2024-2025學年高二化學(人教版)選擇性必修2 第三章 第三節(jié) 第2課時 過渡晶體與混合型晶體 晶體類型的比較

第2課時過渡晶體與混合型晶體晶體類型的比較［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］1.從化學鍵變化上認識過渡晶體，理解純粹的典型晶體是不多的。2.從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上認識典型的混合型晶體——石墨。3.了解晶體類型的比較與判斷方法。一、過渡晶體與混合型晶體1.過渡晶體常見的四類典型晶體是分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體等，純粹的典型晶體并不多，大多數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過渡晶體。四類晶體都有過渡型。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(shù)如下表所示：氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133由表可知，這4種氧化物晶體中的化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，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過渡晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)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Na2O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Al2O3、SiO2等。P2O5、SO3、Cl2O7都是分子晶體，表明離子鍵成分的百分數(shù)更小了，而且共價鍵不再貫穿整個晶體，而是局限于晶體微觀空間的一個個分子中了。2.混合型晶體——以石墨為例(1)石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)(2)結(jié)構(gòu)特點：①層內(nèi)，碳原子采取sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道相互平行且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動；②層與層之間以范德華力相結(jié)合。(3)晶體類型：石墨中既存在共價鍵，又存在分子間作用力，同時具有類似金屬晶體的導電性。像石墨這樣的晶體，是一種混合型晶體。(4)物理性質(zhì)：熔點高、易導電、質(zhì)軟易滑動。1.石墨晶體中，層內(nèi)C—C的鍵長為142pm，而金剛石中C—C的鍵長為154pm，回答下列問題。(1)熔點：石墨(填“>”“<”或“=”)金剛石。

答案>(2)石墨中C—C的鍵長小于金剛石中C—C的鍵長的原因：。

答案金剛石中只存在C—C間的σ鍵，而石墨中層內(nèi)的C—C間不僅存在σ鍵，還存在大π鍵，電子云重疊程度大，所以C—C間的鍵長短2.石墨晶體中，每個C原子參與個C—C和個六元環(huán)的形成，而每個鍵被個C原子共用，故每一個六元環(huán)平均占有個C原子，C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為。

答案33222∶31.下列說法不正確的是()A.離子鍵和共價鍵沒有明顯界限B.離子晶體和共價晶體沒有明顯界限C.化學鍵中元素電負性差值越大，離子鍵的百分數(shù)越小D.大多數(shù)晶體是四類典型晶體的過渡晶體答案C2.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石墨層與層間靠范德華力維系②石墨的熔點、沸點都比金剛石低③石墨和金剛石的硬度相同④石墨層內(nèi)導電性和層間導電性不同A.全對B.①②C.①④D.②③④答案C解析②不正確，石墨的熔點比金剛石高；③不正確，石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度大。3.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正確的是()A.從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學鍵B.石墨中的碳原子采取sp3雜化C.石墨屬于混合型晶體，層與層之間存在分子間作用力，層內(nèi)碳原子間存在共價鍵，石墨有類似金屬晶體的導電性D.石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有3個碳原子答案C解析石墨晶體中，層與層之間的作用力為分子間作用力，從石墨中剝離石墨烯需要破壞分子間作用力，故A錯誤；石墨中的碳原子采取sp2雜化，故B錯誤；每個C原子為3個環(huán)共有，則石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有的碳原子數(shù)為6×13=2，故D二、晶體類型的比較1.四種晶體的比較晶體類型分子晶體離子晶體金屬晶體共價晶體構(gòu)成微粒分子陰、陽離子金屬陽離子、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大很大溶解性相似相溶多數(shù)溶于水不溶，有些與水反應不溶機械加工性能差差良好差導電性固態(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)時導電大部分固態(tài)、熔融時都不導電2.分類比較晶體的熔、沸點高低的方法(1)不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律共價晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔點差別很大，如鎢、鉑等熔點很高，如鎵、銫等熔點很低，金屬晶體一般不參與比較。(2)共價晶體由共價鍵形成的共價晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高。(3)離子晶體一般地說，陰、陽離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高。(4)分子晶體①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常的高。②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。③組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高。1.下列關(guān)于晶體的敘述正確的是()A.共價晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高B.分子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高C.存在自由電子的晶體一定是金屬晶體，存在陽離子的晶體一定是離子晶體D.離子晶體中可能存在共價鍵，分子晶體中可能存在離子鍵答案A解析共價晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高，A正確；分子晶體中，分子間作用力影響物質(zhì)的熔、沸點，共價鍵影響物質(zhì)的熱穩(wěn)定性，B錯誤；存在自由電子的晶體不一定是金屬晶體，如石墨中也含有自由電子，它是一種混合型晶體，存在陽離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體，C錯誤；離子晶體中可能存在共價鍵，如NaOH晶體屬于離子晶體，其中含有H—O共價鍵，分子晶體中一定不存在離子鍵，D錯誤。2.下列各組物質(zhì)中，按熔、沸點由低到高順序排列正確的是(填字母)。

