2025春高二化學(xué)選擇性必修2 （配人教版）第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體

金屬晶體與離子晶體第三節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)學(xué)習(xí)金屬鍵和金屬晶體,能借助金屬晶體的模型說(shuō)明金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其構(gòu)成粒子間的相互作用,能利用金屬鍵、電子氣理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。2.通過(guò)認(rèn)識(shí)離子晶體及離子晶體中粒子間的相互作用,能辨識(shí)常見(jiàn)的離子晶體,明確粒子間的相互作用,能解釋、說(shuō)明離子晶體性質(zhì)的差異。3.通過(guò)認(rèn)識(shí)普遍存在的過(guò)渡晶體及混合型晶體,明確粒子間的相互作用,能辨識(shí)常見(jiàn)的過(guò)渡晶體、混合型晶體(石墨),能解釋石墨晶體性質(zhì),能根據(jù)過(guò)渡晶體及混合型晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)測(cè)其性質(zhì)。任務(wù)分項(xiàng)突破『自主梳理』1.金屬鍵(1)概念:“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的

形成遍布整塊晶體的“

”,被所有原子所共用,從而把所有的金屬原子維系在一起。(2)成鍵粒子:

和

。學(xué)習(xí)任務(wù)1認(rèn)識(shí)金屬鍵與金屬晶體價(jià)電子電子氣金屬陽(yáng)離子自由電子(3)特點(diǎn)。金屬鍵的強(qiáng)度差別很大,如金屬鈉的熔點(diǎn)

、硬度

,熔點(diǎn)最高的金屬是

,硬度最大的金屬是

。2.金屬晶體(1)概念:通過(guò)金屬陽(yáng)離子與

之間的較強(qiáng)作用形成(金屬鍵)的晶體,叫做金屬晶體。金屬晶體中,除了純金屬,還有大量的合金。(2)結(jié)構(gòu):好像很多硬球一層一層很緊密地堆積,每一個(gè)金屬原子的周圍有較多相同的原子圍繞著。較低較小鎢鉻自由電子(3)用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì)。相對(duì)滑動(dòng)排列方式電子氣『互動(dòng)探究』金屬鍵是化學(xué)鍵的一種,主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電作用組合而成。金屬鍵有金屬的很多特性。例如:一般金屬的熔、沸點(diǎn)隨金屬鍵的強(qiáng)度增大而升高。金屬NaMgAl晶體結(jié)構(gòu)示意圖1個(gè)原子緊鄰原子的個(gè)數(shù)(配位數(shù))

熔點(diǎn)/℃97.72648.8660沸點(diǎn)/℃88310902327密度/(g/cm3)0.971.742.7硬度Na<Mg<Al探究金屬鍵對(duì)金屬的物理性質(zhì)的影響問(wèn)題1:根據(jù)材料中晶體結(jié)構(gòu)示意圖,將鈉、鎂、鋁晶體中1個(gè)原子緊鄰原子的個(gè)數(shù)(配位數(shù))填入上表。提示:8,12,12。問(wèn)題2:根據(jù)以上信息推測(cè)金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素有哪些。提示:由于金屬鍵是產(chǎn)生在自由電子(帶負(fù)電)和金屬陽(yáng)離子(帶正電)之間的電性作用,所以金屬陽(yáng)離子的電荷越多、半徑越小,則金屬鍵越強(qiáng)。由于堆積方式影響空間利用率,所以它也是金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素之一。問(wèn)題3:根據(jù)以上分析,試解釋Na、Mg、Al的熔點(diǎn)依次升高、硬度依次增大的原因。提示:Na+、Mg2+、Al3+的電荷數(shù)依次增大,半徑依次減小,金屬鍵依次增強(qiáng)。問(wèn)題4:根據(jù)規(guī)律推測(cè)Li、Na、K、Rb、Cs的熔點(diǎn)高低。提示:Li>Na>K>Rb>Cs。同類型的金屬晶體,它們的熔點(diǎn)由金屬陽(yáng)離子半徑、離子所帶的電荷數(shù)決定,陽(yáng)離子半徑越小、所帶電荷越多,相互作用力就越大,熔點(diǎn)就越高。問(wèn)題5:金屬鍵可以看成是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈相互作用,和共價(jià)鍵類似。金屬鍵有飽和性和方向性嗎?提示:沒(méi)有。金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用,自由電子為整個(gè)金屬的所有陽(yáng)離子所共有,故金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。歸納拓展1.金屬鍵的特征金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。晶體中的電子不專屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬陽(yáng)離子,而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中,因此晶體中存在所有金屬陽(yáng)離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用,這就是金屬鍵,因此金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。2.金屬鍵強(qiáng)弱的比較一般來(lái)說(shuō),金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素原子的半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大,價(jià)電子數(shù)越少,金屬鍵越弱;原子半徑越小,價(jià)電子數(shù)越多,金屬鍵越強(qiáng)。3.金屬鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。如鎢是熔點(diǎn)最高的金屬,鉻是硬度最大的金屬。[拓展]金屬晶體熔點(diǎn)差別較大,一般熔、沸點(diǎn)較高,但有部分熔點(diǎn)較低,如Cs、Hg等。汞在常溫下是液體,熔點(diǎn)很低(-38.9℃),而鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3000℃以上。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬離子與自由電子的作用力強(qiáng)度不同?！侯}組例練』1.如圖是金屬晶體的電子氣理論示意圖,電子氣理論可以用來(lái)解釋金屬的性質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是(

