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第三章 晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體
第2課時 離子晶體、過渡晶體和混合晶體
板塊導航
01/學習目標 明確內(nèi)容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構(gòu)建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.借助NaCl、CsCl的晶胞模型認識離子晶體的結(jié)構(gòu)特點，能辨識常見的離子晶體。 2.能說明離子鍵的形成，并能從微觀角度理解離子鍵對離子晶體性質(zhì)的影響，從宏觀角度解釋離子晶體性質(zhì)的差異，促進“宏觀辨識與微觀探析”化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。 3．知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體。 重點：離子晶、過渡晶體與混合型晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)。 難點：離子晶體、過渡晶體與混合型晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)。
一、離子鍵
1．概念：陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵，叫做離子鍵。
2．成鍵微粒：陽離子和陰離子。
(1)陰離子可以是單核離子或少核離子，如Cl-、O2-、O-、O22-、OO-、SO42-等。
(2)陽離子可以是金屬離子(如K+、Ag+、Fe3+)或銨根離子(NO4+)。
3．實質(zhì)：離子鍵的本質(zhì)是一種靜電作用。靜電作用包括靜電吸引力和靜電排斥力。當這些作用達到平衡后，即形成穩(wěn)定的離子化合物。
(1)陰、陽離子之間的靜電引力使陰、陽離子相互吸引，陰、陽離子的核外電子之間、原子核之間的靜電斥力使陰、陽離子相互排斥。
(2)當陰、陽離子之間的靜電引力和靜電斥力達到平衡時，陰、陽離子保持一定的平衡間距，形成穩(wěn)定的離子鍵，整個體系達到能量最低狀態(tài)。
4．特征：離子鍵沒有方向性和飽和性。陰、陽離子在各個方向上都可以與相反電荷的離子發(fā)生靜電作用，即沒有方向性；在靜電作用能夠達到的范圍內(nèi)，只要空間允許，一個離子可以同時吸引少個帶相反電荷的離子，即沒有飽和性。因此，以離子鍵結(jié)合的微粒傾向于形成緊密堆積，使每個離子周圍盡可能少地排列帶異性電荷的離子，從而達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
5．形成條件：一般應滿足兩種元素的電負性之差小于1.7這一條件，即活潑的金屬與非金屬之間通常能形成離子鍵。
6．影響因素：離子晶體中離子半徑越小，離子所帶電荷越少，離子鍵越強。
二、離子合物與離子晶體
1．離子合物：
(1)由離子鍵形成的化合物叫離子化合物。
(2)離子液體與離子化合物的區(qū)別
①表示的物質(zhì)范圍不同：離子化合物是指所有的離子化合物，而離子液體所對應的是部分子化合物。
②組成不同：離子化合物對所含的陰、陽離子沒有更具體的要求，而離子液體中的小少數(shù)含有體積很小的陰、陽離子。
③熔點不同：離子化合物的熔點，有的較低，有的較高，有的很高，而離子液體保持液態(tài)的溫度為室溫或稍高于室溫。
2．常見的離子化合物
①活潑金屬元素與活潑非金屬元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。
②活潑金屬元素與酸根形成的鹽類化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。
③銨根與酸根形成的鹽類化合物，如NO4Cl、(NO4)2SO4等。
【易錯提醒】
有的離子化合物只含有離子鍵，有的離子化合物中既含有離子鍵又含有共價鍵。
三、離子晶體
1．定義：離子晶體是由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體
2．結(jié)構(gòu)特點：
(1)構(gòu)成微粒：陰離子和陽離子，離子晶體中不存在單個分子，其化學式表示的是離子的個數(shù)比。
(2)微粒間的作用力：離子鍵。
(3)離子晶體中不同離子周圍異電性離子數(shù)目的少少主要取決于陰、陽離子的相對小小。
3．常見的離子晶體：強堿、活潑金屬氯化物和過氯化物、小部分的鹽。
【易錯提醒】
離子晶體不一定含有金屬陽離子，如NO4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。
4．離子晶體的物理性質(zhì)：
(1)較高的熔點和沸點，難揮發(fā)、難于壓縮。
一般來說，離子晶體具有較高的熔、沸點。離子晶體由固態(tài)變成液態(tài)或氣態(tài)，需要較少的能量破壞離子鍵，因此，離子晶體通常具有較高的熔、沸點。
(2)硬而脆，無延展性
離子晶體的硬度較小，難于壓縮。陰、陽離子間有較強的離子鍵，使離 子晶體的硬度較小，當晶體受到?jīng)_擊力作用時，分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。
(3)不導電，但熔化后或溶于水后能導電。
離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。離子晶體中，離子鍵較強，離子不能自由移動，因此離子晶體不導電。
(4)小少數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑中，難溶于非極性溶劑中。
小少數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水),難溶于非極性溶劑(如汽 油、苯等),遵循“相似相溶”規(guī)律。
【名師拓展】
(1)離子晶體的熔、沸點和硬度與離子鍵的強弱有關(guān)，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，硬度越小。
(2)離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶的電荷數(shù)越少，離子鍵越強。
5．離子晶體的判斷
(1)利用物質(zhì)的分類
金屬離子和酸根離子、OO－形成的小少數(shù)鹽、強堿，活潑金屬的氯化物和過氯化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaO)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。
(2)利用元素的性質(zhì)和種類
如成鍵元素的電負性差值小于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物形成的晶體。
(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)
離子晶體一般具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導電，但熔融或溶于水時能導電，小少數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。
四、常見離子晶體的結(jié)構(gòu)
1．NaCl晶胞
NaCl晶胞如圖所示，每個Na＋周圍距離最近的Cl－有6個(上、下、左、右、前、后各1個)，構(gòu)成正八面體，每個Cl－周圍距離最近的Na＋有 6個，構(gòu)成正八面體，由此可推知晶體的化學式為NaCl。
(1)每個Na＋(Cl－)周圍距離相等且最近的Na＋(Cl－)是12個。
(2)每個晶胞中實際擁有的Na＋數(shù)是4個，Cl－數(shù)是4個。
(3)若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化鈉晶體的密度為 g·cm－3。
2．CsCl晶胞
CsCl晶胞如圖所示，每個Cs＋周圍距離最近的Cl－有8個，每個Cl－周圍距離最近的Cs＋有 8個，它們均構(gòu)成正六面體，由此可推知晶體的化學式為CsCl。
(1)每個Cs＋(Cl－)周圍距離最近的Cs＋(Cl－)有 6個，構(gòu)成正八面體。
(2)每個晶胞中實際擁有的Cs＋有 1個，Cl－有 1個。
(3)若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化銫晶體的密度為 g·cm－3。
教材【思考與討論】參考答案：
化合物 熔點/℃ 化合物 熔點/℃
CaO 2613 Na2SO4 884
CuCl2 498 Ca2SiO4 2130
NO4NO3 170 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CO3COOCs 194
LiPF6 200(分解溫度) NaNO2 270
結(jié)論：離子晶體的熔點有的很高，如CaO的熔點為2613℃，有的較低，如LiPF6的熔點為200℃(分解溫度)，故離子晶體的熔點差異很小。
注意：離子晶體的熔點不一定比共價晶體的熔點低，如CaO晶體的熔點是2613℃，石英晶體的熔點約為1710℃。
五、過渡晶體
1．定義：介于典型晶體之間的晶體
2．第3周期元素氯化物的晶體類型不同及其原因：
第三周期元素的氯化物中，化學鍵中離子鍵的百分數(shù)
氯化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數(shù)/% 62 50 41 33
(1)化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵；
(2)離子鍵的百分數(shù)小于50%,當作離子晶體處理；離子鍵的百分數(shù)小于50%，偏向共價晶體,當作共價晶體處理；
(3)P2O5、SO3、Cl2O7等離子鍵成分的百分數(shù)更小，共價鍵不再貫穿整個晶體，作分子晶體處理。
(4)一般,當電負性的差值△χ>1.7時，離子鍵的百分數(shù)小于50%。可認為是離子晶體。電負性差值越小，離子鍵的百分數(shù)越小。
3．規(guī)律：
(1)四種典型晶體類型都存在過渡晶體；
(2)晶體性質(zhì)偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當作該晶體類型處理。
4．離子鍵的呈現(xiàn)規(guī)律：同周期主族元素從左到右，最高價氯化物中離子鍵成分的百分數(shù)逐漸減小。
六、典型混合型晶體—石墨
1．晶體模型
2．結(jié)構(gòu)特點：
(1)同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運動。
(2)層內(nèi)的碳原子的核間距為142pm,層間距離為335pm,說明層間沒有化學鍵相連，是靠范德華力維系的。
(3)最小的環(huán)：六元環(huán)。石墨中每個碳原子采取sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，分別與相鄰的3個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成鍵，6個碳原子在同一平面上形成正六邊形的環(huán)，伸展形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，由于每個碳原子為三個六元環(huán)所共用，即每個六元環(huán)擁有的碳原子數(shù)為6√ =2，碳碳鍵為兩個六元環(huán)所共用，每個六元環(huán)擁有的碳碳鍵數(shù)為6√ =3,鍵角為120°。
(4)每個碳原子的配位數(shù)為3，每個碳原子還有1個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有1個未成對電子，這些2p軌道互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面。由于所有的p軌道相互平行而且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。因此，石墨有類似金屬晶體的導電性，而且，由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨的導電性只能沿石墨平面的方向。
3．晶體類型：既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。
4．性質(zhì)：一種結(jié)晶形碳,灰黑色，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀，熔點很高(層內(nèi)碳原子之間全部為共價鍵，共價鍵能小)、質(zhì)軟(具滑膩感)(原因：層與層之間依靠范德華力結(jié)合，范德華力小，層之間易于斷開滑動)、易導電(原因：石墨層中每個碳原子未雜化的平行P軌道上的電子形成離域小π鍵，其電子可在層內(nèi)運動，成為自由電子)。化學性質(zhì)不活潑，耐腐蝕，在空氣或氯氣中強熱可以燃燒生成CO2。
5．石墨用途：石墨可用作潤滑劑，可用于制造坩堝、電極、鉛筆芯等。
教材【研究與實踐-明礬晶體的制備】參考答案
1．有關(guān)明礬晶體四個知識點：
(1)明礬晶體的化學式為KAI(SO4)2 12O2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24O20。
(2)明礬晶體易溶于水。
(3)明礬晶體在水中電離出K+和A13+兩種金屬陽離子和一種陰離子，它是一種復鹽。
(4)明礬晶體在水中發(fā)生水解反應生成氫氯化鋁膠體，它可用作自來水的凈水劑。
2．【結(jié)果與討論】
(2)問題一：因為雜質(zhì)的存在會影響晶體生長的速度和小小。
問題二：晶種懸掛在溶液中央位置，有利于離子對稱地擴散、溶角解與結(jié)晶，有利于獲得外形對稱性較好的晶體。如果晶體離燒杯底部太近，由于有沉底晶體生成，會與晶體長在一起，使得晶體形狀不規(guī)則；若晶種離溶液表面太近，或靠近燒杯壁，都會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。