A.KCl、NaCl、MgOB.金剛石、SiC、硅C.H2O、H2S、H2Se、H2TeD.Na、K、Rb、AlE.CO2、Na、KCl、SiO2F.鈉、鉀、鈉鉀合金答案AE解析A項中離子半徑：K+>Na+>Mg2+、O2-<Cl-，離子所帶電荷數(shù)：K+=Na+<Mg2+、O2->Cl-，離子所帶電荷數(shù)越少，離子半徑越大，熔、沸點越低，正確；B項中鍵長：C—C<Si—C<Si—Si，鍵長越長，熔、沸點越低，錯誤；C項中相對分子質(zhì)量逐漸增大，熔、沸點應該逐漸升高，但水分子間形成氫鍵，導致其熔、沸點較高，錯誤；D項中原子半徑：Al<Na<K<Rb，半徑越大，熔、沸點越低，錯誤；E項中常溫下，CO2為氣體，Na為金屬晶體，KCl為離子晶體，SiO2為共價晶體，正確；F項中合金的熔、沸點低于其任何一種組分金屬，錯誤。3.四種物質(zhì)的一些性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點/℃沸點/℃其他性質(zhì)單質(zhì)硫113445—單質(zhì)硼23003658硬度大氯化鋁190180.0177.8℃升華苛性鉀3611320晶體不導電，熔融態(tài)導電晶體類型：單質(zhì)硫是晶體；單質(zhì)硼是晶體；氯化鋁是晶體；苛性鉀是晶體。

