1、第三节金属晶体与离子晶体第三节金属晶体与离子晶体学习目标学习目标课程目标课程目标素养目标素养目标1.1.知道金属键的特点与金属某些性知道金属键的特点与金属某些性质的关系。质的关系。2.2.借助分子晶体、共价晶体、离子借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。结构特点。3.3.认识离子键的本质。认识离子键的本质。4.4.结合常见的离子化合物实例结合常见的离子化合物实例, ,认认识物质的构成微粒、微粒间相互作识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。用与物质性质的关系。5.5.知道介于典型的晶体之间的过渡知道介于典型的晶体之间的过渡晶
2、体及混合型晶体是普遍存在的。晶体及混合型晶体是普遍存在的。1.1.宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析: :通过金属通过金属晶晶体体、离子晶体、石墨晶体等晶体构成、离子晶体、石墨晶体等晶体构成微粒及相互作用的分析与学习微粒及相互作用的分析与学习, ,结合其结合其宏观性质的表现宏观性质的表现, ,发展宏观辨识与微观发展宏观辨识与微观探析素养。探析素养。2.2.证据推理与模型认知证据推理与模型认知: :结合金属键的结合金属键的“电子气理论电子气理论”对金属通性的解释对金属通性的解释, ,氯氯化钠、氯化铯典型离子晶体晶胞的分化钠、氯化铯典型离子晶体晶胞的分析与学习析与学习, ,共价键与离子键的不纯粹
3、性共价键与离子键的不纯粹性导致多数晶体类型存在过渡晶体以及导致多数晶体类型存在过渡晶体以及混合型晶体的代表石墨结构模型等混合型晶体的代表石墨结构模型等, ,发发展证据推理与模型认知素养。展证据推理与模型认知素养。知识分点突破知识分点突破知识点一金属键与金属晶体知识点一金属键与金属晶体基础梳理基础梳理价电子价电子1.1.金属键金属键(1)(1)概念概念: :“电子气理论电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的把金属键描述为金属原子脱落下来的 形成形成遍布整块晶体的遍布整块晶体的“ ”, ,被所有原子所共用被所有原子所共用, ,从而把所有的从而把所有的 . .维系在一起。维系在一起。(2)(2
4、)成键粒子是金属阳离子和自由电子。成键粒子是金属阳离子和自由电子。(3)(3)金属键的强弱和对金属性质的影响金属键的强弱和对金属性质的影响金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少大、价电子数越少, ,金属键越弱金属键越弱; ;反之反之, ,金属键越强。金属键越强。电子气电子气金属原子金属原子金属键越强金属键越强, ,金属的熔、沸点越高金属的熔、沸点越高, ,硬度越大。如硬度越大。如: :熔点最高的金属是熔点最高的金属是 , ,硬度最大的金属是硬度最大的金属是 。微点拨微点拨: :金属键没有方向性
5、和饱和性。金属键没有方向性和饱和性。2.2.金属晶体金属晶体(1)(1)概念概念: :金属金属( (除汞外除汞外) )在常温下都是晶体在常温下都是晶体, ,称为金属晶体。称为金属晶体。(2)(2)结构结构: :好像很多硬球一层一层很紧密地堆积好像很多硬球一层一层很紧密地堆积, ,每一个金属原子的周围有较每一个金属原子的周围有较多相同的原子围绕着。多相同的原子围绕着。(3)(3)微粒间作用微粒间作用: :在金属晶体中在金属晶体中, ,原子间以原子间以 相结合。相结合。(4)(4)金属晶体的性质金属晶体的性质: :优良的优良的 、 和和 。微点拨微点拨: :金属晶体包括金属单质和合金。金属具有导电
6、性金属晶体包括金属单质和合金。金属具有导电性, ,但能导电的固态但能导电的固态物质不一定是金属物质不一定是金属, ,如石墨、聚乙炔等。如石墨、聚乙炔等。钨钨铬铬金属键金属键导电性导电性导热性导热性延展性延展性互动探究互动探究金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。金属键可看作金属阳离子金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。金属键可看作金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用和自由电子之间的强的相互作用, ,而且自由电子为整个金属所共有而且自由电子为整个金属所共有, ,导致金导致金属键没有饱和性和方向性属键没有饱和性和方向性, ,因此金属晶体可以看作等径圆球的堆积。因此金属晶体可以看作等径圆
7、球的堆积。X X射线射线衍射实验充分验证了这些事实。衍射实验充分验证了这些事实。金属键是在整个晶体的范围内起作用的。在锻压或锤打时金属键是在整个晶体的范围内起作用的。在锻压或锤打时, ,密堆积层的金属密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动原子之间比较容易产生滑动, ,这种滑动不会破坏密堆积的排列方式这种滑动不会破坏密堆积的排列方式, ,而且在而且在滑动过程中自由电子能够维系整个金属键的存在滑动过程中自由电子能够维系整个金属键的存在, ,即各层之间始终保持着金即各层之间始终保持着金属键的作用属键的作用, ,因此金属晶体虽然发生了形变但不致断裂。这就是金属通常具因此金属晶体虽然发生了形变但不致断裂