)A.金屬能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)B.金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮釉跓岬淖饔孟孪嗷ヅ鲎?從而發(fā)生熱的傳導(dǎo)C.金屬具有延展性是因?yàn)樵谕饬Φ淖饔孟?金屬陽(yáng)離子各層間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng),但自由電子可以起到潤(rùn)滑的作用,使金屬不會(huì)斷裂D.合金與純金屬相比,由于增加了不同的金屬或非金屬,使電子數(shù)目增多,所以合金的延展性比純金屬的強(qiáng),硬度比純金屬的小√解析:金屬能導(dǎo)電是因?yàn)樽杂呻娮釉谕饧与妶?chǎng)作用下定向移動(dòng),A錯(cuò)誤;金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮釉跓岬淖饔孟屡c金屬原子碰撞,從而發(fā)生熱的傳導(dǎo),B錯(cuò)誤;合金與純金屬相比,由于增加了不同的金屬或非金屬,相當(dāng)于填補(bǔ)了金屬陽(yáng)離子之間的空隙,所以一般情況下合金的延展性比純金屬的弱,硬度比純金屬的大,D錯(cuò)誤。2.下列關(guān)于金屬鍵或金屬的性質(zhì)說(shuō)法正確的是(

)①金屬的導(dǎo)電性是由金屬陽(yáng)離子和自由電子的定向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的②金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用③Na、Mg、Al的熔點(diǎn)依次升高④金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性,金屬中的電子在整個(gè)三維空間運(yùn)動(dòng),屬于整個(gè)金屬⑤金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用,在一定外力作用下,不因形變而消失⑥鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀的⑦溫度越高,金屬的導(dǎo)電性越好⑧金屬鎂的硬度大于金屬鈣的A.①③⑥ B.②④⑤⑦⑧C.③④⑤⑧ D.①②③④⑥⑧√解析:①金屬的導(dǎo)電性是在外加電場(chǎng)的作用下,自由電子發(fā)生定向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,而金屬陽(yáng)離子并沒(méi)有移動(dòng),錯(cuò)誤;②金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的相互作用,并非僅存在靜電吸引作用,錯(cuò)誤;③一般情況下,金屬陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)越多、半徑越小,金屬鍵越強(qiáng),金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大,Na+、Mg2+、Al3+三種離子的半徑依次減小,離子所帶電荷數(shù)依次增多,金屬鍵越來(lái)越強(qiáng),Na、Mg、Al的熔點(diǎn)依次升高,正確;⑤金屬有延展性,金屬鍵不因形變而消失,正確;⑥r(nóng)(Ca)<r(K)且價(jià)電子數(shù)Ca>K,所以金屬鍵Ca>K,故熔、沸點(diǎn)Ca>K,錯(cuò)誤;⑦金屬的導(dǎo)電性隨溫度升高而降低,錯(cuò)誤;⑧因鎂離子的半徑比鈣離子的小而所帶電荷數(shù)相同,金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大,正確。3.鈦鐵基儲(chǔ)氫合金是由鈦、鐵兩種元素組成的金屬間化合物。該合金吸收氫氣后的晶胞如圖甲所示,每個(gè)氫被4個(gè)鈦原子和2個(gè)鐵原子包圍。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.鈦鐵合金屬于金屬晶體,主要作用力為金屬鍵B.未吸收氫氣時(shí),鈦鐵合金的晶胞示意圖為圖乙C.鈦鐵合金中每個(gè)Ti周圍距離最近且等距的Fe有8個(gè)D.圖甲中形成的金屬氫化物的化學(xué)式為T(mén)iFeH2√學(xué)習(xí)任務(wù)2探究離子晶體『自主梳理』1.離子晶體(1)概念:由