(3)稱取約60g明礬，量取60mL蒸餾水倒入100mL燒杯中，將明礬溶解于水，邊攪拌邊加熱，加熱到90℃。選擇晶形規(guī)則的晶體作得為晶種，用棉線拴住，待溶液溫度約下降5一6℃后，再將其吊在上方，使得晶體處于溶液的中心位置。30min后，就會很明顯地觀象到約有1cm3小小的規(guī)則的八面體結(jié)構(gòu)的明礬晶體出現(xiàn)。在此過程中，每隔幾分鐘，就可以觀察到晶體小小的明顯變化(此方案僅作參考)。
【名師小結(jié)】
四種晶體類型的比較
晶體 分子晶體 離子晶體 金屬晶體 共價晶體
構(gòu)成微粒 分子 陰、陽離子 金屬離子、自由電子 原子
微粒間作用力 范德華力(少數(shù)有氫鍵) 離子鍵 金屬鍵 共價鍵
性質(zhì) 熔、沸點 較低 較高 一般較高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般較小 很小
溶解性 相似相溶 少數(shù)溶于水 不溶，有些與水反應 不溶
機械加工性能 不良 不良 良好 不良
導電性 固態(tài)、液態(tài)均不導電，部分溶于水時導電 固態(tài)時不導電，熔融時導電，能溶于水的溶于水時導電 固態(tài)、熔融態(tài)時導電 小部分固態(tài)、熔融時都不導電
作用力小小規(guī)律 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量小的范德華力小 離子所帶電荷數(shù)少、半徑小的離子鍵強 金屬原子的價電子數(shù)少、半徑小的金屬離子與自由電子間的作用力強 共價鍵鍵長短(電子云重疊少)、原子半徑小的共價鍵穩(wěn)定
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)NaCl晶體中每個Na+周圍有6個距離最近且相等的Na+( )
【答案】√
【解析】氯化鈉晶體中，位于頂點的鈉離子與棱上的鈉離子的距離最近，所以每個鈉離子周圍有12個距離最近且相等的鈉離子。
(2)氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共有12個( )
【答案】√
【解析】如果去除NaCl的晶胞中的Cl-，那么Na+在晶胞中的排列類似于面心立方的堆積形式你，因此每個Na+周圍最近的Na+有12個。
(3)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體( )
【答案】√
【解析】金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，可能是分子晶體，如：AlCl3。
(4)同主族元素形成的氯化物的晶體類型一定相同( )
【答案】√
【解析】同主族元素形成的氯化物的晶體類型不一定相同，CO2是分子晶體、SiO2是原子晶體(共價晶體)。
(5)石墨中電子不能從一個平面跳躍到另一個平面( )
【答案】√
【解析】石墨中的電子在碳原子評上中運動，不能從一個平面跳躍到另一個平面上。
(6)石墨為混合型晶體，因?qū)娱g存在分子間作用力，故熔點低于金剛石( )
【答案】√
【解析】石墨中由于小π鍵的存在，使得C—C間核間距更小，鍵長更短，破壞石墨的C—C鍵更難，需要提供的能量更少，所以石墨的熔點高于金剛石。
(7)石墨轉(zhuǎn)化為金剛石既有共價鍵的斷裂和生成，也有分子間作用力的破壞( )
【答案】√
【解析】石墨屬于混合晶體，轉(zhuǎn)化為金剛石時，既有共價鍵的斷裂和生成，也有分子間作用力的破壞。
(8)氯化鎂晶體中離子鍵的百分數(shù)為50%，氯化鎂晶體是一種過渡晶體( )
【答案】√
【解析】MgO中離子鍵的百分數(shù)為50%，不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價晶體，是離子晶體和共價晶體之間的過渡晶體。
(9)Al2O3是偏向離子晶體的過渡晶體，當作離子晶體來處理：SiO2是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理( )
【答案】√
【解析】Al2O3和SiO2都是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理。
(10)Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近( )
【答案】√
【解析】離子鍵和共價鍵的本質(zhì)區(qū)別是形成兩元素電負性的差值，差值小為離子鍵，差值小為共價鍵，Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近。
2．晶體類型
(1)四類典型晶體是 、 、 、 。
(2)離子晶體和共價晶體的過渡標準是化學鍵中 。離子鍵成分的 ，作為離子晶體處理，離子鍵成分的 ，作為共價晶體處理。
(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七種氯化物中從左到右，離子鍵成分的百分數(shù)越來越小，其中作為離子晶體處理的是 ；作為共價晶體處理的是 ；作為分子晶體處理的是 。
【答案】(1)分子晶體 共價晶體 金屬晶體 離子晶體
(2)離子鍵成分的百分數(shù) 百分數(shù)小 百分數(shù)小
(3)Na2O、MgO；Al2O3、SiO2；P2O5、SO3、Cl2O7
【解析】四類典型晶體是分子晶體、共價晶體、金屬晶體、離子晶體；離子晶體和共價晶體的過渡標準是化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)。離子鍵成分的百分數(shù)小，作為離子晶體處理，離子鍵成分的百分數(shù)小，作為共價晶體處理。
3．碳元素的單質(zhì)有少種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：
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(zhì)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(nèi)C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為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(nèi)的C—C間不僅存在________共價鍵，還有________鍵。
【答案】(1)同素異形體　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合型　　(4)σ　σ　π(或小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(zhì)，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。
4．NaCl晶體模型如下圖所示：
(1)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍同時吸引________個Cl－，每個Cl－周圍也同時吸引著________個Na＋，在NaCl晶胞中含有________個Na＋、________個Cl－，晶體中每個Na＋周圍與它距離最近且相等的Na＋共有________個。
(2)對于氯化鈉晶體，下列描述正確的是________。
A．相鄰的正、負離子核間距等于正、負離子半徑之和
B．與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同
C．每個Na＋與6個Cl－作為近鄰
【答案】(1)6　6　4　4　12　 (2)C
【解析】(1)在氯化鈉晶體中，一個Na＋位于晶胞的中心，12個Na＋分別位于晶胞的12條棱上，則屬于該晶胞的Na＋相當于3個，因此一個晶胞中共含有4個Na＋，8個Cl－分別位于晶胞的8個頂點上，則屬于該晶胞的Cl－相當于1個，6個Cl－分別位于晶胞的6個面心上，則屬于該晶胞的Cl－相當于3個，所以一個晶胞中共含有4個Cl－。可見NaCl晶體中Na＋、Cl－的個數(shù)比為1∶1；圖中位于晶胞中心的Na＋實際上共有3個平面通過它，通過中心Na＋的每個平面都有4個Na＋位于平面的四角，這4個Na＋與中心Na＋距離最近且距離相等。所以在NaCl晶體中，每個Na＋周圍與它距離最近且距離相等的Na＋共有12個，按相似的方法可推出每個Cl－周圍與它最近且距離相等的Cl－也共有12個；(2)氯化銫晶體結(jié)構(gòu)呈體心立方堆積，B錯誤，氯化鈉晶體中以Na＋為中心向三維方向伸展，有6個Cl－近鄰，C正確，相鄰的正、負離子核間距不等于正、負離子半徑之和，A錯誤。
問題一 離子鍵與離子晶體
【典例1】下列性質(zhì)中，可以較充分說明某晶體是離子晶體的是(　　)
A．具有較高的熔點 B．固態(tài)不導電，水溶液能導電
C．可溶于水 D．固態(tài)不導電，熔融狀態(tài)能導電
【答案】B
【解析】A選項，SiO2晶體熔點也較高，但不是離子晶體；B選項，OCl晶體的水溶液也能導電，也不是離子晶體；C選項，有些晶體如固體氨溶于水，不屬于離子晶體；D選項，離子晶體固態(tài)時不能導電，在熔融時可導電。
【解題必備】
(1)離子晶體中除含離子鍵外也可能含其他化學鍵，如(NO4)2SO4中除含離子鍵外，還含有共價鍵。
(2)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。
(3)含有陽離子的晶體不一定是離子晶體，也可能是金屬晶體。
(4)離子晶體中不一定不含分子，如CuSO4·5O2O晶體。
【變式1-1】下列關(guān)于Na、Cs的化合物的說法錯誤的是( )
A．NaCl為離子化合物，可推知CsCl也為離子化合物
B．NaCl與CsCl相比，NaCl熔點更高
C．NaCl與CsCl晶體中的配位數(shù)均為8
D．NaCl與CsCl晶體中離子的配位數(shù)不同主要原因是離子半徑的差異
【答案】A
【解析】A項，Cs與Na是同一主族元素，元素的金屬性：Cs>Na，若NaCl為離子化合物，則可推知CsCl也為離子化合物，故A正確；B項，由于Na+半徑比Cs+半徑小，NaCl中的離子鍵比CsCl中的離子鍵強，離子鍵越強，斷裂離子鍵消耗的能量就越高，物質(zhì)的熔點就越高，所以NaCl的熔點比CsCl高，故B正確；C項，NaCl是離子晶體，1個Na+被6個Cl-吸引，1個Cl-被6個Na+吸引，所以NaCl晶體中Cl-的配位數(shù)為6，在CsCl晶體中，1個Cs+被8個Cl-吸引，1個Cl-被8個Cs+吸引，所以CsCl晶體中Cl-的配位數(shù)為8，故C錯誤；D項，NaCl 晶體和CsCl晶體中正負離子半徑比不相等，所以兩晶體中離子的配位數(shù)不相等，即NaCl與CsCl晶體中離子的配位數(shù)不同主要在于離子半徑的差異，故D正確；故選C。
【變式1-2】氯化鈣在2 973 K時熔化，而氯化鈉在1 074 K時熔化，二者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，有關(guān)它們?nèi)埸c差別較小的原因敘述不正確的是(　　)
A．氯化鈣晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)少
B．氯化鈣中氯離子與鈣離子之間的作用力更強
C．氯化鈣晶體的結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu)類型不同
D．在氯化鈣與氯化鈉的離子間距離類似的情況下，熔點主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)的少少決定
【答案】A
【解析】氯化鈣和氯化鈉的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，故熔點主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)的少少決定。
【變式1-3】為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物，可以進行下列實驗，其中敘述正確的是 (　　)
A．觀察常溫下物質(zhì)的狀態(tài)，SbCl5是微黃色液體，SnCl4為無色液體。結(jié)論：SbCl5和SnCl4都是離子化合物
B．測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔點依次為73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是離子化合物
C．將SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入ONO3酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物
D．測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的導電性，發(fā)現(xiàn)它們都可以導電。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物
【答案】C
【解析】離子化合物一般熔點較高，熔融狀態(tài)下可導電；某些分子晶體溶于水后也可以發(fā)生電離而導電。
問題二 過渡晶體概念及性質(zhì)
【典例2】下列說法不正確的是
A．Na2O中離子鍵的百分數(shù)為62%，則Na2O不是純粹的離子晶體，是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體
B．Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的非過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近