8、。这就是金属通常具有良好的延性、展性和可塑性的原因。有良好的延性、展性和可塑性的原因。任务任务1 1金属晶体的组成与结构金属晶体的组成与结构问题问题1:1:含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗? ?提示提示: :不一定不一定, ,如金属晶体中只有阳离子和自由电子如金属晶体中只有阳离子和自由电子, ,没有阴离子没有阴离子, ,但晶体中但晶体中有阴离子时有阴离子时, ,一定有阳离子。一定有阳离子。问题问题2:2:铁合金、铜合金等是混合物还是纯净物铁合金、铜合金等是混合物还是纯净物? ?合金属于金属晶体吗合金属于金属晶体吗? ?提示提示: :铜合金、铁合金都属于混合物
9、铜合金、铁合金都属于混合物; ;大部分合金属于金属晶体。大部分合金属于金属晶体。任务任务2 2金属晶体的性质及解释金属晶体的性质及解释问题问题3:3:金属为什么具有较好的延展性金属为什么具有较好的延展性? ?提示提示: :金属晶体中由于金属阳离子与自由电子间的相互作用没有方向性金属晶体中由于金属阳离子与自由电子间的相互作用没有方向性, ,各各原子层之间发生相对滑动以后原子层之间发生相对滑动以后, ,仍可保持这种相互作用仍可保持这种相互作用, ,因而即使在外力作因而即使在外力作用下用下, ,发生形变也不易断裂。金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性发生形变也不易断裂。金属晶体中原子的堆积方式也
10、会影响金属的性质质, ,具有最密堆积结构的金属延展性具有最密堆积结构的金属延展性, ,往往比其他结构的金属的延展性好。往往比其他结构的金属的延展性好。问题问题4:4:合金为什么比纯金属的硬度大合金为什么比纯金属的硬度大? ?提示提示: :合金内加入了其他或大或小的元素原子合金内加入了其他或大或小的元素原子, ,改变了金属原子有规则的层改变了金属原子有规则的层状排列状排列, ,使原子层之间的相对滑动变得困难。因此使原子层之间的相对滑动变得困难。因此, ,在一般情况下在一般情况下, ,合金比纯合金比纯金属硬度大。金属硬度大。问题问题5:5:电解质溶液与金属导电的微粒分别是什么电解质溶液与金属导电的
11、微粒分别是什么? ?导电过程都属于化学变导电过程都属于化学变化吗化吗? ?提示提示: :电解质溶液导电微粒是阴、阳离子电解质溶液导电微粒是阴、阳离子, ,金属导电微粒是电子。电解质溶液金属导电微粒是电子。电解质溶液导电过程中一定发生了氧化还原反应导电过程中一定发生了氧化还原反应, ,金属导电属于物理变化。金属导电属于物理变化。归纳拓展归纳拓展1.1.对金属晶体的组成、性质的正确理解对金属晶体的组成、性质的正确理解(1)(1)金属单质和合金都属于金属晶体。金属单质和合金都属于金属晶体。(2)(2)金属晶体中含有金属阳离子金属晶体中含有金属阳离子, ,但没有阴离子。但没有阴离子。(3)(3)金属导
12、电的微粒是自由电子金属导电的微粒是自由电子, ,电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子; ;前者导前者导电过程中不生成新物质电过程中不生成新物质, ,为物理变化为物理变化, ,后者导电过程中有新物质生成后者导电过程中有新物质生成, ,为化学变化。因而为化学变化。因而, ,两者两者导电的本质不同。导电的本质不同。2.2.金属熔、沸点高低特点与规律金属熔、沸点高低特点与规律(1)(1)同周期金属单质同周期金属单质, ,从左到右金属单质从左到右金属单质( (如如NaNa、MgMg、Al)Al)熔、沸点升高。熔、沸点升高。(2)(2)同主族金属单质
13、同主族金属单质, ,从上到下金属单质从上到下金属单质( (如碱金属如碱金属) )熔、沸点降低。熔、沸点降低。(3)(3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低, ,硬度大。硬度大。(4)(4)金属晶体熔点差别很大金属晶体熔点差别很大, ,如汞常温下为液体如汞常温下为液体, ,熔点很低熔点很低(-38.9 (-38.9 ),),而铁熔点很高而铁熔点很高(1 535 (1 535 ) )。3.3.对金属晶体物理性质的解释对金属晶体物理性质的解释 凝练素养凝练素养 结合金属键电子气理论对金属性质的解释结合金属键电子气理论对金属性质的解释, ,培养证据推理与模