答案分子共價分子離子解析單質(zhì)硫為非金屬單質(zhì)，其熔、沸點都較低，為分子晶體；單質(zhì)硼為非金屬單質(zhì)，其熔、沸點都很高，為共價晶體；氯化鋁為化合物，其熔、沸點都較低，并能在較低溫度下升華，為分子晶體；苛性鉀為化合物，其熔點較高，沸點很高，晶體不導電，熔融態(tài)導電，為離子晶體。晶體類型的判斷方法(1)依據(jù)組成晶體的微觀粒子和粒子間的作用判斷分子間通過分子間作用力形成的晶體屬于分子晶體；由原子通過共價鍵形成的晶體屬于共價晶體；由陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體屬于離子晶體；由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體屬于金屬晶體。(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷①活潑金屬的氧化物(如Na2O、MgO等)、強堿［如KOH、Ba(OH)2等］和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硼、晶體硅等外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、稀有氣體、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。③常見的共價晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硼、晶體硅等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、SiO2等。④金屬單質(zhì)(常溫下除汞外)與合金均屬于金屬晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點判斷離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至幾千攝氏度；共價晶體的熔點高，常在一千至幾千攝氏度；分子晶體的熔點較低，常在數(shù)百攝氏度以下或更低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有熔點相當?shù)偷摹?4)依據(jù)導電性判斷離子晶體在水溶液中和熔融狀態(tài)下都導電；共價晶體一般為非導體，但晶體硅能導電；分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由離子，也能導電；金屬晶體是電的良導體。(5)依據(jù)硬度和機械性能判斷離子晶體硬度較大或略硬而脆；共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有硬度較小的，且具有延展性。課時對點練［分值：100分］(選擇題1~12題，每小題5分，共60分)題組一過渡晶體與混合型晶體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.絕大多數(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B解析石墨屬于混合型晶體，A項錯誤；SiO2屬于過渡晶體，但一般按共價晶體來處理，B項正確；大多數(shù)含有離子鍵的晶體不是典型的離子晶體，而是過渡晶體，C項錯誤；Na2O晶體中離子鍵的百分數(shù)為62%，D項錯誤。2.下列說法不正確的是()A.MgO中離子鍵的百分數(shù)為50%，則MgO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是偏向離子晶體的過渡晶體，在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近C.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Al2O3、SiO2均是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理，C項不正確。3.澤維爾研究發(fā)現(xiàn)，當用激光脈沖照射NaI，使Na+和I-兩核間距為1.0~1.5nm時，呈離子鍵；當兩核靠近約距0.28nm時，呈共價鍵。根據(jù)澤維爾的研究成果能得出的結(jié)論是()A.NaI晶體是過渡晶體B.離子晶體可能含有共價鍵C.NaI晶體中既有離子鍵，又有共價鍵D.共價鍵和離子鍵有明顯的界線答案A解析NaI晶體中的化學鍵既不是純粹的離子鍵也不是純粹的共價鍵，共價鍵和離子鍵沒有明顯的界線。4.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的硬度比石墨的大，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D解析由題給信息可知，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，鍵能越大，鍵越牢固，物質(zhì)越穩(wěn)定，則石墨更穩(wěn)定，A項正確；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；金剛石屬于共價晶體，其硬度比石墨的大，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。5.石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為()A.8B.12C.24D.60答案A解析可選取題圖中6個鉀原子圍成的正六邊形為結(jié)構(gòu)單元，每個鉀原子被3個正六邊形共用，則該結(jié)構(gòu)單元中實際含有的鉀原子數(shù)為6×13+1=3，該六邊形內(nèi)的碳原子數(shù)為24，故鉀原子數(shù)與碳原子數(shù)之比為1∶8題組二晶體類型的比較6.下列物質(zhì)的熔、沸點高低順序中，正確的是()A.晶體鍺>晶體硅>金剛石B.I2>Br2>Cl2>F2C.H2O>NH3>HF>CH4D.金剛石>CsCl>NaCl>鈉答案B解析鹵素單質(zhì)中，相對分子質(zhì)量越大對應單質(zhì)的熔、沸點越高，則熔、沸點為I2>Br2>Cl2>F2，故B正確；離子晶體中，離子所帶電荷數(shù)越多、離子半徑越小，熔、沸點越高，鈉離子、銫離子和氯離子都帶一個單位電荷，且銫離子半徑大于鈉離子，則熔、沸點：NaCl>CsCl，故D錯誤。7.(2024·大同高二月考)碳元素和硅元素為同一主族元素，但它們的氧化物性質(zhì)差異很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金剛石的晶胞類似，下列關(guān)于這四種晶胞的說法正確的是()A.一個干冰晶胞中有4個CO2分子，一個SiO2晶胞中有8個SiO2分子B.干冰中一個CO2分子周圍有6個CO2分子緊鄰C.冰和金剛石熔、沸點都很高，熔化時均破壞共價鍵D.冰中水分子之間由于氫鍵的存在，使其結(jié)構(gòu)與金剛石相似答案D解析CO2分子位于晶胞的面心和頂角，所以1個干冰晶胞中有8×18+6×12=4個CO2分子，SiO2是共價晶體，不存在分子，A錯誤；干冰中1個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰，B錯誤；冰是分子晶體，熔化時破壞分子間作用力，金剛石是共價晶體，熔化時破壞共價鍵，8.下列數(shù)據(jù)是對應物質(zhì)的熔點(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2-17020739208011291190-511723據(jù)此做出的下列判斷錯誤的是()A.鋁的化合物的晶體中有的不是離子晶體B.表中只有BCl3和干冰是分子晶體C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D.不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體答案B解析由表中數(shù)據(jù)分析，AlCl3的熔點很低，不是離子晶體，故A正確；表中氯化鋁、氯化硼和干冰的熔點都較低，是分子晶體，故B錯誤；碳和硅同主族，但氧化物的晶體類型不同，分別屬于分子晶體和共價晶體，故C正確。9.氮化硼(BN)晶體有多種相結(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)，可作高溫潤滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是()A.六方相氮化硼與石墨一樣可以導電B.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大C.兩種晶體均為分子晶體D.六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形答案D解析A項，六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子，所以不導電，錯誤；B項，立方相氮化硼中只含有σ鍵，錯誤；C項，六方相氮化硼是混合型晶體，立方相氮化硼是共價晶體，錯誤；D項，由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成平面三角形，正確。10.下列說法不正確的是()A.石英是由硅原子和氧原子構(gòu)成的共價晶體，每個原子的最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B.Na2O是離子晶體，其溶于水生成NaOH的過程中既有離子鍵的斷裂又有共價鍵的形成C.現(xiàn)代科技已經(jīng)能夠拍到氫鍵的“照片”，直觀地證實了水分子間的氫鍵是一個水分子中的氫原子與另一個水分子中的氧原子間形成的化學鍵D.NH5所有原子的最外層都符合相應的稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)，是既具有離子鍵又具有共價鍵的離子化合物答案C解析石英的主要成分是SiO2，SiO2晶體中一個硅原子與四個氧原子形成4個共價鍵，一個氧原子與兩個硅原子形成2個共價鍵，故每個原子的最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，A正確；Na2O是離子化合物，溶于水生成NaOH的過程中，Na2O中離子鍵斷裂，生成NaOH時有共價鍵的形成，B正確；氫鍵不屬于化學鍵，C錯誤；NH5可寫作NH4H，其所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)，NH5中既有離子鍵又有共價鍵，屬于離子化合物，D正確。11.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，正確認識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，能充分理解掌握其性質(zhì)。下列說法正確的是()A.鍵能：N—N>P—P、N—H>P—H，因此N2H4的沸點大于P2H4的沸點B.熔點：SiCl4<SiF4<SiO2C.1mol氨硼烷(NH3BH3)中σ鍵數(shù)是6NAD.PCl5和PBr5在熔融時的陰離子分別為［PCl6］-和Br-，存在差異的原因是Br-半徑大答案D解析N2H4與P2H4均為分子晶體，沸點與共價鍵強弱無關(guān)，N2H4的沸點大于P2H4的沸點是因為N2H4分子間存在氫鍵，故A錯誤；SiO2為共價晶體，熔點最高，SiCl4和SiF4均為分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔點越高，故熔點：SiCl4>SiF4，故B錯誤；1個氨硼烷(NH3BH3)中含有7個σ鍵，故C錯誤；Br-核外有4個電子層，半徑比Cl-大，故P原子周圍沒有足夠的空間容納6個Br-，則無法形成［PBr6］-，故D正確。12.(2023·廣東佛山期末)利用石墨可以制備性能更優(yōu)異的納米材料。下列說法正確的是()A.石墨屬于分子晶體B.石墨烯中每個六元環(huán)平均占有2個C—CC.過程①需要破壞共價鍵D.過程②碳原子的雜化方式發(fā)生了改變答案D解析石墨屬于混合型晶體，A錯誤；石墨烯中每個六元環(huán)平均占有6×12=3個C—C，B錯誤；過程①需要破壞范德華力，C錯誤；過程②碳原子的雜化方式部分從sp2變成了sp3，D13.(12分)(1)下列六種晶體：①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金剛石，它們的熔點從低到高的順序為(用序號表示)。