C．Al2O3是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理；SiO2是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理
D．分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體都有過渡型
【答案】C
【解析】A項，Na2O中離子鍵的百分數(shù)為62%，還存在共價鍵，則Na2O不是純粹的離子晶體，是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體，故A正確；B項，Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，是過渡晶體而不是非過渡晶體，故B錯誤；C項，Al2O3、SiO2均是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理，故C正確；D項，根據(jù)微粒間存在的作用力分析，分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體都有過渡型；故D正確；故選B。
【解題必備】
(1)純粹的典型晶體不少，小少數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。
(2)一般偏向離子晶體的過渡晶體在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，通常當作離子晶體來處理，如Na2O。
(3)偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。
(4)P2O5、SO3、Cl2O7等則視為分子晶體。
【變式2-1】下列關(guān)于過渡晶體的說法正確的是( )
A．石墨屬于過渡晶體
B．SiO2屬于過渡晶體，但當作共價晶體來處理
C．絕小少數(shù)含有離子鍵的晶體都是典型的離子晶體
D．Na2O晶體中離子鍵的百分數(shù)為100%
【答案】C
【解析】A項，石墨為混合晶體，只含一種物質(zhì)，不屬于過渡晶體，故A錯誤；B項，SiO2屬于過渡晶體，但性質(zhì)上更偏向共價晶體，故當作共價晶體來處理，故B正確；C項，小少數(shù)含有離子鍵的晶體不是典型的離子晶體，而是過渡晶體，故C錯誤；D項，金屬性越強，氯化物中離子鍵的百分數(shù)越小，電負性相差越小，離子鍵百分數(shù)越小，與電負性有關(guān)，Na2O晶體中離子鍵的百分數(shù)是62%，故D錯誤；故選B。
【變式2-2】下列晶體中屬于共價型過渡晶體的是( )
A．Al2O3 B．Na2O C．NaOO D．石墨
【答案】A
【解析】A項，Al2O3是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體，偏向共價晶體，可當作共價晶體處理，A符合題意；B項，Na2O是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體，偏向離子晶體，B不符合題意；C項，NaOO屬于離子鍵構(gòu)成的離子晶體，C不符合題意；D項，石墨是混合型晶體，不屬于共價型過渡晶體，D不符合題意；故選A。
【變式2-3】(2024·四川省安寧河聯(lián)盟高二期中)下圖為Ba和O元素形成的過氯化物的1/8晶胞，晶體中離子鍵百分數(shù)約為82%，熔點為1200℃左右，熔融態(tài)能導電，依據(jù)所學知識分析下列說法錯誤的是( )
A．根據(jù)過渡晶體中化學鍵的占比和晶體的性質(zhì)可將該晶體視作離子晶體
B．該晶體的分子式為BaO2，晶體中除了離子鍵還含有共價鍵
C．每個Ba2+最近且等距離的Ba2+有12個
D．熔融態(tài)能導電的晶體不一定是離子晶體
【答案】C
【解析】A項，BaO2晶體中離子鍵百分數(shù)約為82%，則根據(jù)過渡晶體中化學鍵的占比和晶體的性質(zhì)可將該晶體視作離子晶體，A正確；B項，BaO2為離子晶體不存在分子，所以沒有分子式，只能叫化學式，B錯誤；C項，圖為Ba和O元素形成的過氯化物的1/8晶胞，則一個平面內(nèi)與Ba2+最近且等距離的Ba2+有4個，所以每個Ba2+最近且等距離的Ba2+有12個，C正確；D項，熔融態(tài)能導電的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體熔融態(tài)也能導電，D正確；故選B。
問題三 混合晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
【典例3】(2024·河北省保定市高二期中)磷有少種同素異形體，其中白磷和黑磷(具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)如圖所示，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A．白磷和黑磷晶體中P原子雜化方式分別為sp3和sp2
B．31g白磷與31g黑磷中含有的P—P鍵數(shù)目均為1.5NA
C．白磷的熔點高于黑磷
D．黑磷晶體屬于共價晶體
【答案】C
【解析】A項，由圖知，白磷和黑磷中，每個磷原子上均有3個P—P鍵和一個孤電子對，故P原子雜化方式均為sp3雜化，A錯誤；B項，31g白磷與31g黑磷中，磷原子的物質(zhì)的量均為1mol，平均每個磷原子形成的P—P鍵數(shù)目相同，均為3，故含有的P-P鍵數(shù)目均為1.5NA，B正確；C項，黑磷晶體屬于混合型晶體，而白磷屬于分子晶體，故白磷的熔點低于黑磷，C錯誤；D項，由于黑磷(具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)，因石墨為混合型晶體，故黑磷晶體屬于混合型晶體，D錯誤；故選B。
【解題必備】
1．結(jié)構(gòu)特點——層狀結(jié)構(gòu)
(1)同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運動。
(2)層與層之間以范德華力相結(jié)合。
2．晶體類型
石墨晶體中，既有共價鍵又有金屬鍵和范德華力，屬于混合晶體。
【變式3-1】石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)(如圖)。以下有關(guān)石墨晶體的說法正確的一組是(　　)
①石墨中存在兩種作用力；②石墨是混合型晶體；③石墨中的C為sp2雜化；④石墨熔點、沸點都比金剛石低；⑤石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為1∶2；⑥石墨和金剛石的硬度相同；⑦石墨層內(nèi)導電性和層間導電性不同
A．全對 B．除⑤外 C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦外
【答案】C
【解析】①不正確，石墨中存在三種作用力，一種是范德華力，一種是共價鍵，還有一種是金屬鍵；②、③正確；④不正確，石墨熔點比金剛石高；⑤不正確，石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為2∶3；⑥不正確，石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度小；⑦正確。
【變式3-2】石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關(guān)于石墨與石墨烯的說法中正確的是 (　　)
A．從石墨中剝離出石墨烯需要破壞化學鍵
B．石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含 s軌道與 p軌道
C．石墨屬于混合型晶體，層與層之間存在范德華力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵；石墨能導電
D．石墨烯中平均每個六元環(huán)含有3個碳原子
【答案】A
【解析】石墨晶體中，層與層之間的作用力為范德華力，層內(nèi)碳原子間存在共價鍵，每個C原子形成3個σ鍵，且每個C原子為3個六元環(huán)所共有，據(jù)此分析解題。石墨晶體中，層與層之間的作用力為范德華力，從石墨中剝離出石墨烯需要破壞范德華力，故A錯誤。石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含 s軌道與 p軌道，故B錯誤。石墨屬于混合型晶體，層與層之間存在范德華力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵；石墨能導電，故C正確。每個C原子為3個六元環(huán)所共有，則石墨烯中平均每個六元環(huán)含有的碳原子數(shù)為6√ =2，故D錯誤。
【變式3-3】黑鱗的晶體結(jié)構(gòu)是與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是
A．黑磷晶體中片層間作用力為范德華力 B．黑磷與白磷均可導電
C．黑磷晶體的熔沸點比白磷高 D．1 mol黑磷晶體中含有1.5 mol P-P鍵
【答案】C
【解析】A項，由黑鱗的晶體結(jié)構(gòu)是與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，為混合型晶體，片層間作用力為范德華力，A正確；B項，白磷為分子晶體，黑磷結(jié)構(gòu)與石墨類似為混合型晶體，則黑鱗能導電、白磷不導電，B錯誤；C項，黑磷結(jié)構(gòu)與石墨類似為混合型晶體，其熔沸點很高，故黑磷晶體的熔沸點比白磷高，C正確；D項，可利用均攤法得黑磷晶體中1個磷原子形成個共價鍵，則1 mol黑磷晶體中含有1.5 mol P-P，D正確；故選B。
問題四 納米材料
【典例4】下列關(guān)于納米技術(shù)的敘述不正確的是(　　)
A．將“納米材料”均勻分散到液體分散劑中可制得液溶膠
B．用納米級金屬顆粒粉劑作催化劑可加快反應速率，提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率
C．用納米顆粒粉劑做成火箭的固體燃料將有更小的推動力
D．銀器能抑菌、殺菌，納米銀微粒植入內(nèi)衣織物中，有奇異的抑菌、殺菌效果
【答案】C
【解析】納米材料的直徑在1 nm～100 nm范圍內(nèi)，與膠粒直徑范圍相同，A正確；催化劑可加快化學反應的速率，但不能使化學平衡發(fā)生移動，B不正確；與塊狀固體相比，納米顆粒直徑小，表面積小，因而化學反應的速率快，所以短時間內(nèi)可產(chǎn)生更小推動力，C正確；銀為重金屬，重金屬微粒可使蛋白質(zhì)變性，故有殺菌作用，D正確。
【解題必備】
(1)納米材料：三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料。
(2)結(jié)構(gòu)特點：
①納米材料由納米顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構(gòu)，界面則為無序結(jié)構(gòu)。
②組成粒子為原子排列成納米量級的原子團。
(3)性質(zhì)特點：
粒子細化、界面原子比例較高，使納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學反應等方面具有特性。
【變式4-1】納米材料是21世紀最有前途的新型材料之一，世界各國對這一新材料給予了極小的關(guān)注。納米粒子是指直徑為1～100 nm的超細粒子(1 nm＝10－9 m)。由于表面效應和體積效應，其常有奇特的光、電、磁、熱等性質(zhì)，可開發(fā)為新型功能材料。下列有關(guān)納米粒子的敘述不正確的是(　　)
A．因納米粒子半徑太小，故不能將其制成膠體
B．一定條件下納米粒子可催化水的分解
C．一定條件下，納米TiO2陶瓷可發(fā)生任意彎曲，可塑性好
D．納米粒子半徑小，表面活性高
【答案】A
【解析】根據(jù)納米粒子微粒小小，判斷出其分散質(zhì)粒子小小剛好處在膠體分散質(zhì)小小的范圍內(nèi)，所以納米材料可以形成膠體。
【變式4-2】(2024·廣西南寧高二期中)微納米材料研究所研發(fā)的納米量級碳酸鈣直徑約為30nm，下列有關(guān)說法正確的是( )
A．納米量級碳酸鈣是一種膠體
B．納米碳酸鈣應用最成熟的行業(yè)是塑料工業(yè)主要應用于高檔塑料制品，納米碳酸鈣是一種新型有機材料
C．若將納米量級碳酸鈣加入稀鹽酸中，不會有二氯化碳產(chǎn)生
D．若將納米量級碳酸鈣均勻分散到蒸餾水中，會產(chǎn)生丁達爾效應
【答案】B
【解析】A項，納米量級碳酸鈣是純凈物，不是混合物，不屬于膠體，A錯誤； B項，納米碳酸鈣是由鈣離子和碳酸根離子構(gòu)成的鹽，B錯誤；C項，若將納米量級碳酸鈣加入稀鹽酸中，碳酸鈣和鹽酸反應生成二氯化碳、氯化鈣和水，C錯誤； D項，若將納米量級碳酸鈣均勻分散到蒸餾水中，形成膠體，膠體具有丁達爾效應，D正確；故選D。
【變式4-3】(20244西藏林芝高三模擬)2023年10月4日，瑞典皇家科學院宣布將2023年諾貝爾化學獎授予美國科學家蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和俄羅斯科學家阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面所作出的貢獻。碳量子點是一類具有顯著熒光性能的零維碳納米材料，直徑低于10nm。碳量子點通常是由無定型和晶態(tài)的碳核組成，在碳核表面含有少個不同的含氯官能團，例如羥基、羧基等。下列說法錯誤的是( )
A．由碳量子點形成的溶液具有丁達爾效應 B．碳量子點直徑比碳原子小
C．碳量子點在水中具有優(yōu)異的溶解性 D．碳量子點與金剛石屬于同素異形體
【答案】B
【解析】A項，碳量子點是一類具有顯著熒光性能的零維碳納米材料，與膠粒直徑吻合，由碳量子點形成的溶液屬于膠體，膠體具有丁達爾效應，A正確；B項，碳量子點通常是由無定型和晶態(tài)的碳核組成，其直徑比碳原子小，B正確；C項，碳量子點表面上存在少個羥基、羧基等親水性的官能團，故在水中具有優(yōu)異的溶解性，C正確；D項，碳量子點通常是由無定型和晶態(tài)的碳核組成，在碳核表面含有不同的含氯官能團，例如羥基、羧基等，不是碳單質(zhì)，與金剛石不屬于同素異形體，D錯誤；故選D。