14、培养证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析素养。型认知、宏观辨识与微观探析素养。1.1.如图是金属晶体内部电子气理论图如图是金属晶体内部电子气理论图: :题组例练题组例练C C电子气理论可以用来解释金属的性质电子气理论可以用来解释金属的性质, ,其中正确的是其中正确的是( ( ) )A.A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B.B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞, ,从而发生热的传导从而发生热的传导C.C.金属具有延展性是因为在外力的作用下金属具有延展性是因为在外力的作用
15、下, ,金属阳离子各层间会出现相对滑金属阳离子各层间会出现相对滑动动, ,但自由电子可以起到润滑的作用但自由电子可以起到润滑的作用, ,使金属不会断裂使金属不会断裂D.D.合金与纯金属相比合金与纯金属相比, ,由于增加了不同的金属或非金属由于增加了不同的金属或非金属, ,使电子数目增多使电子数目增多, ,所所以合金的延展性比纯金属强以合金的延展性比纯金属强, ,硬度比纯金属小硬度比纯金属小解析解析: :金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动,A,A项错误项错误; ;金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子碰撞金属能导热是因为自由电
16、子在热的作用下与金属原子碰撞, ,从而发生热的从而发生热的传导传导,B,B项错误项错误; ;合金与纯金属相比合金与纯金属相比, ,由于增加了不同的金属或非金属由于增加了不同的金属或非金属, ,相当相当于填补了金属阳离子之间的空隙于填补了金属阳离子之间的空隙, ,所以一般情况下合金的延展性比纯金属所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱弱, ,硬度比纯金属大硬度比纯金属大,D,D项错误。项错误。2.2.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱度大小一般取决于金属键的强弱, ,而金属键与金属
17、阳离子所带电荷的多少及而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( ( ) )A.A.金属镁的硬度大于金属铝金属镁的硬度大于金属铝B.B.碱金属单质的熔、沸点从碱金属单质的熔、沸点从LiLi到到CsCs是逐渐增大的是逐渐增大的C.C.金属镁的熔点大于金属钠金属镁的熔点大于金属钠D.D.金属镁的硬度小于金属钙金属镁的硬度小于金属钙C C解析解析: :镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少, ,所以金属镁比金属铝的所以金属镁比金属铝的金属键弱金属键弱, ,熔、沸点和硬度都小熔、沸点和硬度都小;
18、;从从LiLi到到Cs,Cs,离子的半径是逐渐增大的离子的半径是逐渐增大的, ,所所带电荷相同带电荷相同, ,金属键逐渐减弱金属键逐渐减弱, ,熔、沸点和硬度都逐渐减小熔、沸点和硬度都逐渐减小; ;因镁离子的半因镁离子的半径小且所带电荷多径小且所带电荷多, ,使金属镁比金属钠的金属键强使金属镁比金属钠的金属键强, ,所以金属镁比金属钠所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大的熔、沸点和硬度都大; ;因镁离子的半径小而所带电荷相同因镁离子的半径小而所带电荷相同, ,使金属镁比使金属镁比金属钙的金属键强金属钙的金属键强, ,所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都
19、大。知识点二离子晶体知识点二离子晶体基础梳理基础梳理1.1.离子键及其影响因素离子键及其影响因素(1)(1)概念概念: :阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。(2)(2)影响因素影响因素: :离子所带电荷数越多离子所带电荷数越多, ,离子半径越小离子半径越小, ,离子键越强。离子键越强。微点拨微点拨: :离子键没有方向性和饱和性。离子键没有方向性和饱和性。2.2.离子晶体离子晶体(1)(1)概念概念: :由由 和和 相互作用而形成的晶体。相互作用而形成的晶体。阳离子阳离子阴离子阴离子(2)(2)典型离子晶体的结构模型典型离子晶体的结构模型4 4化学式
20、化学式NaClNaClCsClCsCl晶胞晶胞晶胞中晶胞中离子数目离子数目NaNa+ +: : . .ClCl- -: : . .CsCs+ +: : . .ClCl- -: : . .阳离子的阳离子的配位数配位数6 68 8阴离子的阴离子的配位数配位数6 68 84 41 11 1微点拨微点拨: :离子晶体的配位数指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。离子晶体的配位数指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。3.3.离子晶体的性质离子晶体的性质(1)(1)一般熔、沸点较一般熔、沸点较 , ,硬度较硬度较 。(2)(2)离子晶体不导电离子晶体不导电, ,但但 或或 后能导电。后能导电。(3)(