(2)A、B、C、D為四種不同類型的晶體，性質(zhì)如下：A固態(tài)時能導電，能溶于鹽酸；B能溶于CS2，不溶于水；C固態(tài)時不導電，液態(tài)時能導電，可溶于水；D固態(tài)、液態(tài)時均不導電，熔點為3500℃。試推斷它們的晶體類型：A.；B.；C.；D.。

答案(1)①⑤③②④⑥(2)金屬晶體分子晶體離子晶體共價晶體解析(1)先把六種晶體分類。共價晶體：④⑥；離子晶體：②；金屬晶體：③；分子晶體：①⑤。由于C原子半徑小于Si原子半徑，所以金剛石的熔點高于晶體硅；CO2和CS2同屬于分子晶體，二者組成與結(jié)構(gòu)相似，熔點高低取決于相對分子質(zhì)量大小，故CS2的熔點高于CO2；Na在通常狀況下呈固態(tài)，而CS2呈液態(tài)，CO2呈氣態(tài)，所以Na的熔點高于CS2和CO2。綜上所述，熔點從低到高的順序為①⑤③②④⑥。(2)A固態(tài)時能導電，能溶于鹽酸，屬于金屬晶體；B能溶于CS2，不溶于水，屬于分子晶體；C固態(tài)時不導電，液態(tài)時能導電，可溶于水，屬于離子晶體；D固態(tài)、液態(tài)時均不導電，熔點為3500℃，屬于共價晶體。14.(14分)(2023·福州高二檢測)碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖所示依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)，它們互為