高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体导学案及答案

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第二课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体

借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。
认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。
教学重点：离子晶体、过渡晶体、混合型晶体的结构特点和性质
教学难点：离子晶体、过渡晶体、混合型晶体的结构特点和性质
一、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：由 和 相互作用而形成的晶体。
(2)成键粒子：
(3)相互作用：阴、阳离子间以 结合
(4)常见的离子晶体： 、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐。
【学生活动】
认识NaCl、CsCl的晶胞
【学生活动】
为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？


NaCl的熔点比CsCl的高？


2.离子晶体的物理性质
具有较 的熔、沸点， 挥发，硬度 ，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。
(1)具有较高的熔、沸点，难挥发
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有 和 的性质。
一般说来，阴、阳离子的电荷数越 ，离子半径越 ，离子键越 ， 离子晶体的熔、沸点越 。
(2)硬度
离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，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。
(3)导电性
离子晶体中，离子键较强，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 。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物 时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
(4)溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“ ”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
【学生活动】
分析第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数的变化趋势并解释其原因。进一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶体类型的变化趋势。





二、过渡晶体与混合型晶体
1.过渡晶体
(1)四类典型晶体
(2)过渡晶体的概念
离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的 ，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
2.混合型晶体
(1)混合型晶体的概念
既有 又有 ，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。
(2)石墨的结构模型
石墨结构中未参与杂化的p轨道
①结构特点——层状结构
石墨晶体是层状结构的，同层内碳原子采取 杂化，以 结合，形成
结构，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm， 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 ，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。
④由于所有的p轨道相互平行而且 ，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的 ，而且，由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另-一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。
②晶体类型：石墨晶体中，既有 ，又有 和 ，属于 。
③性质：熔点很 、质软、易 等
【学生活动】
(1)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？