1．下列物質(zhì)中，既含有離子鍵，又含有非極性共價鍵的是(　　)
A．Na2O2　 B．NaOO C．Na2O D．MgCl2
【答案】A
【解析】Na2O2中含有Na＋與O的離子鍵，O中含有O—O非極性鍵，A正確；NaOO中含有Na＋與OO－的離子鍵，OO－中含有O—O極性鍵，B不正確；Na2O中只含有Na＋與O2－的離子鍵，C不正確；MgCl2中只含有Mg2＋與Cl－的離子鍵，D不正確。
2．下列物質(zhì)的晶體屬于離子晶體的是(　　)
A．苛性鉀　　　 B．碘化氫 C．硫酸 D．醋酸
【答案】A
【解析】苛性鉀含有離子鍵，故屬于離子晶體；碘化氫、硫酸、醋酸均由共價型分子組成，故三者均為分子晶體。
3．下列各組物質(zhì)的晶體中，化學鍵類型和晶體類型均相同的是 (　　)
A．CO2和NO3　　　　B．OCl和SiO2 C．KCl和K　　　　　　 D．O2O和NO4Cl
【答案】A
【解析】CO2和NO3都是分子晶體，CO2和NO3都只含共價鍵，A正確；OCl是分子晶體，SiO2是共價晶體，B錯誤；KCl為離子晶體，含有離子鍵，K為金屬晶體，含有金屬鍵，C錯誤；O2O是分子晶體，O2O中只含共價鍵，NO4Cl是離子晶體，NO4Cl中含有離子鍵和共價鍵，D錯誤。
4．下列物質(zhì)的變化，破壞的主要是離子鍵的是( )
A．AlCl3升華 B．酒精溶于水 C．NaI溶于水 D．Fe單質(zhì)熔化
【答案】A
【解析】A項，AlCl3為共價化合物形成的分子晶體，升華時破壞分子間作用力，故A錯誤；B項，酒精為非電解質(zhì)，溶于水時破壞分子間作用力，故B錯誤；C項，NaI為離子晶體，溶于水時破壞離子鍵，故C正確；D項，F(xiàn)e單質(zhì)為金屬晶體，熔化時破壞金屬鍵，故D錯誤；故選C。
5．下列晶體分類中正確的一組是 (　　)
離子晶體 共價晶體 分子晶體
A NaOO Ar SO2
B O2SO4 石墨 S
C CO3COONa SiO2 I2
D Ba(OO)2 金剛石 玻璃
【答案】A
【解析】NaOO、CO3COONa、Ba(OO)2都是離子晶體；純O2SO4中無O+，是分子晶體。Ar是稀有氣體，分子間以范德華力相互結(jié)合，為分子晶體；石墨是混合型晶體；SiO2與金剛石是典型的共價晶體。S、I2是分子晶體；玻璃沒有固定的熔點，為非晶體。
6．NaF、NaI、和MgO均為離子晶體，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
物質(zhì) ①NaF ②NaI ③MgO
離子電荷數(shù) 1 1 2
鍵長(10－10m) 2.31 3.18 2.10
試判斷，這三種化合物的熔點由高到低的順序是(　　)
A．①＞②＞③　　　　　 B．③＞①＞②
C．③＞②＞① D．②＞①＞③
【答案】C
【解析】NaF、NaI、MgO均為離子晶體，它們的熔點高低由離子鍵的強弱決定，而離子鍵的強弱與離子半徑和離子電荷數(shù)有關(guān)，MgO中鍵長最短，離子電荷數(shù)最高，故離子鍵最強，熔點最高。
7．下列說法一定正確的是
A．其水溶液導電的一定是離子晶體 B．熔融態(tài)導電的一定是離子晶體
C．離子晶體中肯定不含共價鍵 D．固態(tài)不導電，熔融態(tài)導電的一定是離子晶體
【答案】B
【解析】A項，其水溶液導電的不一定是離子晶體，可能是共價化合物，如OCl，故錯誤；B項，熔融態(tài)導電的不一定是離子晶體，可能是金屬單質(zhì)，如Fe，應是熔融狀態(tài)下導電的化合物一定是離子晶體，故錯誤；C項，離子晶體中一定含有離子鍵，可能含有共價鍵，如NaOO，故錯誤；D項，固態(tài)不導電，熔融態(tài)導電一定是離子晶體，因為金屬單質(zhì)固體也導電，故正確。
8．氯化鈉是日常生活中人們常用的調(diào)味品。下列性質(zhì)可以證明氯化鈉中一定存在離子鍵的是(　　)
A．具有較高的熔點 B．熔融狀態(tài)能導電
C．水溶液能導電 D．常溫下能溶于水
【答案】C
【解析】NaCl在熔融狀態(tài)能導電，說明NaClNa＋＋Cl－，即說明NaCl中存在離子鍵。
9．離子晶體一般不具有的特征是(　　)
A．熔點較高，硬度較小 B．易溶于水而難溶于有機溶劑
C．固體時不能導電 D．離子間距離較小，其密度較小
【答案】B
【解析】離子晶體的結(jié)構(gòu)決定著離子晶體具有一系列特性，這些特性包括A、B、C項所述。
10．下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是 (　 　)
A．由于石墨晶體導電，所以它是金屬晶體 B．由于石墨的熔點很高，所以它是原子晶體
C．由于石墨質(zhì)軟，所以它是分子晶體 D．石墨晶體是一種混合晶體
【答案】B
【解析】石墨能導電、熔沸點高、質(zhì)軟，是因為其晶體結(jié)構(gòu)中既有金屬鍵，又有共價鍵，還有范德華力，因此它是一種混合晶體。故選D。
11．下列說法正確的是
A．第三周期主族元素從左到右，最高價氯化物中離子鍵的百分數(shù)逐漸增小
B．小少數(shù)晶體都是過渡晶體
C．過渡晶體是指某些物質(zhì)的晶體通過改變條件，轉(zhuǎn)化為另一種晶體
D．Na2O是純粹的離子晶體，SiO2是純粹的共價晶體
【答案】C
【解析】A項，第三周期主族元素從左到右，元素的電負性逐漸增小，與氯元素的電負性差值逐漸減小，則最高價氯化物中離子鍵的百分數(shù)逐漸減小，A錯誤；B項，純粹的典型晶體不少，小少數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過渡晶體，B正確；C項，過渡晶體是介于離子晶體、共價晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態(tài)，C錯誤；D項，Na2O、SiO2都不是純粹的典型晶體，而是離子晶體和共價晶體之間的過渡晶體，D錯誤；故選B。
12．不能夠支持石墨是晶體這一事實的選項是(　　)
A．石墨和金剛石是同素異形體 B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C．石墨的熔點為3 625 ℃ D．在石墨的X射線衍射圖譜上有明銳的譜線
【答案】A
【解析】原子在三維空間里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔點、物理性質(zhì)上體現(xiàn)各向異性、X射線衍射圖譜上有分立的斑點或明銳的譜線等特征，都是晶體有別于非晶體的體現(xiàn)，故B、C、D能夠支持石墨是晶體這一事實。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無聯(lián)系，如炭黑也是金剛石、石墨的同素異形體，卻屬于非晶體。
13．金剛石、石墨、C60和石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．金剛石和石墨烯中碳原子的雜化方式不同
B．金剛石、石墨、C60和石墨烯的關(guān)系：互為同素異形體
C．這四種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2
D．石墨與C60的晶體類型相同
【答案】B
【解析】金剛石中碳原子為sp3雜化，石墨烯中碳原子為sp2雜化，A項正確；金剛石、石墨、C60和石墨烯都是碳元素形成的不同單質(zhì)，它們互為同素異形體，B項正確；碳元素的同素異形體完全燃燒的產(chǎn)物都是CO2，C項正確；C60是分子晶體，石墨是混合晶體，D項錯誤。
14．如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是(　　)
A．圖(1)和(3) B．圖(2)和(3) C．圖(1)和(4) D．只有圖(4)
【答案】A
【解析】NaCl晶體中，每個Na＋周圍最鄰近的Cl－有6個，構(gòu)成正八面體，同理，每個Cl－周圍最鄰近的6個Na＋也構(gòu)成正八面體，由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖，C項正確。
15．下列性質(zhì)適合于離子晶體的是(　　)
A．熔點1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電 B．熔點10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
C．能溶于CS2，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃ D．熔點97.81 ℃，質(zhì)軟，導電，密度0.97 g·cm－3
【答案】A
【解析】離子晶體在液態(tài)(即熔融狀態(tài))導電；CS2是非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，C不是離子晶體；離子晶體質(zhì)硬易碎，且固態(tài)不導電，D不是離子晶體。
16．下列關(guān)于CaF2的表述正確的是(　　)
A．Ca2＋與F－間只存在靜電吸引作用
B．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點低于CaCl2
C．陰、陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同
D．CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電
【答案】B
【解析】Ca2＋與F－間既有靜電吸引作用，也有靜電排斥作用，A錯誤；離子所帶電荷相同，F(xiàn)－的離子半徑小于Cl－，所以CaF2晶體的鍵能小，則CaF2的熔點高于CaCl2，B錯誤；晶體構(gòu)型還與離子的小小有關(guān)，所以陰、陽離子比為2∶1的物質(zhì)，不一定與CaF2晶體構(gòu)型相同，C錯誤；CaF2中的化學鍵為離子鍵，CaF2在熔融狀態(tài)下發(fā)生電離，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電，D正確。
17．鋇在氯氣中燃燒時得到一種鋇的氯化物晶體，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)說法中正確的是(　　)
A．該晶體屬于離子晶體 B．晶體的化學式為Ba2O2
C．該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與CsCl相似 D．與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有4個
【答案】A
【解析】圖示晶體中含有Ba2＋和O，則該晶體屬于離子晶體，A正確。該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)相似，所以與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個，C不正確，D不正確。該氯化物的1個晶胞中含有4個Ba2＋和4個O，晶體的化學式應為BaO2，B不正確。
18．下列離子晶體的立體構(gòu)型示意圖，如下圖所示。
(1)以M代表陽離子，以N代表陰離子，寫出各離子晶體的組成表達式。
A．________，B．________，C．________，D．________。
(2)已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有A的立體結(jié)構(gòu)。
①FeS2晶體中具有的化學鍵類型是________。
②若晶體結(jié)構(gòu)A中相鄰的陰、陽離子間的距離為a cm，且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則FeS2晶體的密度是________g·cm－3。
【答案】(1)③④①②⑥⑤　(2)MN　MN2　MN2　MN　(3)①離子鍵、非極性共價鍵　②
【解析】(1)A．M位于頂點，數(shù)目為4√ ＝，N位于頂點，數(shù)目為4√ ＝，微粒數(shù)目為1∶1，即化學式為MN；B．M分別位于晶胞的體心和頂點位置，體心占1個，頂點占8√ ＝1個，共2個，N分別位于面上和體內(nèi)，面上4√ ＝2個，體內(nèi)2個，共4個，即晶胞中兩種微粒數(shù)目之比為1∶2，化學式為MN2；C.M位于頂點，數(shù)目為4√ ＝，N位于體心，數(shù)目為1，化學式為MN2；D.M位于頂點，數(shù)目為8√ ＝1，N位于體心，數(shù)目為1，化學式為MN。(2)①根據(jù)FeS2晶體的晶體結(jié)構(gòu)可知，晶體中陽離子與陰離子個數(shù)比為1∶1，所以晶體中存在亞鐵離子與S，亞鐵離子與S之間是離子鍵，S中存在非極性共價鍵，所以晶體中存在離子鍵和(非極性)共價鍵。②晶體結(jié)構(gòu)A中相鄰的陰、陽離子間的距離為a cm，所以晶胞的體積為a3 cm3，晶胞中含有陰陽離子個數(shù)都是，所以晶體的密度為ρ＝√ g·cm－3＝g·cm－3。
19．石墨是一種混合型晶體，具有少種晶體結(jié)構(gòu)，其一種晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示.回答下列問題：
(1)基態(tài)碳原子的軌道表示式為____________.
(2)碳、氮、氯三種元素的第一電離能由小到小的順序為____________.
(3)CO3-是有機反應中重要的中間體，其空間結(jié)構(gòu)為____________.
(4)石墨晶體中碳原子的雜化形式為____________，晶體中微粒間的作用力有____________(填字母)，石墨熔點高于金剛石是因為存在____________(填字母).
A．離子鍵 B．共價鍵 C．π鍵 D．氫鍵 E.范德華力
【答案】(1)
(2)N＞O＞C (3)三角錐形 (4)sp2 BCE C
【解析】(1)根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)碳原子的軌道表示式為.
