的作用力为离子键，故离子晶体一般熔沸点较高，故A正确；离子晶体是阴阳离子通过离子键结合而成的，在固态时，阴阳离子受到彼此的束缚不能自由移动，因而不导电，只有在离子晶体溶于水或熔融后，电离成可以自由移动的阴阳离子，才可以导电，故B错误；离子晶体不易溶于苯、汽油等有机溶剂，故C正确；离子晶体硬度较大且质地脆，故D正确。B\n2．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是()A．观察常温下的状态，SbCl5与SnCl4均为液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物B\n解析：离子化合物一般熔、沸点较高，熔化后可导电；分子晶体溶于水后也可发生电离而导电，如HCl等，同样也可电离产生Cl－，能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应，产生白色沉淀，故A、C、D都不可靠。\n3．下列物质中，属于含有极性键的离子晶体的是()A．CH3COOHB．Na2O2C．NaOHD．MgCl2解析：一般来说，含有离子键的晶体为离子晶体；活泼金属与活泼非金属形成离子键，不同的非金属元素间形成极性共价键。CH3COOH中不含离子键，不属于离子晶体，A错误；Na2O2中含有离子键、非极性共价键，B错误；NaOH中含有离子键、极性共价键，C正确；MgCl2只含离子键，D错误。C\n4．下面有关离子晶体的叙述中，不正确的是()A．1mol氯化钠中有NA个NaCl分子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有12个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－解析：氯化钠是离子晶体，无单个分子，A错。A\n5．(双选)泽维尔研究发现，当用激光脉冲照射NaI，使Na＋和I－两核间距为1.0～1.5nm时，呈离子键；当两核靠近约距0.28nm时，呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是()A．NaI晶体是过渡晶体B．离子晶体可能含有共价键C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键D．共价键和离子键没有明显的界线解析：化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键，共价键和离子键没有明显的界线。AD\n6．石墨晶体是层状结构(如图)。\n以下有关石墨晶体的说法正确的一组是()①石墨中存在两种作用力；②石墨是混合晶体；③石墨中的C为sp2杂化；④石墨熔点、沸点都比金刚石低；⑤石墨中碳原子数和C—C键数之比为1∶2；⑥石墨和金刚石的硬度相同；⑦石墨层内导电性和层间导电性不同；⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2A．全对B．除⑤外C．除①④⑤⑥外D．除⑥⑦⑧外C\n解析：①不正确，石墨中存在三种作用力，一种是范德华力，一种是共价键，还有一种是金属键；②正确；③正确，石墨中的C为sp2杂化；④不正确，石墨熔点比金刚石高；⑤不正确，石墨中碳原子数和C—C键数之比为2∶3；⑥不正确，石墨质软，金刚石的硬度大；⑦正确；⑧正确，每个六元环完全占有的碳原子数是6×1/3＝2。