(4)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？


(5)比较四种晶体的结构和性质。
【答案】
一、离子晶体
1.离子晶体
(1)阳离子 阴离子
(2)阴、阳离子
(3)离子键
(4)强碱
【学生活动】
认识NaCl、CsCl的晶胞
【学生活动】
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和硬度大。
2.NaCl和CsCl电荷数相同，Na+半径小，熔点高。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强， 离子晶体的熔、沸点越高。
2.离子晶体的物理性质
高 难 大
(1)具有较高的熔、沸点，难挥发
较高的熔、沸点 难挥发 多 小 强 高。
(3)导电性
不导电 溶于水
(4)溶解性
相似相溶
【学生活动】
Na2O、MgO、Al2O3、SiO2的离子键的百分数呈逐渐减小的趋势，P2O5、 SO3、Cl2O,都是分子晶体，原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。离子键成分的百分数更小了，而且共价键不再贯穿整个晶体，而是局限干晶体微观空间的-一个个分子中了
二、过渡晶体与混合型晶体
1.过渡晶体
(1)四类典型晶体
分子 共价键 金属键 阴离子 阳离子
(2)过渡晶体的概念
过渡状态
2.混合型晶体
(1)混合型晶体的概念
共价键 范德华力
(2)石墨的结构模型
①结构特点——层状结构
sp2 共价键(σ键) 平面六元并环 范德华力 3 相互重叠 导电性
②晶体类型
共价键 金属键 范德华力 混合晶体
③性质
高 导电
【学生活动】
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。
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。
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。
离子晶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。
下列关于晶体的说法正确的组合是
分子晶体中都存在共价键
在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
金刚石、SiC、NaF、NaCl、、晶体的熔点依次降低
离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
晶格能由大到小顺序：
晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
分子晶体中不一定都存在共价键，如：稀有气体是单原子分子，在分子内不存在共价键，故错误；
在晶体中有阳离子不一定有阴离子，如：金属晶体中存在的微粒是金属阳离子和自由电子，故错误；
晶体中熔点高低一般顺序是：原子晶体离子晶体分子晶体；在原子晶体中，原子半径越大熔点越低；在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，物质的熔点与相对分子质量成正比含有氢键的物质除外，所以这几种物质的熔点高低顺序是：金刚石、SiC、NaF、NaCl、、晶体的熔点依次降低，故正确；
离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，分子晶体中肯定没有离子键，故错误；
、、、的离子半径逐渐增大，所以晶格能由大到小顺序：，故正确；
硅原子的最外层电子数为4，1个硅原子含有4个硅氧键，故错误；
分子稳定性与分子内共价键的强弱有关，与分子间作用力无关，故错误；
故选D．
下列关于化学键的说法正确的是
是一种非常稳定的化合物，这是因为分子间存在氢键
熔化破坏了离子键
、熔点后者高是因为前者克服分子间作用力后者熔化破坏共价键
活泼金属与非金属化合时，一定能形成离子键
离子化合物中可能同时含有离子键和共价键
由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物
单质分子中一定含非极性键
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
是一种非常稳定的化合物，与其化学键有关，与氢键无关，故错误；
氯化钠属于离子化合物，NaCl熔化发生电离，所以离子键发生了破坏，故正确；
、熔点后者高是因为前者克服分子间作用力，后者熔化破坏共价键，分子间作用力较化学键小，故正确；
活泼金属与非金属化合时，不一定能形成离子键，如氯化铝中只含共价键，故错误；
离子化合物中可能同时含有离子键和共价键，如KOH，故正确；
由非金属元素形成的化合物可能是离子化合物，如氯化铵，故错误；
单质分子中不一定含非极性键，如稀有气体，故错误；所以D正确。
故选D。
下表所列有关晶体的说法中，有错误的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】
A.碘化钾属于离子晶体，阴阳离子通过离子键结合，故A正确；
B.铜属于金属晶体，原子间通过金属键结合，故B正确；
C.石墨属于混合晶体，构成微粒为原子，晶体中存在共价键和范德华力，故C错误；
D.碘属于分子晶体，分子间通过范德华力结合，分子内碘与碘之间是共价键，故D正确。
故选C。
已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为，晶体的密度为。则下列说法正确的是
A. 晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B. 该晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为
C. 阴、阳离子的配位数都是4
D. 该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞
【答案】D
【解析】
A.晶胞中离子个数分别为、，A项错误；
B.因为晶体的晶胞中含有4个阳离子和4个阴离子，根据求得晶胞的体积为，进而计算出晶胞的边长为，因为两个距离最近的离子的核间距离为晶胞面对角线的一半，所以晶体中两个距离最近的离子的核间距离为，B项错误；
C.由位于体心的离子可知阴、阳离子的配位数都是6，C项错误；
D.阴、阳离子的配位数都是6，且为离子晶体，则可能为NaCl晶体的晶胞，D项正确。
故选D。
下列有关性质的比较，正确的是
硬度：
水溶性：
沸点：
晶格能：
分子或离子中键角：，
熔点：
沸点：
熔点：金刚石生铁纯铁钠
熔点：二氧化硅冰
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小，硬度：，故错误；
乙醇分子中有亲水基团，乙醚分子中无亲水基团，故水溶性：，故正确；
分子间能形成氢键，所以沸点高于HCl，故HC，故错误；
中离子电荷数比NaCl中离子电荷数大，且离子半径小，所以晶格能：，故错误；
由分子构型可知，键角：，，故正确；
由于，且、、所带电荷数依次增大，所以NaF、、的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高，故熔点：，故错误；
分子间氢键作用：，故沸点：，故正确；
因生铁是合金，故熔点小于纯金属，故熔点：金刚石纯铁生铁钠，故错误；
一般情况，熔点：原子晶体离子晶体分子晶体，常温下水为液态，碘为固态，所以熔点：二氧化硅冰，故正确，
所以正确的有，故D正确。
故选D。
晶体类型
NaCl
CsCl
晶胞
阳离子的配位数


阴离子的配位数


晶胞中所含离子数


氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键的百分数/%
62
50
41
33
类型
比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
粒子间的
相互作用力
硬度
熔、沸点
溶解性
导电、
传热性
晶体类型
NaCl
CsCl
晶胞
阳离子的配位数
6
8
阴离子的配位数
6
8
晶胞中所含离子数
Cl－ 4
Na＋ 4
Cs＋ 1
Cl－ 1
类型
比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子
和自由电子
阴、阳离子
粒子间的
相互作用力
分子间
作用力
共价键
金属键
离子键
硬度
较小
很大
有的很大，
有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高，
有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任
何溶剂
常见溶
剂难溶
大多易溶
于水等极
性溶剂
导电、
传热性
一般不导
电，溶于水
后有的导电
一般不具
有导电性
电和热的
良导体
晶体不导电，
水溶液或熔
融态导电
选项
A
B
C
D
晶体名称
碘化钾
铜
石墨
碘
组成晶体微粒名称
阴、阳离子
金属阳离子
自由电子
原子
分子
晶体内存在的作用力
离子键
金属键
共价键
范德华力
共价键