1、第 2 课时离子晶体过渡晶体与混合型晶体发 展 目 标体 系 构 建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。一、离子晶体1结构特点(1)构成粒子：阳离子和阴离子。(2)作用力：离子键。(3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。微点拨：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。2常见的离子晶体晶体类型NaClCsCl晶胞阳离子的配位数68阴离子的配位数68晶胞中所含离子数Cl4Na4Cs1Cl13.物理性
2、质(1)硬度较大，难于压缩。(2)熔点和沸点较高。(3)固体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电。离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组成？提示不一定，如 NH4Cl 固体是离子晶体但它不含金属元素。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分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。(2)过渡晶体：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氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的百分数/%62504133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
3、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，因而通常当作离子晶体来处理，如 Na2O 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 Al2O3、SiO2等。微点拨：四类典型晶体都有过渡晶体存在。2混合型晶体(1)晶体模型石墨结构中未参与杂化的 p 轨道(2)结构特点层状结构同层内碳原子采取 sp2杂化，以共价键(键)结合，形成平面六元并环结构。层与层之间靠范德华力维系。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，属于混合晶体。(
4、4)性质：熔点很高、质软、易导电等。微点拨：石墨为什么具有良好的导电性？提示：由于碳原子的 p 轨道相互平行且相互重叠，p 轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨具有导电性。1判断正误(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(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。()2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D离子晶体的
5、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。3下列 7 种物质：白磷(P4)；水晶；氯化铵；氢氧化钙；氟化钠；过氧化钠；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_。答案(1)(2)离子晶体的结构与性质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存在的。(1)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离
6、子的晶体中一定存在阴离子吗？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)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？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)离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗？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。(4)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？提示： 离子晶
7、体中除含有离子键外， 还有可能含有共价键、 配位键。 如 Na2O2、 NaOH、 Ba(OH)2、Na2SO4中均含离子键和共价键，NH4Cl 中含有离子键、共价键、配位健。1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
8、。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2.离子晶体的判
9、断判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。(1)利用物质的分类金属离子和酸根离子、OH形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如 Na2O 和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如 NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。(2)利用元素的性质和种类如成键元素的电负性差值大于 1.7 的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，A、A 族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，A、A 族元素)组成的化合物。(3)利用物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性
10、溶剂。1下列性质适合于离子晶体的是()熔点 1 070 ，易溶于水，水溶液能导电熔点 10.31 ，液态不导电，水溶液能导电能溶于 CS2，熔点 112.8 ，沸点 444.6 熔点 97.81 ，质软，导电，密度 0.97 g/cm3熔点218 ，难溶于水熔点 3 900 ，硬度很大，不导电难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电ABCDA离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故均不符合离子晶体的特点；中熔点达 3 900 ，硬度很大，应是共价晶体。故只有符合题意。2氧化钙在 2 973 K 时熔化，而氯化钠在 1 0
11、74 K 时熔化，二者的离子间距离和晶体结构都类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是()A氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B氧化钙中氧离子与钙离子之间的作用力更强C氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同D在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下，熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定C氧化钙和氯化钠的离子间距离和晶体结构都类似，故熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定。3NaCl 晶体模型如下图所示：(1)在 NaCl 晶体中， 每个 Na周围同时吸引_个 Cl， 每个 Cl周围也同时吸引着_个 Na，在 NaCl 晶胞中含有_个 Na、_个 Cl，晶体中每个 Na周围
12、与它距离最近且相等的 Na共有_个。(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是_。A相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和B与氯化铯晶体结构相同C每个 Na与 6 个 Cl作为近邻解析(1)在氯化钠晶体中，一个 Na位于晶胞的中心，12 个 Na分别位于晶胞的 12 条棱上，则属于该晶胞的 Na相当于 3 个14123，因此一个晶胞中共含有 4 个 Na，8 个 Cl分别位于晶胞的 8 个顶点上，则属于该晶胞的 Cl相当于 1 个1881，6 个 Cl分别位于晶胞的 6 个面心上，则属于该晶胞的 Cl相当于 3 个1263， 所以一个晶胞中共含有 4 个 Cl。 可见 NaCl 晶体中 Na
13、、Cl的个数比为 11。图中位于晶胞中心的 Na实际上共有 3 个平面通过它，通过中心 Na的每个平面都有 4 个 Na位于平面的四角，这 4 个 Na与中心 Na距离最近且距离相等。所以在 NaCl 晶体中，每个 Na周围与它距离最近且距离相等的 Na共有 12 个，按相似的方法可推出每个 Cl周围与它最近且距离相等的 Cl也共有 12 个。(2)氯化铯晶体结构呈体心立方堆积，B 错误，氯化钠晶体中以 Na为中心向三维方向伸展，有6 个 Cl近邻，C 正确，相邻的正、负离子核间距不等于正、负离子半径之和，A 错误。答案(1)664412(2)C判断物质结构图是否表示晶胞的方法整块晶体是由完全
14、相同的晶胞“无隙并置”地堆积而成的。“完全相同”包括“化学上等同”晶胞里原子的数目和种类完全等同；还包括“几何上等同”晶胞的形状、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同。“无隙并置”即一个晶胞与它的相邻晶胞完全共顶角、共面、共棱。晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性。因此可根据结构图在晶体中是否具有平移性来判断是否表示晶胞。1自然界中的 CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明 CaF2是离子晶体的实验是()ACaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱BCaF2的熔、沸点较高，硬度较大CCaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电DCaF2在有机溶剂(如苯)中的
15、溶解度极小C离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。2(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 1.01.5 nm 时，呈离子键；当两核靠近约距 0.28 nm 时，呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是()ANaI 晶体是过渡晶体B离子晶体可能含有共价键CNaI 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AD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。3石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法
16、正确的一组是()石墨中存在两种作用力；石墨是混合晶体；石墨中的 C 为 sp2杂化；石墨熔点、沸点都比金刚石低；石墨中碳原子数和 CC 键数之比为 12；石墨和金刚石的硬度相同；石墨层内导电性和层间导电性不同；每个六元环完全占有的碳原子数是 2A全对B除外C除外D除外C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；正确；正确，石墨中的 C 为 sp2杂化；不正确，石墨熔点比金刚石高；不正确，石墨中碳原子数和 CC 键数之比为 23；不正确，石墨质软，金刚石的硬度大；正确；正确，每个六元环完全占有的碳原子数是 61/32。4如图所示是从 NaCl 或 CsCl 的
17、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()(1)(2)(3)(4)A图(1)和(3)B图(2)和(3)C图(1)和(4)D只有图(4)C本题考查了离子晶体的代表物质 NaCl、CsCl 的晶体结构。NaCl 晶体中，每个 Na周围最邻近的 Cl有 6 个，构成正八面体，同理，每个 Cl周围最邻近的 6 个 Na也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从 NaCl 晶体中分割出来的结构图，C 项正确。5碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是 C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为
18、_。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。(4)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142 pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm。其原因是金刚石中只存在 CC 间的_共价键，而石墨层内的 CC 间不仅存在_共价键，还有_键。解析(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质，故它们互为同素异形体。(2)在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化方式为 sp3；石墨烯中碳原子采用 sp2杂化。(3)一个“C60”就是一个分子，故 C60属于分子晶体；石墨层与层之间是范德华力，而同一层中碳原子之间是共价键，故形成的晶体为混合晶体。(4)在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为键；在石墨层内的碳原子之间既有键又有键。答案(1)同素异形体(2)sp3sp2(3)分子混合(4)(或大或 pp)