21、3)大多数离子晶体能溶于水大多数离子晶体能溶于水, ,难溶于有机溶剂。难溶于有机溶剂。高高大大熔化熔化溶于水溶于水互动探究互动探究离子化合物在我们周围比比皆是。常温下离子化合物在我们周围比比皆是。常温下, ,许多离子化合物都是以晶体形态许多离子化合物都是以晶体形态存在的存在的, ,如如MgOMgO、NaClNaCl、(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4、CuSOCuSO4 45H5H2 2O O、Cu(NHCu(NH3 3) )4 4SOSO4 4HH2 2O O等均为离等均为离子晶体。子晶体。任务离子晶体的组成、结构、性质特点任务离子晶体的组成、结构、性质特点问题问题1:1:含金属阳
22、离子的晶体一定是离子晶体吗含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗? ?提示提示: :不一定不一定, ,也可能是金属晶体。也可能是金属晶体。问题问题2:2:离子晶体中一定含有金属元素吗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由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗体一定是离子晶体吗? ?提示提示: :不一定不一定, ,如如NHNH4 4ClCl、NHNH4 4NONO3 3等铵盐是离子晶体。不一定等铵盐是离子晶体。不一定, ,如如AlClAlCl3 3是分子晶是分子晶体。体。问题问题3:3:离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗? ?提示提示
23、: :不一定不一定, ,如如MgOMgO是离子晶体是离子晶体,SiO,SiO2 2是共价晶体是共价晶体,MgO,MgO的熔点高于的熔点高于SiOSiO2 2的熔点。的熔点。问题问题4:4:离子晶体中可以有分子存在吗离子晶体中可以有分子存在吗? ?离子晶体中除含有离子键外离子晶体中除含有离子键外, ,是否还是否还可能含有共价键、氢键可能含有共价键、氢键? ?提示提示: :离子晶体是由阴、阳离子通过离子键按一定的方式排列组合而成离子晶体是由阴、阳离子通过离子键按一定的方式排列组合而成, ,阴、阴、阳离子是其构成的基本微粒阳离子是其构成的基本微粒, ,但是对于一些带结晶水的离子晶体如但是对于一些带结
24、晶水的离子晶体如CuSOCuSO4 45H5H2 2O O、Cu(NHCu(NH3 3) )4 4SOSO4 4HH2 2O O 等同时还存在小分子。离子晶体中一定有等同时还存在小分子。离子晶体中一定有离子键离子键, ,还有可能含有共价键、氢键。还有可能含有共价键、氢键。问题问题5:5:如何比较如何比较MgOMgO、NaClNaCl的熔、沸点高低的熔、沸点高低? ?提示提示: :一般构成离子晶体的阴、阳离子半径越小一般构成离子晶体的阴、阳离子半径越小, ,含有的电荷越多含有的电荷越多, ,其离子键其离子键越强越强, ,晶体熔、沸点越高晶体熔、沸点越高, ,硬度越大。硬度越大。归纳拓展归纳拓展1
25、.1.离子晶体的组成、结构特点离子晶体的组成、结构特点(1)(1)离子晶体中一定含有阴、阳离子离子晶体中一定含有阴、阳离子, ,可能含有小分子可能含有小分子, ,晶体的化学式只晶体的化学式只表示物质的构成微粒个数比表示物质的构成微粒个数比, ,不是分子式。不是分子式。(2)(2)离子晶体中一定含有离子键离子晶体中一定含有离子键, ,也可能含有共价键、氢键等其他作用。也可能含有共价键、氢键等其他作用。(3)(3)离子晶体中离子键没有方向性和饱和性离子晶体中离子键没有方向性和饱和性, ,但每个阴但每个阴( (阳阳) )离子周围排列离子周围排列的最邻近的带相反电荷的离子数目都是固定的的最邻近的带相反
26、电荷的离子数目都是固定的( (配位数一定配位数一定) )。2.2.离子晶体的性质离子晶体的性质性质性质原因原因熔、熔、沸点沸点离子晶体中有较强的离子键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。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, ,同同种类型的离子晶体种类型的离子晶体, ,离子半径越小离子半径越小, ,离子键越强离子键越强, ,熔、沸点越高熔、沸点越高硬度硬度硬而脆。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时, ,部