和

相互作用而形成的晶體。(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①構(gòu)成粒子:

和

。②粒子間的作用力:

。陽(yáng)離子陰離子陽(yáng)離子陰離子離子鍵化學(xué)式NaClCsCl晶胞晶胞中離子數(shù)目Na+:

Cl-:

Cs+:

Cl-:

2.常見(jiàn)的離子晶體(1)兩種典型離子晶體及其性質(zhì)。4411陽(yáng)離子的配位數(shù)

陰離子的配位數(shù)

熔點(diǎn)/℃802645沸點(diǎn)/℃14131290注:離子晶體的配位數(shù)指一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。(2)大量離子晶體的陰離子或陽(yáng)離子不是單原子離子。如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。6868『互動(dòng)探究』以下是八種物質(zhì)的熔點(diǎn):序號(hào)物質(zhì)熔點(diǎn)/℃①NaF996②NaCl802③NaBr747④NaI660⑤MgO2825⑥CaO2613⑦SrO2430⑧BaO1923探究離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系問(wèn)題1:用手揉捏食鹽,燒烤或爆炒時(shí)加入食鹽未見(jiàn)其熔化,請(qǐng)說(shuō)明氯化鈉具有怎樣的性質(zhì)并解釋其原因。提示:說(shuō)明氯化鈉硬度大、難于壓縮、熔點(diǎn)高;離子晶體中,陰、陽(yáng)離子間有強(qiáng)烈的相互作用(離子鍵),要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化,就需要較多的能量。問(wèn)題2:①～④、⑤～⑧中物質(zhì)的熔點(diǎn)為什么會(huì)逐漸降低?提示:①～④均為離子晶體且離子所帶電荷數(shù)相同,從F-→I-隨著離子半徑的增大,離子鍵減弱,熔點(diǎn)逐漸降低。⑤～⑧均為離子晶體且離子所帶電荷數(shù)相同,從Mg2+→Ba2+隨著離子半徑的增大,離子鍵減弱,熔點(diǎn)逐漸降低。問(wèn)題3:⑤～⑧中物質(zhì)的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于①～④中物質(zhì)的原因是什么?提示:⑤～⑧中物質(zhì)的離子所帶電荷數(shù)高于①～④中的物質(zhì)的離子所帶的電荷數(shù),離子所帶電荷越多,離子鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高。問(wèn)題4:離子晶體的熔點(diǎn)是否都很高?通過(guò)上述分析,你能得出影響離子晶體熔點(diǎn)高低的因素有哪些嗎?其影響規(guī)律是什么?提示:不一定,離子晶體熔點(diǎn)多數(shù)較高。影響離子晶體熔點(diǎn)高低的因素主要有晶體的結(jié)構(gòu)類型、離子所帶電荷數(shù)及離子半徑(離子間的距離)等。類型相似的離子晶體其規(guī)律是離子所帶電荷越多、離子半徑越小,離子晶體的熔點(diǎn)越高。歸納拓展1.離子晶體的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)離子晶體中一定含有陰、陽(yáng)離子,可能含有小分子,晶體的化學(xué)式只表示物質(zhì)的構(gòu)成粒子個(gè)數(shù)比,不是分子式。(2)離子晶體中一定含有離子鍵,也可能含有共價(jià)鍵、氫鍵等其他作用力。(3)離子晶體中離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性,但每個(gè)陰(陽(yáng))離子周圍排列的最鄰近的帶相反電荷的離子數(shù)目都是固定的(配位數(shù)一定)。2.離子晶體的性質(zhì)性質(zhì)原因熔、沸點(diǎn)離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵,要使它由固態(tài)變成液態(tài)或氣態(tài),需消耗較多的能量,所以離子晶體有較高的熔、沸點(diǎn)和難揮發(fā)性。通常情況下,同種類型的離子晶體,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí),部分離子鍵發(fā)生斷裂,導(dǎo)致晶體破碎導(dǎo)電性不導(dǎo)電,但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中,離子鍵較強(qiáng),陰、陽(yáng)離子不能自由移動(dòng),即晶體中無(wú)自由移動(dòng)的離子,因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí),陰、陽(yáng)離子獲得足夠的能量,克服了離子間的相互作用力,成為自由移動(dòng)的離子,在外加電場(chǎng)的作用下,離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時(shí),陰、陽(yáng)離子受到水分子的作用成為自由移動(dòng)的離子(或水合離子),在外加電場(chǎng)的作用下,陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中,難溶于非極性溶劑(如汽油、苯、CCl4)中。當(dāng)把離子晶體放入水中時(shí),水分子對(duì)離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引,使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開(kāi)晶體,變成在水中自由移動(dòng)的離子延展性離子晶體中陰、陽(yáng)離子交替出現(xiàn),層與層之間如果滑動(dòng),同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定,所以離子晶體無(wú)延展性『題組例練』題點(diǎn)一離子晶體結(jié)構(gòu)的分析1.下列關(guān)于氯化銫晶體的敘述不正確的是(