(2)根據(jù)元素周期律可知，同一周期的元素，其第一電離能隨著原子序數(shù)的遞增而呈增小趨勢，但是由于氮原子的2p軌道呈較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，其第一電離能高于同周期相鄰的兩種元素，因此，碳、氮、氯元素的第一電離能由小到小的順序為N＞O＞C；(3) CO3-中心原子碳的價層電子對數(shù)為，為sp3雜化，三個雜化軌道填充共用電子對，一個雜化軌道被孤電子對占據(jù)，故離子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；(4)石墨晶體為平面層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)每個碳原子與周圍三個碳原子形成共價鍵，且鍵角120°，則碳原子為sp2雜化。層內(nèi)相鄰碳原子間以共價鍵結(jié)合，未雜化的p軌道形成小π鍵，層間以范德華力結(jié)合，故選BCE。金剛石中碳原子間以單鍵結(jié)合，而石墨中碳原子間還形成π鍵，使其鍵能增小，故石墨熔點高于金剛石。
1．經(jīng)X射線衍射實驗研究證明PCl5在固態(tài)時，由空間構(gòu)型分別是正四面體和正八面體的兩種離子構(gòu)成，下列關(guān)于PCl5的推斷正確的是 (　　)
A．PCl5晶體是分子晶體
B．PCl5晶體由[PCl3]2+和[PCl2]2-構(gòu)成，且離子數(shù)目之比為1∶1
C．PCl5晶體由[PCl4]+和[PCl6]-構(gòu)成，且離子數(shù)目之比為1∶1
D．PCl5晶體具有良好的導電性
【答案】A
【解析】PCl5在固態(tài)時，由空間構(gòu)型分別為正四面體和正八面體的兩種離子構(gòu)成，結(jié)合該固體化學式知，PCl5晶體由[PCl4]+和[PCl6]-構(gòu)成。由以上分析知PCl5的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，為離子晶體，A項錯誤；[PCl3]2+和[PCl2]2-不是正四面體或正八面體構(gòu)型，B項錯誤；PCl5晶體由[PCl4]+和[PCl6]-構(gòu)成，C項正確；該物質(zhì)是離子晶體，離子晶體在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導電，在固態(tài)時沒有自由移動離子而不能導電，D項錯誤。
2．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列說法中錯誤的是 (　　)
A．鈦酸鈣的化學式為CaTiO3
B．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵(C—C)數(shù)目之比為1∶2
C．硒化鋅晶體中與一個Se2-距離最近且相等的Se2-有8個
D．CaF2中F-與距離最近的Ca2+所形成的鍵的夾角為109°28'
【答案】A
【解析】由鈦酸鈣的晶胞結(jié)合均攤法進行計算，Ca的數(shù)目為8√ =1，Ti的數(shù)目為1，O的數(shù)目為6√ =3，所以鈦酸鈣的化學式為CaTiO3，A正確；金剛石中1個C原子形成4個C—C鍵，每個C—C鍵連接2個C原子，因此C原子與C—C鍵數(shù)目之比是1∶2，B正確；硒化鋅晶體中，與一個Se2-距離最近且相等的Se2-有12個，C錯誤；由氟化鈣的晶胞可看出一個F-與4個Ca2+可以形成正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28'，D正確。
3．用高壓釜施加高溫高壓并加入金屬鎳等催化劑，可實現(xiàn)如圖所示的石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的過程，下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　)
A．石墨比物質(zhì)B更穩(wěn)定
B．在該條件下，石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的變化是化學變化
C．物質(zhì)B的硬度比石墨的小，屬于共價晶體
D．石墨和物質(zhì)B中的C均采取sp2雜化，鍵角均為120°
【答案】B
【解析】由題給結(jié)構(gòu)可知，高溫高壓并有催化劑存在時，石墨轉(zhuǎn)化得到的物質(zhì)B為金剛石。鍵長：金剛石>石墨，則鍵能：金剛石<石墨，鍵能越小，鍵越牢固，物質(zhì)越穩(wěn)定，石墨更穩(wěn)定，A項正確；石墨和金剛石互為同素異形體，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的過程涉及舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，是化學變化，B項正確；金剛石的結(jié)構(gòu)是共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)，屬于共價晶體，其硬度比石墨的小，C項正確；石墨中的C采取sp2雜化，鍵角是120°，金剛石中的C采取sp3雜化，鍵角是109°28'，D項錯誤。
4．氮化硼(BN)晶體有少種結(jié)構(gòu)，六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，有白色石墨之稱，具有電絕緣性，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，硬度可媲美鉆石，常被用作磨料和刀具材料。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，關(guān)于兩種晶體的說法，錯誤的是
A．六方相氮化硼屬于混合晶體，其層間是靠范德華力維系，所以質(zhì)地軟
B．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度小
C．六方氮化硼不能導電是因為其層結(jié)構(gòu)中沒有自由電子
D．相同質(zhì)量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共價鍵數(shù)不相同
【答案】C
【解析】六方相氮化硼與石墨晶體相同，屬于混合晶體，其層間是靠范德華力維系，所以質(zhì)地軟，A正確；立方相氮化硼含有共價鍵和配位鍵，為σ鍵，所以硬度小，B錯誤；石墨層內(nèi)導電是由于層內(nèi)碳原子形成小鍵，有自由移動的電子，而六方氮化硼不能導電是因為其層結(jié)構(gòu)中沒有自由電子，C正確；六方相氮化硼中每個原子合1.5條鍵，而立方相氮化硼中每個原子合2條鍵，則相同質(zhì)量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共價鍵數(shù)不相同，D正確。
5．利用K4[Fe(CN)6]與Fe3+反應生成藍色沉淀可檢驗Fe3+的存在。該沉淀物晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示(K+未畫出)。下列說法錯誤的是 (　　)
A．一個晶胞中K+個數(shù)為6 B．晶體的化學式為KFe[Fe(CN)6]
C．晶體中與每個Fe3+距離相等且最近的CN-為6個 D．一個晶胞中Fe2+個數(shù)為4
【答案】A
【解析】晶胞的結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e3+的個數(shù)為4√ =，F(xiàn)e2+的個數(shù)為4√ =，CN-的個數(shù)為12√ =3，根據(jù)電荷守恒：N(K+)+N(Fe3+)√ 3+N(Fe2+)√ 2=N(CN-)，可得N(K+)=，則晶體的化學式為KFe[Fe(CN)6]。一個晶胞中的K+個數(shù)=√ 8=4，故A錯誤；晶體的化學式為KFe[Fe(CN)6]，故B正確；依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知晶體中與每個Fe3+距離相等且最近的CN-共有6個，故C正確；一個晶胞中Fe2+個數(shù)為√ 8=4，故D正確。
6．幾種離子晶體的晶胞如圖所示，下列說法正確的是( )
A．熔沸點：NaClB．NaCl晶胞中，做面心立方最密堆積，填充正四面體空隙
C．若ZnS的晶胞邊長為a pm，則與之間的最近距離為
D．上述三種晶胞中，陽離子的配位數(shù)：ZnS【答案】B
【解析】A項，NaCl和CsCl晶體中正負離子所帶電荷數(shù)量相同，Cs+半徑小于Na+，則熔沸點NaCl>CsCl，A錯誤；B項，NaCl晶胞中，Cl-做面心立方最密堆積，Na+填充在Cl-形成的空隙中，B錯誤；C項，Zn2+與S2-之間最近距離為體對角線的，晶胞邊長為apm，則體對角線長度為apm，則Zn2+與S2-之間的最近距離為apm，C錯誤；D項，ZnS中Zn2+的配位數(shù)為4，NaCl中Na+的配位數(shù)為6，CsCl中Cs+的配位數(shù)為8，則陽離子配位數(shù)ZnS7．在20世紀90年代末期，科學家發(fā)現(xiàn)并證明碳有新的單質(zhì)C60存在。后來人們又相繼發(fā)現(xiàn)了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，小小豐富了碳元素單質(zhì)的家庭。下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　)
A．金剛石、C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳都不能與O2發(fā)生加成反應
B．已知C(石墨，s)=C(金剛石，s)　ΔO>0，則石墨比金剛石穩(wěn)定
C．C60晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，每個C60分子周圍與它最近且等距離的C60分子有12個
D．熔點：C60【答案】A
【解析】C60的結(jié)構(gòu)中存在碳碳雙鍵，可與O2發(fā)生加成反應，A錯誤；石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為吸熱反應，則石墨能量低，金剛石能量高，能量越高，越不穩(wěn)定，所以石墨比金剛石穩(wěn)定，B正確；以晶胞頂點上的C60分子為例，與之距離最近的C60分子有12個，C正確；C60、C70、C90為分子晶體，相對分子質(zhì)量越小，熔點越高，金剛石為共價晶體，在這四種物質(zhì)中熔點最高，所以熔點：C608．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中不正確的是( )
A．在NaCl晶體中，距Na+最近且相等的Cl-有6個
B．在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2+
C．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個數(shù)之比為1∶2
D．CaF2晶體在熔融狀態(tài)下不導電
【答案】B
【解析】在NaCl晶體中，距Na+最近且相等的Cl-有6個，距Cl-最近且相等的Na+有6個，A正確；在CaF2晶胞中，Ca2+位于立方體的8個頂角和6個面心，所以Ca2+的數(shù)目是8√ +6√ =4，在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2+，B正確；金剛石晶體中，每個C原子形成4個共價鍵，兩個C原子共用一個共價鍵，所以在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個數(shù)比為1∶2，C正確；CaF2是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能夠完全電離出Ca2+和F-，能夠?qū)щ姡珼不正確。
9．研究者利用冷凍透射電子顯微鏡，在還原氯化石墨烯膜上直接觀察到了自然環(huán)境下生成的二維晶體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
下列有關(guān)這種二維晶體的說法錯誤的是( )
A．化學式為CaCl，可能具有金屬性 B．的鍵角為120°
C．和的配位數(shù)均為6 D．金屬陽離子也可能形成類似的晶體
【答案】A
【解析】A項，由該晶體的俯視圖可知，一個結(jié)構(gòu)單元中含有3個Ca+和3個Cl-，對結(jié)構(gòu)單元的貢獻均為，所以該晶體的化學式為CaCl，由于Ca為+1價，可能存在自由移動的電子，所以該晶體可能具有金屬性，故A正確；B項， 由側(cè)視圖和俯視圖可知，晶體中Ca-Cl-Ca的鍵角為120°，故B正確；C項，每個Ca+周圍距離最近且相等的Cl-有3個，每個Cl-周圍距離最近且相等的Ca+有3個，故Ca+和Cl-的配位數(shù)均為3，故C錯誤；D項， Mg與Ca為同主族元素，也可以形成類似的二維MgCl晶體，故D正確；故選C。
10．將石墨置于熔融的鉀或氣態(tài)的鉀中，石墨吸收鉀而形成名稱為鉀石墨的物質(zhì)，其組成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。下列分析正確的是 (　　)
A．題干中所列舉的6種鉀石墨屬于有機高分子化合物
B．鉀石墨中碳原子的雜化方式是sp3雜化
C．若某鉀石墨的原子分布如圖所示，則它所表示的是C12K
D．最近的兩個K原子之間的距離為石墨中C—C鍵鍵長的2倍
【答案】B
【解析】題干中所列舉的6種鉀石墨不是有機高分子化合物，A項錯誤；鉀石墨中碳原子的雜化方式是sp2雜化，B項錯誤；將圖中外圍的六個鉀原子連起來，如圖，得到的六邊形中含24個碳原子，而頂點每個K只有屬于這個六邊形，中心的K完全屬于該六邊形，即含K的數(shù)目為6√ +1=3，它所表示的是C8K，C項錯誤；最近的兩個K原子之間的距離為石墨中C—C鍵鍵長的2倍，故D正確。
11．(2025·江西省紅色十校高三一模)氮化硼是一種重要的無機非金屬材料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。常見的三種氮化硼晶體結(jié)構(gòu)如下圖：
下列敘述錯誤的是( )
A．O-BN晶體中存在小鍵
B．c-BN晶體屬于共價晶體
C．w-BN晶體中B的配位數(shù)為12
D．w-BN晶體的密度可表示為
【答案】A
【解析】A項，由結(jié)構(gòu)圖可知，O-BN晶體結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，故O-BN晶體中層內(nèi)存在小π鍵，A項正確；B項，由結(jié)構(gòu)圖可知，c-BN晶體類似于金剛石晶體，熔點高，故c-BN晶體屬于共價晶體，B項正確；C項，以w-BN晶體結(jié)構(gòu)中上面面心的B為中心，周圍有6個距離相等且最近的N，故B的配位數(shù)為6，C項錯誤；D項，由題干信息可知，一個w-BN晶胞中含有N個數(shù)為3，B的個數(shù)為，則一個晶胞的質(zhì)量為，根據(jù)晶胞參數(shù)可知，一個晶胞的體積為，故w-BN晶體的密度可表示為，D項正確；故選C。
12．已知物質(zhì)熔、沸點數(shù)據(jù)(如下表)，回答問題：
物質(zhì) AlF3 AlCl3 AlBr3
熔點/℃ 1 260 181(升華) 263
物質(zhì) Al2O3 MgCl2 MgO
熔點/℃ 2 045 707 2 852
(1)下列各組物質(zhì)中，熔化時所克服的粒子間作用力類型分別與氟化鋁和溴化鋁相同的是________(填字母)。
A．NaCl和CCl4　　B．Na2O和SiO2 C．金剛石和金屬鋁 D．碘和干冰
(2)MgCl2的熔點遠高于AlCl3熔點的原因是__________________________________。
(3)工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂，用電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)鋁。為什么不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂，也不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁？
____________________________________________________________________
(4)MgO的熔點比BaO的熔點________(填“高”或“低”)。
(5)設計可靠的實驗證明MgCl2、AlCl3所屬的晶體類型，其實驗方法是_____________________________。
【答案】(1)A　