27、分离子键发生断裂部分离子键发生断裂, ,导致晶体破碎导致晶体破碎导电导电性性不导电不导电, ,但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中, ,离子键较强离子键较强, ,阴、阴、阳离子不能自由移动阳离子不能自由移动, ,即晶体中无自由移动的离子即晶体中无自由移动的离子, ,因此离子晶体因此离子晶体不导电。当升高温度时不导电。当升高温度时, ,阴、阳离子获得足够的能量克服了离子阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力间的相互作用力, ,成为自由移动的离子成为自由移动的离子, ,在外加电场的作用下在外加电场的作用下, ,离离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时子定向移
28、动而导电。离子晶体溶于水时, ,阴、阳离子受到水分子阴、阳离子受到水分子的作用成为自由移动的离子的作用成为自由移动的离子( (或水合离子或水合离子),),在外加电场的作用下在外加电场的作用下, ,阴、阳离子定向移动而导电阴、阳离子定向移动而导电溶解性溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂大多数离子晶体易溶于极性溶剂( (如水如水) )中中, ,难溶于难溶于非极性溶剂非极性溶剂( (如汽油、苯、如汽油、苯、CClCCl4 4) )中。当把离子晶体放入水中时中。当把离子晶体放入水中时, ,水分子对水分子对离子晶体中的离子产生吸引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使离子晶体中的离
29、子克服离子间的相互作用力而离开晶体的相互作用力而离开晶体, ,变成在水中自由移动的离子变成在水中自由移动的离子延展性延展性离子晶体中阴、阳离子交替出现离子晶体中阴、阳离子交替出现, ,层与层之间如果滑动层与层之间如果滑动, ,同性离同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定子相邻而使斥力增大导致不稳定, ,所以离子晶体无延展性所以离子晶体无延展性3.3.离子晶体的判断离子晶体的判断(1)(1)根据物质的分类根据物质的分类金属离子和酸根离子、金属离子和酸根离子、OHOH- -形成的大多数盐、强碱形成的大多数盐、强碱, ,活泼金属的氧化物和活泼金属的氧化物和过氧化物过氧化物( (如如NaNa2 2O O和
30、和NaNa2 2O O2 2),),活泼金属的氢化物活泼金属的氢化物( (如如NaH),NaH),活泼金属的硫化物活泼金属的硫化物等都是离子晶体。等都是离子晶体。(2)(2)根据元素的性质和种类根据元素的性质和种类如成键元素的电负性差值大于如成键元素的电负性差值大于1.71.7的物质、金属元素的物质、金属元素( (特别是活泼的金属特别是活泼的金属元素元素, ,第第AA、AA族元素族元素) )与非金属元素与非金属元素( (特别是活泼的非金属元素特别是活泼的非金属元素, ,第第AA、AA族元素族元素) )组成的化合物。组成的化合物。(3)(3)根据物质的性质根据物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、
31、沸点离子晶体一般具有较高的熔、沸点, ,难挥发难挥发, ,硬而脆硬而脆; ;固体不导电固体不导电, ,但熔融但熔融或溶于水时能导电或溶于水时能导电; ;大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。 凝练素养凝练素养 通过离子晶体结构与性质的探究学习通过离子晶体结构与性质的探究学习, ,强化证据推理与模型强化证据推理与模型认识素养。认识素养。题组例练题组例练A A题点一离子晶体的性质与判断题点一离子晶体的性质与判断1.1.下列描述符合离子晶体性质的是下列描述符合离子晶体性质的是( ( ) )A.A.熔点熔点1 070 1 070 , ,易溶于水
32、易溶于水, ,水溶液能导电水溶液能导电B.B.熔点熔点10.31 10.31 , ,液态不导电液态不导电, ,水溶液能导电水溶液能导电C.C.能溶于能溶于CSCS2 2, ,熔点熔点112.8 112.8 , ,沸点沸点444.6 444.6 D.D.熔点熔点97.81 97.81 , ,质软质软, ,导电导电, ,密度密度0.97 gcm0.97 gcm-3-3解析解析: :离子晶体在液态离子晶体在液态( (即熔融态即熔融态) )时能导电时能导电, ,所以所以B B项描述的不是离子晶体项描述的不是离子晶体的性质的性质;CS;CS2 2是非极性溶剂是非极性溶剂, ,根据根据“相似相溶相似相溶”
33、规律知规律知,C,C项描述的应是非极项描述的应是非极性分子晶体的性质性分子晶体的性质; ;由于离子晶体质硬易碎由于离子晶体质硬易碎, ,且固态不导电且固态不导电, ,所以所以D D项描述的项描述的不是离子晶体的性质。不是离子晶体的性质。B B2.MgO2.MgO、CsCs2 2O O、CaOCaO、BaOBaO四种离子晶体熔点的高低顺序是四种离子晶体熔点的高低顺序是( ( ) )A.MgOCsA.MgOCs2 2OBaOCaOOBaOCaO B.MgOCaOBaOCsB.MgOCaOBaOCs2 2O OC.CaOBaOMgOCsC.CaOBaOMgOCs2 2O O D.CaOBaOCsD.
