化学人教版 (2019)金属晶体与离子晶体导学案

这是一份化学人教版 (2019)金属晶体与离子晶体导学案，共7页。学案主要包含了学法指导，基础梳理，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时
【学法指导】
1.借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。
2.认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
3.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。
【基础梳理】
一、离子晶体
1.定义：由 相互作用而形成的晶体。
2.特征
构成粒子：阴、阳离子
粒子间作用：阴、阳离子间以 结合，离子内可能含有
3.常见的离子晶体：
二、金属键
1.实质与特征
实质：是 作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。
特征：没有 。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成 ，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。
思考讨论
1.解释NaCl的熔点较高、硬度较大的原因。


2.NaCl晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么区别?




三、过渡晶体
1.介于 之间的晶体。
2.典型晶体：
四、混合型晶体
1.定义
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
石墨中的碳原子呈 杂化，形成 结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，说明层间没有化学键相连，是靠 维系的。

由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，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 性。
【课堂练习】
1.下列关于离子晶体的说法正确的是( )
A.形成离子晶体的阴、阳离子之间只存在静电引力
B.阴、阳离子的配位数只与阴、阳离子的电荷比有关
C.离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高
D.熔融状态下离子键被破坏，使离子自由移动从而导电
2.下列性质中，能充分说明某晶体是离子晶体的是( )
A.具有较高的熔点B.固态不导电，水溶液能导电
C.可溶于水D.固态不导电，熔融状态能导电
3.北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与形成的球碳盐实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于的组成和结构的分析中正确的是( )
A.晶体中既有离子键又有极性键B.晶体的熔点比晶体的熔点低
C.该晶体熔化时能导电D.分子中碳原子采取杂化
4.如图所示，在氯化钠晶胞中，与每个等距离且最近的几个所围成的空间结构为( )
A.正八面体B.十二面体C.正六面体D.正四面体
5.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为-2价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是( )
A.超氧化钾的化学式为，每个晶胞含有4个和4个
B.晶体中每个周围有8个紧邻，每个周围有8个紧邻
C.晶体中与每个距离最近的有8个
D.晶体中与每个距离最近的有6个
6.如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中或所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
（1）请将其中代表的圆圈涂黑（不必考虑离子体积大小），以完成NaCl晶体的晶胞结构示意图。
（2）晶体中，在每个的周围与它最近且距离相等的共有________个。
（3）在NaCl晶胞的顶点上、面上、棱上的或为该晶胞和与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中的个数等于________，即________（填计算式）；的个数等于________，即________（填计算式）。
（4）设NaCl的摩尔质量为，食盐晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为______cm。
7.石墨晶体是层状结构。以下有关石墨晶体的说法正确的有( )
①石墨晶体只有分子晶体和共价晶体的特征；②石墨是混合型晶体；③石墨中碳原子数和C—C键个数之比为1:2；④石墨和金刚石的硬度相同；⑤石墨层内碳原子核间距比金刚石碳原子核间距大；⑥石墨的导电性只能沿着石墨平面的方向
A.2项B.3项C.4项D.5项