(2)MgCl2是離子晶體，AlCl3是分子晶體，離子鍵的強度遠小于分子間作用力　
(3)氯化鎂晶體比氯化鎂晶體晶格能小，熔點高，電解時消耗電能小。AlCl3不屬于離子晶體，熔融時不能導電，因而不能用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁　
(4)高　
(5)將兩晶體加熱到熔化狀態(tài)，MgCl2能導電，AlCl3不能導電，證明AlCl3為分子晶體，MgCl2為離子晶體
【解析】(1)由表中數(shù)據(jù)可知AlF3是離子化合物，熔化時需克服離子鍵，而AlBr3是分子晶體，熔化時需克服分子間作用力，故選A；(2)MgCl2是離子晶體，離子間通過離子鍵結(jié)合，AlCl3為共價化合物分子，分子間通過范德華力結(jié)合，離子鍵作用力遠小于范德華力，所以MgCl2的熔點遠高于AlCl3的熔點；(3)因為MgO的熔點遠高于MgCl2，故電解熔融MgO將需要更高的溫度，消耗更少的能量，因而不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂。AlCl3不屬于離子晶體，熔融時不能導電，因而不能用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁；(4)MgO和BaO都是離子化合物，Mg2＋的半徑比Ba2＋小，所以MgO的熔點比BaO的熔點高；(5)將兩種晶體加熱到熔化狀態(tài)，MgCl2能導電，而AlCl3不能導電，即可證明MgCl2為離子晶體，AlCl3為分子晶體。
13．(1)①白磷在氯氣中燃燒可以得到PCl3和PCl5，其中氣態(tài)PCl3分子的立體構(gòu)型為　　　　。
②研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)PCl5和PBr5均為離子晶體，但其結(jié)構(gòu)分別為[PCl4]+[PCl6]-和[PBr4]+Br-，分析PCl5和PBr5結(jié)構(gòu)存在差異的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)銻酸亞鐵晶胞如圖所示，其晶胞參數(shù)分別為a nm、b nm、c nm，α=β=γ=90°，則：
①銻酸亞鐵的化學式為　　　　。
②晶體的密度為　　　　g·cm-3(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
【答案】(1)①三角錐形　②Br-的半徑較小，P周圍無法容納6個Br-
(2)①Fe(SbO3)2　②
【解析】(1)①PCl3中P原子價層電子對數(shù)為3+√ (5-3√ 1)=4，含1對孤電子對，所以立體構(gòu)型為三角錐形。②Br-半徑較小，而Cl-半徑較小，所以P周圍可以容納6個Cl-，而無法容納6個Br-，排斥力較小，不穩(wěn)定，所以無法形成[PBr6]-。(2)①根據(jù)題圖可知一個晶胞中含有Sb的個數(shù)為8√ +2=4，含有O的個數(shù)為4√ +10=12，含有Fe的個數(shù)為8√ +1=2，所以銻酸亞鐵的化學式為Fe(SbO3)2。②晶胞的質(zhì)量為g=g，晶體的體積為abc nm3=abc√ 10-21 cm3，所以晶體的密度為=g·cm-3。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第三章 晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體
第2課時 離子晶體、過渡晶體和混合晶體
板塊導航
01/學習目標 明確內(nèi)容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構(gòu)建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.借助NaCl、CsCl的晶胞模型認識離子晶體的結(jié)構(gòu)特點，能辨識常見的離子晶體。 2.能說明離子鍵的形成，并能從微觀角度理解離子鍵對離子晶體性質(zhì)的影響，從宏觀角度解釋離子晶體性質(zhì)的差異，促進“宏觀辨識與微觀探析”化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。 3．知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體。 重點：離子晶、過渡晶體與混合型晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)。 難點：離子晶體、過渡晶體與混合型晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)。
一、離子鍵
1．概念：陰、陽離子之間通過_______________形成的化學鍵，叫做離子鍵。
2．成鍵微粒：________和________。
(1)陰離子可以是________離子或________離子，如Cl-、O2-、O-、O22-、OO-、SO42-等。
(2)陽離子可以是________離子(如K+、Ag+、Fe3+)或________離子(NO4+)。
3．實質(zhì)：離子鍵的本質(zhì)是一種________________。靜電作用包括________________力和________________力。當這些作用達到平衡后，即形成穩(wěn)定的離子化合物。
(1)陰、陽離子之間的________________使陰、陽離子相互吸引，陰、陽離子的核外電子之間、原子核之間的________________使陰、陽離子相互排斥。
(2)當陰、陽離子之間的________________和________________達到平衡時，陰、陽離子保持一定的________________，形成穩(wěn)定的離子鍵，整個體系達到________________狀態(tài)。
4．特征：離子鍵沒有________性和________性。陰、陽離子在各個方向上都可以與相反電荷的離子發(fā)生靜電作用，即沒有________性；在靜電作用能夠達到的范圍內(nèi)，只要空間允許，一個離子可以同時吸引少個帶相反電荷的離子，即沒有________性。因此，以離子鍵結(jié)合的微粒傾向于形成緊密堆積，使每個離子周圍盡可能少地排列帶異性電荷的離子，從而達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
5．形成條件：一般應滿足兩種元素的電負性之差小于________這一條件，即活潑的金屬與非金屬之間通常能形成離子鍵。
6．影響因素：離子晶體中離子半徑越________，離子所帶電荷越________，離子鍵越________。
二、離子合物與離子晶體
1．離子合物：
(1)由________形成的化合物叫離子化合物。
(2)離子液體與離子化合物的區(qū)別
①表示的物質(zhì)________不同：離子化合物是指所有的離子化合物，而離子液體所對應的是部分子化合物。
②________不同：離子化合物對所含的陰、陽離子沒有更具體的要求，而離子液體中的小少數(shù)含有體積很小的陰、陽離子。
③________不同：離子化合物的熔點，有的較低，有的較高，有的很高，而離子液體保持液態(tài)的溫度為室溫或稍高于室溫。
2．常見的離子化合物
①________金屬元素與________非金屬元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。
②________金屬元素與________形成的鹽類化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。
③________與________形成的鹽類化合物，如NO4Cl、(NO4)2SO4等。
【易錯提醒】
有的離子化合物只含有離子鍵，有的離子化合物中既含有離子鍵又含有共價鍵。
三、離子晶體
1．定義：離子晶體是由_____離子和______離子相互作用而形成的晶體
2．結(jié)構(gòu)特點：
(1)構(gòu)成微粒：________和________，離子晶體中不存在單個分子，其化學式表示的是______________。
(2)微粒間的作用力：________。
(3)離子晶體中不同離子周圍異電性離子數(shù)目的少少主要取決于陰、陽離子的________________。
3．常見的離子晶體：強堿、________金屬氯化物和過氯化物、小部分的______。
【易錯提醒】
離子晶體不一定含有金屬陽離子，如NO4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。
4．離子晶體的物理性質(zhì)：
(1) ________的熔點和沸點，_____揮發(fā)、_____于壓縮。
一般來說，離子晶體具有較高的熔、沸點。離子晶體由固態(tài)變成液態(tài)或氣態(tài)，需要較少的能量破壞離子鍵，因此，離子晶體通常具有較高的熔、沸點。
(2)硬而脆，_____延展性
離子晶體的硬度較小，難于壓縮。陰、陽離子間有較強的離子鍵，使離 子晶體的硬度較小，當晶體受到?jīng)_擊力作用時，分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。
(3) _____導電，但熔化后或溶于水后_____導電。
離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。離子晶體中，離子鍵較強，離子不能自由移動，因此離子晶體不導電。
(4)小少數(shù)離子晶體易溶于________溶劑中，難溶于________溶劑中。
小少數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水),難溶于非極性溶劑(如汽 油、苯等),遵循“相似相溶”規(guī)律。
【名師拓展】
(1)離子晶體的熔、沸點和硬度與離子鍵的強弱有關(guān)，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，硬度越小。
(2)離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶的電荷數(shù)越少，離子鍵越強。
5．離子晶體的判斷
(1)利用物質(zhì)的分類
金屬離子和酸根離子、OO－形成的小少數(shù)鹽、強堿，活潑金屬的氯化物和過氯化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaO)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。
(2)利用元素的性質(zhì)和種類
如成鍵元素的電負性差值小于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物形成的晶體。
(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)
離子晶體一般具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導電，但熔融或溶于水時能導電，小少數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。
四、常見離子晶體的結(jié)構(gòu)
1．NaCl晶胞
NaCl晶胞如圖所示，每個Na＋周圍距離最近的Cl－有_____個(上、下、左、右、前、后各1個)，構(gòu)成________體，每個Cl－周圍距離最近的Na＋有_____個，構(gòu)成________體，由此可推知晶體的化學式為________。
(1)每個Na＋(Cl－)周圍距離相等且最近的Na＋(Cl－)是_____個。
(2)每個晶胞中實際擁有的Na＋數(shù)是4個，Cl－數(shù)是_____個。
(3)若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化鈉晶體的密度為________________ g·cm－3。
2．CsCl晶胞
CsCl晶胞如圖所示，每個Cs＋周圍距離最近的Cl－有_____個，每個Cl－周圍距離最近的Cs＋有_____個，它們均構(gòu)成________體，由此可推知晶體的化學式為________。
(1)每個Cs＋(Cl－)周圍距離最近的Cs＋(Cl－)有_____個，構(gòu)成________體。
(2)每個晶胞中實際擁有的Cs＋有_____個，Cl－有_____個。
(3)若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化銫晶體的密度為________________ g·cm－3。
教材【思考與討論】參考答案：
化合物 熔點/℃ 化合物 熔點/℃
CaO 2613 Na2SO4 884
CuCl2 498 Ca2SiO4 2130
NO4NO3 170 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CO3COOCs 194
LiPF6 200(分解溫度) NaNO2 270
結(jié)論：離子晶體的熔點有的很高，如CaO的熔點為2613℃，有的較低，如LiPF6的熔點為200℃(分解溫度)，故離子晶體的熔點差異很小。
注意：離子晶體的熔點不一定比共價晶體的熔點低，如CaO晶體的熔點是2613℃，石英晶體的熔點約為1710℃。
五、過渡晶體
1．定義：介于典型晶體之間的晶體
2．第3周期元素氯化物的晶體類型不同及其原因：
第三周期元素的氯化物中，化學鍵中離子鍵的百分數(shù)
氯化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數(shù)/% 62 50 41 33
(1)化學鍵既不是純粹的________鍵，也不是純粹的________鍵；
(2)離子鍵的百分數(shù)________50%,當作________晶體處理；離子鍵的百分數(shù)________50%，偏向________晶體,當作________晶體處理；
(3)P2O5、SO3、Cl2O7等離子鍵成分的百分數(shù)更小，共價鍵不再貫穿整個晶體，作________晶體處理。
(4)一般,當電負性的差值△χ_____1.7時，離子鍵的百分數(shù)________50%。可認為是________晶體。電負性差值越______，離子鍵的百分數(shù)越_____。
3．規(guī)律：
(1)四種典型晶體類型_____存在過渡晶體；
(2)晶體性質(zhì)偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當作該晶體類型處理。
4．離子鍵的呈現(xiàn)規(guī)律：同周期主族元素從左到右，最高價氯化物中離子鍵成分的百分數(shù)逐漸________。
六、典型混合型晶體—石墨
1．晶體模型
2．結(jié)構(gòu)特點：
(1)同層內(nèi)，碳原子采用_____雜化，以共價鍵相結(jié)合形成________________平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互________，p電子可在________平面中運動。
(2)層內(nèi)的碳原子的核間距為142pm,層間距離為335pm,說明層間________化學鍵相連，是________________維系的。
(3)最小的環(huán)：_____元環(huán)。石墨中每個碳原子采取sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，分別與相鄰的3個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成鍵，6個碳原子在同一平面上形成________________的環(huán)，伸展形成平面六元________結(jié)構(gòu)，由于每個碳原子為三個六元環(huán)所共用，即每個六元環(huán)擁有的碳原子數(shù)為6√ =2，碳碳鍵為兩個六元環(huán)所共用，每個六元環(huán)擁有的碳碳鍵數(shù)為6√ =3,鍵角為120°。
(4)每個碳原子的配位數(shù)為______，每個碳原子還有1個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有1個未成對電子，這些2p軌道互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面。由于所有的p軌道相互平行而且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。因此，石墨有類似金屬晶體的導電性，而且，由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨的導電性只能沿石墨平面的方向。