34、CaOBaOCs2 2OMgOOMgO解析解析: :四种离子晶体所含阴离子相同四种离子晶体所含阴离子相同, ,所含阳离子不同。对所含阳离子不同。对MgMg2+2+、CsCs+ +、CaCa2+2+、BaBa2+2+进行比较进行比较,Cs,Cs+ +所带电荷数少且半径最大所带电荷数少且半径最大, ,其与其与O O2-2-形成的离子键形成的离子键最弱最弱, ,故故CsCs2 2O O的熔点最低。对的熔点最低。对MgMg2+2+、CaCa2+2+、BaBa2+2+进行比较进行比较, ,它们所带电荷一它们所带电荷一样多样多, ,半径半径MgMg2+2+CaCa2+2+BaCaOMgOCaOBaO,Ba
35、O,相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgOCaOBaOMgOCaOBaO。综上所述。综上所述, ,四四种离子晶体熔点的高低顺序是种离子晶体熔点的高低顺序是MgOCaOBaOCsMgOCaOBaOCs2 2O O。A A3.3.碱金属和卤素形成的化合物通常具有的性质是碱金属和卤素形成的化合物通常具有的性质是( ( ) )能溶于水水溶液能导电熔融状态下不导电能溶于水水溶液能导电熔融状态下不导电A.A. B.B. C.C. D.D.解析解析: :碱金属与卤素形成的化合物一般是能溶于水的离子晶体碱金属与卤素形成的化合物一般是能溶于水的离子晶体, ,水溶液和水溶液和熔
36、融态均能导电。熔融态均能导电。C C题点二离子晶体结构的分析题点二离子晶体结构的分析4.4.高温下高温下, ,超氧化钾超氧化钾(KO(KO2 2) )晶体呈立方体结构。图为超氧化钾晶体的一个晶晶体呈立方体结构。图为超氧化钾晶体的一个晶胞胞( (晶体中最小的重复单元晶体中最小的重复单元) )。则下列有关说法正确的是。则下列有关说法正确的是( ( ) )5.NaCl5.NaCl晶体模型如图所示晶体模型如图所示: :(1)(1)在在NaClNaCl晶体中晶体中, ,每个每个NaNa+ +周围同时吸引周围同时吸引个个ClCl- -, ,每个每个ClCl- -周围也同时吸引周围也同时吸引着着个个NaNa
37、+ +, ,在在NaClNaCl晶胞中含有晶胞中含有个个NaNa+ +、个个ClCl- -, ,晶体中每晶体中每个个NaNa+ +周围与它距离最近且相等的周围与它距离最近且相等的NaNa+ +共有共有个。个。答案答案: :(1)6(1)66 64 44 412125.NaCl5.NaCl晶体模型如图所示晶体模型如图所示: :(2)(2)对于氯化钠晶体对于氯化钠晶体, ,下列描述正确的是下列描述正确的是 ( (填字母填字母) )。A.A.相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和B.B.与氯化铯晶体结构相同与氯化铯晶体结构相同C.C.每个每个NaNa
38、+ +与与6 6个个ClCl- -最为邻近最为邻近答案答案: :(2)C(2)C解析解析: :(2)(2)相邻的正、负离子核间距不等于正、负离子半径之和相邻的正、负离子核间距不等于正、负离子半径之和,A,A错误错误; ;氯氯化铯晶体结构呈体心立方堆积化铯晶体结构呈体心立方堆积,B,B错误错误; ;氯化钠晶体中以氯化钠晶体中以NaNa+ +为中心向三维为中心向三维方向伸展方向伸展, ,有有6 6个个ClCl- -最为邻近最为邻近,C,C正确。正确。知识点三过渡晶体与混合型晶体知识点三过渡晶体与混合型晶体基础梳理基础梳理1.1.过渡晶体过渡晶体(1)(1)四类典型的晶体四类典型的晶体: :是指是指
39、 晶体、晶体、 晶体、晶体、 晶体和晶体和 晶体。晶体。(2)(2)过渡晶体过渡晶体: :介于典型晶体之间的晶体。介于典型晶体之间的晶体。几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数分子分子氧化物氧化物NaNa2 2O OMgOMgOAlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2离子键的离子键的百分数百分数/%/%6262505041413333共价共价金属金属离子离子由上表可知由上表可知, ,表中表中4 4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键, ,也不是纯也不是纯粹的共价键粹的共价键, ,这些晶体既不是纯粹的离子晶体也
