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精练

第三章   晶体结构与性质

第二节   金属晶体与离子晶体

第二课时   离子晶体 过渡晶体与混合型晶体 

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。

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】

1.   为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？

2.   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

1.       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】

1.   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】

(1)      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)      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)      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，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。

(5)       

1. 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．

2. 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。

3. 下表所列有关晶体的说法中，有错误的是

A. A B. B C. C D. 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。

4. 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。

5. 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。