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第三節　金屬晶體與離子晶體（第2課時） 班級/學號 / 姓名
【學習目標】
1.理解離子晶體的概念、構成及物理性質。
2.掌握常見離子晶體的類型。
3.了解過渡晶體與混合型晶體。
【知識梳理】1.離子晶體
定義 　離子晶體是由　　　和　　　相互作用形成的晶體
成鍵粒子 　大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子,有的還存在　　　　分子(如H2O、NH3等)。例如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等
相互作用 　陽離子、陰離子之間以　　　　結合,復雜離子內可能含有　　　　,甚至存在氫鍵
典型晶體類型 NaCl CsCl
晶胞
陽離子的配位數 　　　 　　　
陰離子的配位數 　　　 　　　
晶胞中所含離子數 Cl-　　　 Na+　　　 Cs+　　　 Cl-　　　
物理性質 　硬度　　　　,難于壓縮;熔點和沸點　　　　;固體不導電,但在　　　　　　　　　時能導電
2.過渡晶體
純粹的典型晶體并不多,大多數晶體是它們之間的過渡晶體。
第三周期前幾種元素的氧化物中,化學鍵中離子鍵成分的百分數如下表所示:
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數(%) 62 50 41 33
由表可知,這4種氧化物晶體中的化學鍵既不是純粹的　　　　,也不是純粹的　　　　,這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體,只是離子晶體與共價晶體之間的　　　　。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質上與純粹的離子晶體接近,因而通常當作離子晶體來處理,如　　　　等。同樣,偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理,如　　　　、　　　　等。
2.混合晶體——以石墨為例
石墨晶體的層狀結構
結構特點 　(1)層內,碳原子采用　　　　雜化,以　　　　相結合形成　　　　　　　　結構。所有碳原子的p軌道相互平行且相互重疊,p軌道中的電子可在　　　　　　　　中運動。 　(2)層與層之間以　　　　相結合
晶體類型 　石墨中既存在　　　　,又存在　　　　　,同時還存在類似金屬鍵的作用力,同時具有共價晶體、分子晶體和金屬晶體的特征的晶體叫混合晶體。
物理性質 　熔點　　　　、易　　　　、質軟易滑動
【典型例題】
例1 僅由下列各組元素所構成的化合物,不可能形成離子晶體的是 (　　)
A.H、O、S
B.Na、H、O
C.K、Cl、O
D.H、N、Cl
例2 下列性質中適合于離子晶體的是 (　　)
①熔點為1070 ℃,易溶于水,水溶液能導電
②熔點為10.31 ℃,液態不導電,水溶液能導電
③能溶于CS2,熔點為-7.25 ℃,沸點為59.47 ℃
④熔點為97.81 ℃,質軟,導電,密度為0.97 g·cm-3
⑤熔點為-218 ℃,難溶于水
⑥熔點為3900 ℃,硬度很大,不導電
⑦難溶于水,固體時導電,升溫時導電能力減弱
⑧難溶于水,熔點較高,固體不導電,熔化時導電
A.①⑧ B.②③⑥ C.①④⑦ D.②⑤
例3 20世紀80年代中期,科學家發現并證明碳還以新的單質形態C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初,科學家又發現了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子。下列說法錯誤的是(　　)
A.金剛石和石墨的熔點肯定要比C60高
B.據估計C60熔點比金剛石和石墨要高
C.無論是球碳分子,還是管狀碳分子、洋蔥狀碳分子,都應看作是碳的同素異形體
D.C60的熔點低于C90
例4 碳元素的單質有多種形式,如圖3-3-1所示,依次是C60、石墨和金剛石的結構圖:
圖3-3-1
回答下列問題:
(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質形式,它們互為　　　　。