40、不是纯粹的共价晶体这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体, ,只是只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。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, ,因而通常因而通常当作离子晶体来处理当作离子晶体来处理, ,如如 等。同样等。同样, ,偏向共价晶体的过渡晶体则当偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理作共价晶体来处理, ,如如 、 等。等。像第三周期后几种元素的氧化物如像第三周期后几种元素的氧化物如P P2 2O O5 5、SOSO3 3、ClCl2 2O O7 7等都是分子晶体等
41、都是分子晶体, ,表明表明离子键成分的百分数更小离子键成分的百分数更小, ,而且共价键也不再贯穿整个晶体而且共价键也不再贯穿整个晶体, ,而是局限于构而是局限于构成晶体的微粒中。成晶体的微粒中。NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 3SiOSiO2 22.2.混合型晶体混合型晶体石墨石墨(1)(1)结构特点结构特点层状结构层状结构同层内碳原子采取同层内碳原子采取spsp2 2杂化杂化, ,以共价键以共价键(键键) )结合结合, ,形成形成 。层与层之间靠层与层之间靠 维系。维系。石墨的二维结构内石墨的二维结构内, ,每个碳原子的配位数为每个碳原子的配位数为3,3,有一个未参与杂化的有一个
42、未参与杂化的2p2p电电子子, ,它的原子轨道垂直于碳原子平面。它的原子轨道垂直于碳原子平面。(2)(2)晶体类型晶体类型: :石墨晶体中石墨晶体中, ,既有共价键既有共价键, ,又有金属键和范德华力又有金属键和范德华力, ,属于属于 。微点拨微点拨: :石墨中石墨中, ,由于碳原子的由于碳原子的p p轨道相互平行且相互重叠轨道相互平行且相互重叠, ,使使p p轨道中的电子轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动可在整个碳原子平面中运动, ,所以石墨具有导电性。所以石墨具有导电性。平面六元并环结构平面六元并环结构范德华力范德华力混合型晶体混合型晶体互动探究互动探究石墨的结构模型石墨的结构模型: :
43、任务石墨的结构与性质任务石墨的结构与性质问题问题1:1:碳元素形成的单质种类繁多碳元素形成的单质种类繁多, ,如金刚石、如金刚石、C C6060、C C7070、C C7676、石墨等、石墨等, ,根据根据学过的知识学过的知识, ,思考它们分别属于哪种晶体类型。思考它们分别属于哪种晶体类型。提示提示: :金刚石属于共价晶体金刚石属于共价晶体,C,C6060、C C7070、C C7676属于分子晶体属于分子晶体, ,石墨属于混合型石墨属于混合型晶体。晶体。提示提示: :石墨是层状结构石墨是层状结构, ,层与层之间相隔较远层与层之间相隔较远, ,只存在范德华力只存在范德华力, ,作用相对较作用相
44、对较弱弱, ,所以表现为质软、易滑动。所以表现为质软、易滑动。问题问题2:2:石墨具有质软的性质石墨具有质软的性质, ,可以制作铅笔芯可以制作铅笔芯, ,如何解释如何解释? ?问题问题3:3:同样是由碳原子构成的石墨的熔点为什么比金刚石还高同样是由碳原子构成的石墨的熔点为什么比金刚石还高? ?提示提示: :石墨中石墨中, ,同一层内碳原子之间以共价键结合同一层内碳原子之间以共价键结合, ,每一个碳原子与周围三个每一个碳原子与周围三个碳原子形成碳原子形成3 3个共价键个共价键, ,并且在层内形成大并且在层内形成大键键, ,使原子之间离得更近使原子之间离得更近, ,键长键长比金刚石的键长短比金刚石