)A.1mol氯化銫中有6.02×1023個(gè)CsClB.氯化銫晶體中,每個(gè)Cs+周圍與它最近且等距離的Cs+有6個(gè)C.氯化銫晶體的硬度較大是由于Cs+和Cl-之間存在著較強(qiáng)的離子鍵D.每個(gè)晶胞中平均含有1個(gè)Cs+和1個(gè)Cl-√解析:在氯化銫晶體中不存在CsCl,只存在Cs+和Cl-,化學(xué)式CsCl表示氯化銫晶體中Cs+和Cl-的個(gè)數(shù)比為1∶1。2.如圖是CaF2晶胞的結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是(

)A.一個(gè)CaF2晶胞中含有8個(gè)F-B.一個(gè)CaF2晶胞中含有8個(gè)Ca2+C.在CaF2晶胞中與Ca2+距離相等且最近的F-有4個(gè)D.在CaF2晶胞中,每個(gè)Ca2+周圍距離最近且等距離的Ca2+有8個(gè)√題點(diǎn)二離子晶體的性質(zhì)辨析3.下列關(guān)于離子晶體性質(zhì)的敘述正確的是(

)A.熔、沸點(diǎn)都較低,易揮發(fā)B.硬度很小,容易變形C.都能溶于有機(jī)溶劑而難溶于水D.熔融態(tài)都能導(dǎo)電√解析:離子晶體中的陰、陽(yáng)離子通過(guò)一種強(qiáng)烈的相互作用——離子鍵結(jié)合在一起,離子鍵的鍵能較大,且極性很強(qiáng),除了有些在極性溶劑中容易斷裂外,其他的必須在高溫下才能斷裂,所以其熔、沸點(diǎn)都較高,不易揮發(fā),硬度很大,不易變形,難溶于有機(jī)溶劑。4.下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是(

)A.離子鍵:NaF>NaCl>NaBrB.硬度:MgO>CaO>BaOC.熔點(diǎn):NaF>MgF2>AlF3D.1個(gè)陰離子周圍等距離且最近的陽(yáng)離子數(shù):CsCl>NaCl√思維建模離子所帶電荷越多,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng)題點(diǎn)三離子晶體的判斷5.下列說(shuō)法不正確的是(

)A.離子晶體可能全部由非金屬元素組成B.離子晶體中除含離子鍵外,還可能含有其他化學(xué)鍵C.金屬元素與非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體D.熔化后能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體√解析:離子晶體中不一定含有金屬離子,如氯化銨晶體,A正確;離子晶體中除含離子鍵外,還可能含有其他化學(xué)鍵,如銨鹽、NaOH、Na2O2等離子晶體中存在離子鍵和共價(jià)鍵,B正確;金屬元素與非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體,如AlCl3為分子晶體,C正確;熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的晶體可能是金屬晶體或離子晶體,D不正確。6.下表給出了四種氯化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。物質(zhì)NaClMgCl2AlCl3CCl4熔點(diǎn)/℃802704193-23沸點(diǎn)/℃1465141218077關(guān)于表中四種氯化物有下列說(shuō)法:①AlCl3在加熱時(shí)可升華②CCl4屬于分子晶體③MgCl2的晶體屬于離子晶體④AlCl3是典型的離子晶體其中正確的是(