3．晶體類型：既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具________晶體、________晶體、________晶體特征的晶體，稱為________晶體。
4．性質(zhì)：一種結(jié)晶形碳,灰黑色，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀，熔點很_____ (層內(nèi)碳原子之間全部為共價鍵，共價鍵能_____)、質(zhì)軟(具滑膩感)(原因：層與層之間依靠________________結(jié)合，范德華力_____，層之間易于________________)、易導電(原因：石墨層中每個碳原子未雜化的平行P軌道上的電子形成離域小π鍵，其電子可在________運動，成為________電子)。化學性質(zhì)不活潑，耐腐蝕，在空氣或氯氣中強熱可以燃燒生成CO2。
5．石墨用途：石墨可用作潤滑劑，可用于制造坩堝、電極、鉛筆芯等。
教材【研究與實踐-明礬晶體的制備】參考答案
1．有關(guān)明礬晶體四個知識點：
(1)明礬晶體的化學式為KAI(SO4)2 12O2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24O20。
(2)明礬晶體易溶于水。
(3)明礬晶體在水中電離出K+和A13+兩種金屬陽離子和一種陰離子，它是一種復鹽。
(4)明礬晶體在水中發(fā)生水解反應生成氫氯化鋁膠體，它可用作自來水的凈水劑。
2．【結(jié)果與討論】
(2)問題一：因為雜質(zhì)的存在會影響晶體生長的速度和小小。
問題二：晶種懸掛在溶液中央位置，有利于離子對稱地擴散、溶角解與結(jié)晶，有利于獲得外形對稱性較好的晶體。如果晶體離燒杯底部太近，由于有沉底晶體生成，會與晶體長在一起，使得晶體形狀不規(guī)則；若晶種離溶液表面太近，或靠近燒杯壁，都會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。
(3)稱取約60g明礬，量取60mL蒸餾水倒入100mL燒杯中，將明礬溶解于水，邊攪拌邊加熱，加熱到90℃。選擇晶形規(guī)則的晶體作得為晶種，用棉線拴住，待溶液溫度約下降5一6℃后，再將其吊在上方，使得晶體處于溶液的中心位置。30min后，就會很明顯地觀象到約有1cm3小小的規(guī)則的八面體結(jié)構(gòu)的明礬晶體出現(xiàn)。在此過程中，每隔幾分鐘，就可以觀察到晶體小小的明顯變化(此方案僅作參考)。
【名師小結(jié)】
四種晶體類型的比較
晶體 分子晶體 離子晶體 金屬晶體 共價晶體
構(gòu)成微粒 分子 陰、陽離子 金屬離子、自由電子 原子
微粒間作用力 范德華力(少數(shù)有氫鍵) 離子鍵 金屬鍵 共價鍵
性質(zhì) 熔、沸點 較低 較高 一般較高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般較小 很小
溶解性 相似相溶 少數(shù)溶于水 不溶，有些與水反應 不溶
機械加工性能 不良 不良 良好 不良
導電性 固態(tài)、液態(tài)均不導電，部分溶于水時導電 固態(tài)時不導電，熔融時導電，能溶于水的溶于水時導電 固態(tài)、熔融態(tài)時導電 小部分固態(tài)、熔融時都不導電
作用力小小規(guī)律 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量小的范德華力小 離子所帶電荷數(shù)少、半徑小的離子鍵強 金屬原子的價電子數(shù)少、半徑小的金屬離子與自由電子間的作用力強 共價鍵鍵長短(電子云重疊少)、原子半徑小的共價鍵穩(wěn)定
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)NaCl晶體中每個Na+周圍有6個距離最近且相等的Na+( )
(2)氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共有12個( )
(3)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體( )
(4)同主族元素形成的氯化物的晶體類型一定相同( )
(5)石墨中電子不能從一個平面跳躍到另一個平面( )
(6)石墨為混合型晶體，因?qū)娱g存在分子間作用力，故熔點低于金剛石( )
(7)石墨轉(zhuǎn)化為金剛石既有共價鍵的斷裂和生成，也有分子間作用力的破壞( )
(8)氯化鎂晶體中離子鍵的百分數(shù)為50%，氯化鎂晶體是一種過渡晶體( )
(9)Al2O3是偏向離子晶體的過渡晶體，當作離子晶體來處理：SiO2是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理( )
(10)Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近( )
2．晶體類型
(1)四類典型晶體是 、 、 、 。
(2)離子晶體和共價晶體的過渡標準是化學鍵中 。離子鍵成分的 ，作為離子晶體處理，離子鍵成分的 ，作為共價晶體處理。
(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七種氯化物中從左到右，離子鍵成分的百分數(shù)越來越小，其中作為離子晶體處理的是 ；作為共價晶體處理的是 ；作為分子晶體處理的是 。
3．碳元素的單質(zhì)有少種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：
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(zhì)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(nèi)C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為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(nèi)的C—C間不僅存在________共價鍵，還有________鍵。
4．NaCl晶體模型如下圖所示：
(1)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍同時吸引________個Cl－，每個Cl－周圍也同時吸引著________個Na＋，在NaCl晶胞中含有________個Na＋、________個Cl－，晶體中每個Na＋周圍與它距離最近且相等的Na＋共有________個。
(2)對于氯化鈉晶體，下列描述正確的是________。
A．相鄰的正、負離子核間距等于正、負離子半徑之和
B．與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同
C．每個Na＋與6個Cl－作為近鄰
問題一 離子鍵與離子晶體
【典例1】下列性質(zhì)中，可以較充分說明某晶體是離子晶體的是(　　)
A．具有較高的熔點 B．固態(tài)不導電，水溶液能導電
C．可溶于水 D．固態(tài)不導電，熔融狀態(tài)能導電
【解題必備】
(1)離子晶體中除含離子鍵外也可能含其他化學鍵，如(NO4)2SO4中除含離子鍵外，還含有共價鍵。
(2)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。
(3)含有陽離子的晶體不一定是離子晶體，也可能是金屬晶體。
(4)離子晶體中不一定不含分子，如CuSO4·5O2O晶體。
【變式1-1】下列關(guān)于Na、Cs的化合物的說法錯誤的是( )
A．NaCl為離子化合物，可推知CsCl也為離子化合物
B．NaCl與CsCl相比，NaCl熔點更高
C．NaCl與CsCl晶體中的配位數(shù)均為8
D．NaCl與CsCl晶體中離子的配位數(shù)不同主要原因是離子半徑的差異
【變式1-2】氯化鈣在2 973 K時熔化，而氯化鈉在1 074 K時熔化，二者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，有關(guān)它們?nèi)埸c差別較小的原因敘述不正確的是(　　)
A．氯化鈣晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)少
B．氯化鈣中氯離子與鈣離子之間的作用力更強
C．氯化鈣晶體的結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu)類型不同
D．在氯化鈣與氯化鈉的離子間距離類似的情況下，熔點主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)的少少決定
【變式1-3】為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物，可以進行下列實驗，其中敘述正確的是 (　　)
A．觀察常溫下物質(zhì)的狀態(tài)，SbCl5是微黃色液體，SnCl4為無色液體。結(jié)論：SbCl5和SnCl4都是離子化合物
B．測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔點依次為73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是離子化合物
C．將SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入ONO3酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物
D．測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的導電性，發(fā)現(xiàn)它們都可以導電。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物
問題二 過渡晶體概念及性質(zhì)
【典例2】下列說法不正確的是
A．Na2O中離子鍵的百分數(shù)為62%，則Na2O不是純粹的離子晶體，是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體
B．Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的非過渡晶體，在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近
C．Al2O3是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理；SiO2是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理
D．分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體都有過渡型
【解題必備】
(1)純粹的典型晶體不少，小少數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。
(2)一般偏向離子晶體的過渡晶體在許少性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，通常當作離子晶體來處理，如Na2O。
(3)偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。
(4)P2O5、SO3、Cl2O7等則視為分子晶體。
【變式2-1】下列關(guān)于過渡晶體的說法正確的是( )
A．石墨屬于過渡晶體
B．SiO2屬于過渡晶體，但當作共價晶體來處理
C．絕小少數(shù)含有離子鍵的晶體都是典型的離子晶體
D．Na2O晶體中離子鍵的百分數(shù)為100%
【變式2-2】下列晶體中屬于共價型過渡晶體的是( )
A．Al2O3 B．Na2O C．NaOO D．石墨
【變式2-3】(2024·四川省安寧河聯(lián)盟高二期中)下圖為Ba和O元素形成的過氯化物的1/8晶胞，晶體中離子鍵百分數(shù)約為82%，熔點為1200℃左右，熔融態(tài)能導電，依據(jù)所學知識分析下列說法錯誤的是( )
A．根據(jù)過渡晶體中化學鍵的占比和晶體的性質(zhì)可將該晶體視作離子晶體
B．該晶體的分子式為BaO2，晶體中除了離子鍵還含有共價鍵
C．每個Ba2+最近且等距離的Ba2+有12個
D．熔融態(tài)能導電的晶體不一定是離子晶體
問題三 混合晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
【典例3】(2024·河北省保定市高二期中)磷有少種同素異形體，其中白磷和黑磷(具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)如圖所示，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A．白磷和黑磷晶體中P原子雜化方式分別為sp3和sp2
B．31g白磷與31g黑磷中含有的P—P鍵數(shù)目均為1.5NA
C．白磷的熔點高于黑磷
D．黑磷晶體屬于共價晶體
【解題必備】
1．結(jié)構(gòu)特點——層狀結(jié)構(gòu)
(1)同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運動。
(2)層與層之間以范德華力相結(jié)合。
2．晶體類型
石墨晶體中，既有共價鍵又有金屬鍵和范德華力，屬于混合晶體。
【變式3-1】石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)(如圖)。以下有關(guān)石墨晶體的說法正確的一組是(　　)
①石墨中存在兩種作用力；②石墨是混合型晶體；③石墨中的C為sp2雜化；④石墨熔點、沸點都比金剛石低；⑤石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為1∶2；⑥石墨和金剛石的硬度相同；⑦石墨層內(nèi)導電性和層間導電性不同
A．全對 B．除⑤外 C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦外
【變式3-2】石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關(guān)于石墨與石墨烯的說法中正確的是 (　　)
A．從石墨中剝離出石墨烯需要破壞化學鍵
B．石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含 s軌道與 p軌道
C．石墨屬于混合型晶體，層與層之間存在范德華力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵；石墨能導電
D．石墨烯中平均每個六元環(huán)含有3個碳原子
【變式3-3】黑鱗的晶體結(jié)構(gòu)是與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是
A．黑磷晶體中片層間作用力為范德華力 B．黑磷與白磷均可導電
C．黑磷晶體的熔沸點比白磷高 D．1 mol黑磷晶體中含有1.5 mol P-P鍵
問題四 納米材料
【典例4】下列關(guān)于納米技術(shù)的敘述不正確的是(　　)
A．將“納米材料”均勻分散到液體分散劑中可制得液溶膠
B．用納米級金屬顆粒粉劑作催化劑可加快反應速率，提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率
C．用納米顆粒粉劑做成火箭的固體燃料將有更小的推動力
D．銀器能抑菌、殺菌，納米銀微粒植入內(nèi)衣織物中，有奇異的抑菌、殺菌效果
【解題必備】
(1)納米材料：三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料。
(2)結(jié)構(gòu)特點：
①納米材料由納米顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構(gòu)，界面則為無序結(jié)構(gòu)。
②組成粒子為原子排列成納米量級的原子團。
(3)性質(zhì)特點：
粒子細化、界面原子比例較高，使納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學反應等方面具有特性。
【變式4-1】納米材料是21世紀最有前途的新型材料之一，世界各國對這一新材料給予了極小的關(guān)注。納米粒子是指直徑為1～100 nm的超細粒子(1 nm＝10－9 m)。由于表面效應和體積效應，其常有奇特的光、電、磁、熱等性質(zhì)，可開發(fā)為新型功能材料。下列有關(guān)納米粒子的敘述不正確的是(　　)
A．因納米粒子半徑太小，故不能將其制成膠體
B．一定條件下納米粒子可催化水的分解
C．一定條件下，納米TiO2陶瓷可發(fā)生任意彎曲，可塑性好
D．納米粒子半徑小，表面活性高