45、的键长短, ,键能增大键能增大, ,所以熔点较高。所以熔点较高。问题问题4:4:石墨表现出类似金属的导电性质石墨表现出类似金属的导电性质, ,请结合其结构作出解释。请结合其结构作出解释。提示提示: :石墨中石墨中, ,层内的大层内的大键属于整个片层键属于整个片层, ,其电子可以在片层中自由移动其电子可以在片层中自由移动, ,所以表现出良好的导电性。所以表现出良好的导电性。归纳拓展归纳拓展石墨的性质石墨的性质1.1.导电性、导热性导电性、导热性: :石墨晶体中石墨晶体中, ,形成大形成大键的电子可以在整个碳原子平键的电子可以在整个碳原子平面中运动面中运动, ,比较自由比较自由, ,相当于金属中的
46、自由电子相当于金属中的自由电子, ,所以石墨能导电、导热所以石墨能导电、导热, ,并且沿层的平行方向导电性强并且沿层的平行方向导电性强, ,这也是晶体各向异性的表现。这也是晶体各向异性的表现。2.2.润滑性润滑性: :石墨层间作用力为范德华力石墨层间作用力为范德华力, ,结合力弱结合力弱, ,层与层间可以相对滑层与层间可以相对滑动动, ,使之具有润滑性使之具有润滑性, ,因而可以作润滑剂、铅笔芯等。因而可以作润滑剂、铅笔芯等。 凝练素养凝练素养 通过石墨晶体结构与性质的探究通过石墨晶体结构与性质的探究, ,强化宏观辨识与微观探析强化宏观辨识与微观探析素养。素养。题组例练题组例练D D1.1.下
47、列有关石墨晶体的说法正确的是下列有关石墨晶体的说法正确的是( ( ) )A.A.由于石墨晶体导电由于石墨晶体导电, ,所以它是金属晶体所以它是金属晶体B.B.由于石墨的熔点很高由于石墨的熔点很高, ,所以它是共价晶体所以它是共价晶体C.C.由于石墨质软由于石墨质软, ,所以它是分子晶体所以它是分子晶体D.D.石墨晶体是一种混合型晶体石墨晶体是一种混合型晶体解析解析: :石墨能导电、熔、沸点高、质软石墨能导电、熔、沸点高、质软, ,是因为其晶体结构中既有金属键是因为其晶体结构中既有金属键, ,又有共价键又有共价键, ,还有范德华力还有范德华力, ,因此它是一种混合型晶体因此它是一种混合型晶体,
48、,故选故选D D。2.2.下列有关石墨晶体说法不正确的是下列有关石墨晶体说法不正确的是( ( ) )A.A.石墨晶体内既有共价键又有分子间作用力石墨晶体内既有共价键又有分子间作用力B.B.石墨晶体熔、沸点很高石墨晶体熔、沸点很高, ,硬度很大硬度很大C.C.石墨晶体内每个六边形平均含完整碳原子石墨晶体内每个六边形平均含完整碳原子2 2个个D.D.石墨晶体中石墨晶体中, ,每个碳原子连接每个碳原子连接3 3个六元环个六元环B B3.3.中科院的科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料中科院的科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料氮掺杂有氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料可用作电动车的序介孔石墨烯
49、。该材料可用作电动车的“超强电池超强电池”: :充电只需充电只需7 7秒钟秒钟, ,即可即可续航续航3535千米。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层千米。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图。下列有关说法正确的是原子厚度的二维晶体。其结构如图。下列有关说法正确的是( ( ) )A.A.固态时固态时, ,碳的各种单质的晶体类型相同碳的各种单质的晶体类型相同B.B.石墨烯中含有极性共价键石墨烯中含有极性共价键C.C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键D.D.石墨烯具有导电性石墨烯具有导电性D D解析解析:
50、 :碳形成的晶体有多种碳形成的晶体有多种, ,如石墨、金刚石、如石墨、金刚石、C C6060等等, ,石墨为混合型晶体石墨为混合型晶体, ,金刚石为共价晶体金刚石为共价晶体,C,C6060为分子晶体为分子晶体, ,故故A A错误错误; ;石墨烯中共价键只含有石墨烯中共价键只含有CC,CC,为非极性键为非极性键, ,故故B B错误错误; ;石墨晶体中石墨晶体中, ,层与层之间的作用力为分子间作用力层与层之间的作用力为分子间作用力, ,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力, ,故故C C错误错误; ;石墨烯具有石墨的石墨烯具有石墨的性质性质, ,具有导电性具