8.石墨晶体是层状结构（如图）。以下有关石墨晶体的说法正确的是( )
A.石墨的熔点、沸点都比金刚石的高
B.石墨中的C原子均为杂化
C.每个六元环完全占有的碳原子数是2
D.石墨晶体中存在的化学键有共价键和范德华力
9.回答下列问题：
（1）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为________。
（2）石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图乙所示。1ml石墨烯中含有的六元环个数为________，下列有关石墨烯的说法正确的是________（填序号）。
a.晶体中碳原子间全部是碳碳单键
b.石墨烯中所有碳原子处于同一个平面内
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
答案以及解析
1.答案：D
解析：形成离子晶体的阴、阳离子之间不仅存在静电引力，还存在静电斥力，故A错误；阴、阳离子的配位数还与阴、阳离子的半径比有关，故B错误；共价化合物形成的共价晶体，熔点一般高于离子化合物，故C错误；在熔融状态下离子晶体中的离子键被破坏，使离子自由移动从而能导电，故D正确。
2.答案：D
解析：具有较高熔点的晶体不一定是离子晶体，共价晶体也具有较高的熔点，故A错误；固态不导电，水溶液能导电的不一定是离子晶体，如等分子晶体固态不导电，水溶液能导电，故B错误；晶体类型与溶解性无直接关系，故C错误；离子晶体固态时离子不能自由移动，所以不能导电，而熔融状态下可以电离出自由移动的离子，可以导电，故D正确。
3.答案：C
解析：晶体中有和，故有离子键和共价键，但共价键均存在于同种元素C和C之间，为非极性键，A错误；晶体为离子晶体，而是分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的熔点高，B错误；晶体中有和，该晶体熔化时能电离出自由移动的离子，故能导电，C正确；分子中每个碳原子只与周围的3个碳原子相连，分子中碳原子采取杂化，故D错误。
4.答案：A
解析：取晶胞体心的钠离子为参考，由题图可知与该钠离子等距离且最近的氯离子分别位于立方体晶胞的6个面心，所以钠离子的配位数是6，将6个氯离子连接后所围成的空间结构是正八面体，A正确。
5.答案：A
解析：由晶胞图可知，的个数为，的个数为，故化学式为，故A正确；由晶胞图可知，晶体中每个周围有6个，每个周围有6个，故B错误；由晶胞图可知，与顶点距离最近的分别位于相邻三个面的面心，则晶体中与每个距离最近的有，故C错误；由晶胞图可知，晶体中与每个距离最近的有12个，故D错误。
6.答案：（1）如图所示（答案不唯一，合理即可）
（2）12
（3）4；；4；[答案不唯一，只要与第（1）问对应即可]
（4）
解析：（2）从NaCl晶胞结构可以看出，与顶点最近且距离相等的在面心，每个晶胞中有3个面心上的与顶点最近且等距，而每个顶点为8个晶胞共有，每个面心为2个晶胞共有，则与顶点最近且等距的面心共有个。
（3）根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。如（1）中所得NaCl晶胞中，含个数为，含个数为。
（4）设与的最近距离为，则两个最近的间的距离为，根据可得，即，所以两个间的最近距离为。
7.答案：A
解析：石墨中存在范德华力和共价键，还有类似金属键的特性，故石墨晶体兼有分子晶体、共价晶体和金属晶体的特征，①错误；石墨是混合型晶体，②正确；在石墨的片层结构中，每个碳原子形成3个共价键，而一个C—C键为两个碳原子共用，所以石墨中碳原子数和C—C键个数之比为2:3，③错误；石墨是层状结构，质软，金刚石是三维骨架结构，质硬，④错误；石墨中碳原子采取杂化，形成平面六元环结构，层内碳原子核间距小于金刚石中碳原子核间距，⑤错误；石墨中，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，石墨的导电性只能沿石墨平面的方向，⑥正确。综上所述，正确的说法有2个，故选A。
8.答案：AC
解析： C—C键键长：石墨金刚石，键长越短，键能越大，故石墨的熔点比金刚石的高，A正确；石墨中的C原子均为杂化，形成平面六元并环结构，B错误；石墨中的每个C原子均被3个六元并环共有，则每个六元环完全占有的碳原子数为，C正确；石墨晶体中存在的化学键有共价键，层间存在范德华力，范德华力不属于化学键，D错误。
9.答案：（1）4
（2）；bc
解析：（1）由题图甲可知，石墨晶胞中处于顶点的8个碳原子被8个晶胞所共有；处于棱上的4个碳原子被4个晶胞所共有；处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有；晶胞内还有1个碳原子，所以每个晶胞中含有的碳原子数为。
（2）由题图乙可知，石墨烯中6个碳原子构成1个环，每个碳原子属于3个环，相当于2个碳原子构成1个环，因此1ml碳原子构成的环的个数为。石墨烯中每个碳原子与周围3个碳原子形成3个键外，余下的一个电子与其他碳原子余下的电子间形成离域大键，a错误；石墨烯为平面结构，故其中所有碳原子处于同一个平面内，b正确；从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力，c正确。