(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為　　　　、　　　　。
(3)C60屬于　　　　晶體,石墨屬于　　　　晶體。
(4)石墨晶體中,層內C—C的鍵長為142 pm,而金剛石中C—C的鍵長為154 pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的　　　　共價鍵,而石墨層內的C—C間不僅存在　　　　共價鍵,還有　　　　鍵。
【變式訓練】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)離子晶體一定是離子化合物 (　　)
(2)離子晶體中只含離子鍵 (　　)
(3)含有離子的晶體一定是離子晶體 (　　)
(4)由金屬與非金屬形成的晶體,屬于離子晶體 (　　)
(5)離子晶體的熔點一定低于共價金屬的熔點 (　　)
(6)離子晶體受熱熔化,破壞化學鍵,吸收能量,屬于化學變化 (　　)
(7)石墨為混合型晶體,因層間存在分子間作用力,故熔點低于金剛石 (　　)
2.自然界中的CaF2又稱螢石,是一種難溶于水的固體,屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的實驗是 (　　)
A.CaF2難溶于水,其水溶液的導電性極弱
B.CaF2的熔、沸點較高,硬度較大
C.CaF2固體不導電,但在熔融狀態下可以導電
D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小
3.下列物質的性質中,可證明某晶體是離子晶體的是 (　　)
A.易溶于水
B.晶體不導電,熔融時能導電
C.熔點較高
D.晶體不導電,水溶液能導電
4.下表給出幾種化合物的熔點和沸點:
物質 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4
熔點/℃ 801 714 190 -22.9
沸點/℃ 1465 1412 178 76.8
關于表中4種化合物有下列說法,其中正確的是 (　　)
①AlCl3在加熱時可升華
②CCl4屬于分子晶體
③NaCl屬于離子晶體
④AlCl3是典型的離子晶體
A.①②④ B.③④ C.①②③ D.①②③④
第三節　金屬晶體與離子晶體（第2課時）參考答案
1. 陽離子　陰離子　電中性　離子鍵　共價鍵　6　8　6　8　4　4　1　1
較大　較高　熔融狀態或水溶液
2.離子鍵　共價鍵　過渡晶體　Na2O　Al2O3　SiO2
2.(1)sp2　共價鍵　平面六元并環　整個碳原子平面
(2)范德華力　共價鍵　分子間作用力　高　導電
例1　A　[解析] 強堿、活潑金屬氧化物、絕大多數鹽等是離子晶體。B項中元素組成的NaOH,C項中元素組成的KClO,D項中元素組成的NH4Cl都是離子晶體。
例2　A　[解析] 離子晶體固體時不導電,熔融態時能導電,易溶于水的離子晶體的水溶液能導電,一般難溶于非極性溶劑,熔點較高、質硬而脆,故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點;⑥中熔點達3900 ℃,硬度很大,不導電,應是共價晶體。故只有①⑧符合題意。
例3　B　[解析] 金剛石屬于共價晶體,石墨屬于混合型晶體,C60、C70等屬于分子晶體,因此金剛石和石墨的熔點肯定要比C60高,A項正確,B項錯誤;球碳分子、管狀碳分子、洋蔥狀碳分子,都是由碳元素組成的不同單質,均為碳的同素異形體,C項正確;C60、C90均屬于分子晶體,C90相對分子質量大,分子間作用力強,熔點較高,D項正確。
例4　(1)同素異形體　(2)sp3　sp2
(3)分子　混合型
(4)σ　σ　π(或大π或p-p π)
[解析] (1)金剛石、石墨、C60、碳納米管都是由同種元素形成的不同單質,故它們互為同素異形體。(2)在金剛石中,每個碳原子都形成四個共價單鍵,故碳原子的雜化方式為sp3;石墨烯中碳原子采用sp2雜化。(3)一個“C60”就是一個分子,故C60屬于分子晶體;石墨層與層之間是范德華力,而同一層中碳原子之間是共價鍵,故形成的晶體為混合型晶體。(4)在金剛石晶體中,碳原子之間只形成共價單鍵,全部為σ鍵;在石墨層內的碳原子之間既有σ鍵又有π鍵。
原子結構 第1課時

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