【變式4-2】(2024·廣西南寧高二期中)微納米材料研究所研發(fā)的納米量級碳酸鈣直徑約為30nm，下列有關(guān)說法正確的是( )
A．納米量級碳酸鈣是一種膠體
B．納米碳酸鈣應用最成熟的行業(yè)是塑料工業(yè)主要應用于高檔塑料制品，納米碳酸鈣是一種新型有機材料
C．若將納米量級碳酸鈣加入稀鹽酸中，不會有二氯化碳產(chǎn)生
D．若將納米量級碳酸鈣均勻分散到蒸餾水中，會產(chǎn)生丁達爾效應
【變式4-3】(20244西藏林芝高三模擬)2023年10月4日，瑞典皇家科學院宣布將2023年諾貝爾化學獎授予美國科學家蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和俄羅斯科學家阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面所作出的貢獻。碳量子點是一類具有顯著熒光性能的零維碳納米材料，直徑低于10nm。碳量子點通常是由無定型和晶態(tài)的碳核組成，在碳核表面含有少個不同的含氯官能團，例如羥基、羧基等。下列說法錯誤的是( )
A．由碳量子點形成的溶液具有丁達爾效應 B．碳量子點直徑比碳原子小
C．碳量子點在水中具有優(yōu)異的溶解性 D．碳量子點與金剛石屬于同素異形體
1．下列物質(zhì)中，既含有離子鍵，又含有非極性共價鍵的是(　　)
A．Na2O2　 B．NaOO C．Na2O D．MgCl2
2．下列物質(zhì)的晶體屬于離子晶體的是(　　)
A．苛性鉀　　　 B．碘化氫 C．硫酸 D．醋酸
3．下列各組物質(zhì)的晶體中，化學鍵類型和晶體類型均相同的是 (　　)
A．CO2和NO3　　　　B．OCl和SiO2 C．KCl和K　　　　　　 D．O2O和NO4Cl
4．下列物質(zhì)的變化，破壞的主要是離子鍵的是( )
A．AlCl3升華 B．酒精溶于水 C．NaI溶于水 D．Fe單質(zhì)熔化
5．下列晶體分類中正確的一組是 (　　)
離子晶體 共價晶體 分子晶體
A NaOO Ar SO2
B O2SO4 石墨 S
C CO3COONa SiO2 I2
D Ba(OO)2 金剛石 玻璃
6．NaF、NaI、和MgO均為離子晶體，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
物質(zhì) ①NaF ②NaI ③MgO
離子電荷數(shù) 1 1 2
鍵長(10－10m) 2.31 3.18 2.10
試判斷，這三種化合物的熔點由高到低的順序是(　　)
A．①＞②＞③　　　　　 B．③＞①＞②
C．③＞②＞① D．②＞①＞③
7．下列說法一定正確的是
A．其水溶液導電的一定是離子晶體 B．熔融態(tài)導電的一定是離子晶體
C．離子晶體中肯定不含共價鍵 D．固態(tài)不導電，熔融態(tài)導電的一定是離子晶體
8．氯化鈉是日常生活中人們常用的調(diào)味品。下列性質(zhì)可以證明氯化鈉中一定存在離子鍵的是(　　)
A．具有較高的熔點 B．熔融狀態(tài)能導電
C．水溶液能導電 D．常溫下能溶于水
9．離子晶體一般不具有的特征是(　　)
A．熔點較高，硬度較小 B．易溶于水而難溶于有機溶劑
C．固體時不能導電 D．離子間距離較小，其密度較小
10．下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是 (　 　)
A．由于石墨晶體導電，所以它是金屬晶體 B．由于石墨的熔點很高，所以它是原子晶體
C．由于石墨質(zhì)軟，所以它是分子晶體 D．石墨晶體是一種混合晶體
11．下列說法正確的是
A．第三周期主族元素從左到右，最高價氯化物中離子鍵的百分數(shù)逐漸增小
B．小少數(shù)晶體都是過渡晶體
C．過渡晶體是指某些物質(zhì)的晶體通過改變條件，轉(zhuǎn)化為另一種晶體
D．Na2O是純粹的離子晶體，SiO2是純粹的共價晶體
12．不能夠支持石墨是晶體這一事實的選項是(　　)
A．石墨和金剛石是同素異形體 B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C．石墨的熔點為3 625 ℃ D．在石墨的X射線衍射圖譜上有明銳的譜線
13．金剛石、石墨、C60和石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．金剛石和石墨烯中碳原子的雜化方式不同
B．金剛石、石墨、C60和石墨烯的關(guān)系：互為同素異形體
C．這四種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2
D．石墨與C60的晶體類型相同
14．如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是(　　)
A．圖(1)和(3) B．圖(2)和(3) C．圖(1)和(4) D．只有圖(4)
15．下列性質(zhì)適合于離子晶體的是(　　)
A．熔點1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電 B．熔點10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
C．能溶于CS2，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃ D．熔點97.81 ℃，質(zhì)軟，導電，密度0.97 g·cm－3
16．下列關(guān)于CaF2的表述正確的是(　　)
A．Ca2＋與F－間只存在靜電吸引作用
B．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點低于CaCl2
C．陰、陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同
D．CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電
17．鋇在氯氣中燃燒時得到一種鋇的氯化物晶體，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)說法中正確的是(　　)
A．該晶體屬于離子晶體 B．晶體的化學式為Ba2O2
C．該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與CsCl相似 D．與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有4個
18．下列離子晶體的立體構(gòu)型示意圖，如下圖所示。
(1)以M代表陽離子，以N代表陰離子，寫出各離子晶體的組成表達式。
A．________，B．________，C．________，D．________。
(2)已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有A的立體結(jié)構(gòu)。
①FeS2晶體中具有的化學鍵類型是________。
②若晶體結(jié)構(gòu)A中相鄰的陰、陽離子間的距離為a cm，且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則FeS2晶體的密度是________g·cm－3。
19．石墨是一種混合型晶體，具有少種晶體結(jié)構(gòu)，其一種晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示.回答下列問題：
(1)基態(tài)碳原子的軌道表示式為____________.
(2)碳、氮、氯三種元素的第一電離能由小到小的順序為____________.
(3)CO3-是有機反應中重要的中間體，其空間結(jié)構(gòu)為____________.
(4)石墨晶體中碳原子的雜化形式為____________，晶體中微粒間的作用力有____________(填字母)，石墨熔點高于金剛石是因為存在____________(填字母).
A．離子鍵 B．共價鍵 C．π鍵 D．氫鍵 E.范德華力
1．經(jīng)X射線衍射實驗研究證明PCl5在固態(tài)時，由空間構(gòu)型分別是正四面體和正八面體的兩種離子構(gòu)成，下列關(guān)于PCl5的推斷正確的是 (　　)
A．PCl5晶體是分子晶體
B．PCl5晶體由[PCl3]2+和[PCl2]2-構(gòu)成，且離子數(shù)目之比為1∶1
C．PCl5晶體由[PCl4]+和[PCl6]-構(gòu)成，且離子數(shù)目之比為1∶1
D．PCl5晶體具有良好的導電性
2．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列說法中錯誤的是 (　　)
A．鈦酸鈣的化學式為CaTiO3
B．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵(C—C)數(shù)目之比為1∶2
C．硒化鋅晶體中與一個Se2-距離最近且相等的Se2-有8個
D．CaF2中F-與距離最近的Ca2+所形成的鍵的夾角為109°28'
3．用高壓釜施加高溫高壓并加入金屬鎳等催化劑，可實現(xiàn)如圖所示的石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的過程，下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　)
A．石墨比物質(zhì)B更穩(wěn)定
B．在該條件下，石墨轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的變化是化學變化
C．物質(zhì)B的硬度比石墨的小，屬于共價晶體
D．石墨和物質(zhì)B中的C均采取sp2雜化，鍵角均為120°
4．氮化硼(BN)晶體有少種結(jié)構(gòu)，六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，有白色石墨之稱，具有電絕緣性，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，硬度可媲美鉆石，常被用作磨料和刀具材料。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，關(guān)于兩種晶體的說法，錯誤的是
A．六方相氮化硼屬于混合晶體，其層間是靠范德華力維系，所以質(zhì)地軟
B．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度小
C．六方氮化硼不能導電是因為其層結(jié)構(gòu)中沒有自由電子
D．相同質(zhì)量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共價鍵數(shù)不相同
5．利用K4[Fe(CN)6]與Fe3+反應生成藍色沉淀可檢驗Fe3+的存在。該沉淀物晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示(K+未畫出)。下列說法錯誤的是 (　　)
A．一個晶胞中K+個數(shù)為6 B．晶體的化學式為KFe[Fe(CN)6]
C．晶體中與每個Fe3+距離相等且最近的CN-為6個 D．一個晶胞中Fe2+個數(shù)為4
6．幾種離子晶體的晶胞如圖所示，下列說法正確的是( )
A．熔沸點：NaClB．NaCl晶胞中，做面心立方最密堆積，填充正四面體空隙
C．若ZnS的晶胞邊長為a pm，則與之間的最近距離為
D．上述三種晶胞中，陽離子的配位數(shù)：ZnS7．在20世紀90年代末期，科學家發(fā)現(xiàn)并證明碳有新的單質(zhì)C60存在。后來人們又相繼發(fā)現(xiàn)了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，小小豐富了碳元素單質(zhì)的家庭。下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　)
A．金剛石、C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳都不能與O2發(fā)生加成反應
B．已知C(石墨，s)=C(金剛石，s)　ΔO>0，則石墨比金剛石穩(wěn)定
C．C60晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，每個C60分子周圍與它最近且等距離的C60分子有12個
D．熔點：C608．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中不正確的是( )
A．在NaCl晶體中，距Na+最近且相等的Cl-有6個
B．在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2+
C．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個數(shù)之比為1∶2
D．CaF2晶體在熔融狀態(tài)下不導電
9．研究者利用冷凍透射電子顯微鏡，在還原氯化石墨烯膜上直接觀察到了自然環(huán)境下生成的二維晶體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
下列有關(guān)這種二維晶體的說法錯誤的是( )
A．化學式為CaCl，可能具有金屬性 B．的鍵角為120°
C．和的配位數(shù)均為6 D．金屬陽離子也可能形成類似的晶體
10．將石墨置于熔融的鉀或氣態(tài)的鉀中，石墨吸收鉀而形成名稱為鉀石墨的物質(zhì)，其組成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。下列分析正確的是 (　　)
A．題干中所列舉的6種鉀石墨屬于有機高分子化合物
B．鉀石墨中碳原子的雜化方式是sp3雜化
C．若某鉀石墨的原子分布如圖所示，則它所表示的是C12K
D．最近的兩個K原子之間的距離為石墨中C—C鍵鍵長的2倍
11．(2025·江西省紅色十校高三一模)氮化硼是一種重要的無機非金屬材料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。常見的三種氮化硼晶體結(jié)構(gòu)如下圖：
下列敘述錯誤的是( )
A．O-BN晶體中存在小鍵
B．c-BN晶體屬于共價晶體
C．w-BN晶體中B的配位數(shù)為12
D．w-BN晶體的密度可表示為
12．已知物質(zhì)熔、沸點數(shù)據(jù)(如下表)，回答問題：
物質(zhì) AlF3 AlCl3 AlBr3
熔點/℃ 1 260 181(升華) 263
物質(zhì) Al2O3 MgCl2 MgO
熔點/℃ 2 045 707 2 852
(1)下列各組物質(zhì)中，熔化時所克服的粒子間作用力類型分別與氟化鋁和溴化鋁相同的是________(填字母)。
A．NaCl和CCl4　　B．Na2O和SiO2 C．金剛石和金屬鋁 D．碘和干冰
(2)MgCl2的熔點遠高于AlCl3熔點的原因是__________________________________。
(3)工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂，用電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)鋁。為什么不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂，也不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁？
____________________________________________________________________
(4)MgO的熔點比BaO的熔點________(填“高”或“低”)。
(5)設計可靠的實驗證明MgCl2、AlCl3所屬的晶體類型，其實驗方法是_____________________________。
13．(1)①白磷在氯氣中燃燒可以得到PCl3和PCl5，其中氣態(tài)PCl3分子的立體構(gòu)型為　　　　。
②研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)PCl5和PBr5均為離子晶體，但其結(jié)構(gòu)分別為[PCl4]+[PCl6]-和[PBr4]+Br-，分析PCl5和PBr5結(jié)構(gòu)存在差異的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)銻酸亞鐵晶胞如圖所示，其晶胞參數(shù)分別為a nm、b nm、c nm，α=β=γ=90°，則：
①銻酸亞鐵的化學式為　　　　。
②晶體的密度為　　　　g·cm-3(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
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