)A.①② B.只有③C.①②③ D.全部√解析:根據(jù)各物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)判斷,NaCl和MgCl2是離子晶體,AlCl3和CCl4為分子晶體;AlCl3的沸點(diǎn)低于熔點(diǎn),所以易升華。規(guī)律方法離子晶體的判斷(1)根據(jù)物質(zhì)的分類。金屬離子分別和酸根離子、OH-形成的大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿,活潑金屬的氧化物和過(guò)氧化物(如Na2O和Na2O2),活潑金屬的氫化物(如NaH),活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)根據(jù)元素的性質(zhì)和種類。如成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7的物質(zhì)、金屬元素(特別是活潑的金屬元素,第ⅠA族、第ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素,第ⅥA族、第ⅦA族元素)組成的化合物。(3)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)。離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn),難揮發(fā),硬而脆;固體不導(dǎo)電,但熔融或溶于水時(shí)能導(dǎo)電;大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。學(xué)習(xí)任務(wù)3認(rèn)識(shí)過(guò)渡晶體與混合型晶體『自主梳理』1.過(guò)渡晶體(1)四類典型的晶體:

晶體、

晶體、

晶體和

晶體。(2)過(guò)渡晶體:介于典型晶體之間的晶體。示例:離子晶體和共價(jià)晶體之間的過(guò)渡幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)分子氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133共價(jià)金屬離子說(shuō)明:a.表中4種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵,也不是純粹的共價(jià)鍵,這些晶體只是離子晶體與共價(jià)晶體之間的

。b.偏向離子晶體的過(guò)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(dāng)作離子晶體來(lái)處理,如上表中的

等。同樣,偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體則當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理,如上表中的

、

等。過(guò)渡晶體Na2OAl2O3SiO22.混合型晶體——石墨(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu)。同層內(nèi)碳原子采取

雜化,以共價(jià)鍵(σ鍵)結(jié)合,形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。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(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)。(2)層與層之間以

相結(jié)合。sp2范德華力『互動(dòng)探究』石墨晶體中的碳原子形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)(如圖甲)。因此,石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)的,層內(nèi)的碳原子的核間距為142pm,層間距離為335pm,說(shuō)明層間沒(méi)有化學(xué)鍵相連,是靠范德華力維系的(如圖乙)。石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi),每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3,有一個(gè)未參與雜化的2p電子,它的原子軌道垂直于碳原子平面(如圖丙)。探究石墨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)問(wèn)題1:碳元素形成的單質(zhì)種類繁多,如金剛石、C60、C70、C76、石墨等,根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí),思考它們分別屬于哪種晶體類型。提示:金剛石屬于共價(jià)晶體,C60、C70、C76屬于分子晶體,石墨屬于混合型晶體。問(wèn)題2:石墨具有質(zhì)軟的性質(zhì),可以制作鉛筆芯,如何解釋?提示:石墨是層狀結(jié)構(gòu),層與層之間相隔較遠(yuǎn),只存在范德華力,作用力相對(duì)較弱,所以表現(xiàn)為質(zhì)軟、易滑動(dòng)。問(wèn)題3:同樣是由碳原子構(gòu)成,石墨的熔點(diǎn)為什么比金剛石的還高?提示:石墨中,同層內(nèi)碳原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,每一個(gè)碳原子與周圍3個(gè)碳原子形成3個(gè)共價(jià)鍵,并且在層內(nèi)形成大π鍵,使原子之間離得更近,鍵長(zhǎng)變短,鍵能增大,所以熔點(diǎn)較高。問(wèn)題4:為什么石墨晶體能導(dǎo)電?為什么石墨是混合型晶體?提示:石墨晶體中的碳原子采用sp2雜化,每個(gè)碳原子都有一個(gè)未參與雜化的2p電子,它的原子軌道垂直于碳原子平面(如圖丙所示),這些電子在整個(gè)碳原子平面上運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于金屬晶體中的自由電子,故石墨晶體能導(dǎo)電。石墨晶體中層內(nèi)碳原子間以共價(jià)鍵形成平面結(jié)構(gòu),類似共價(jià)晶體,石墨晶體中所有p軌道相互平行且相互重疊,使p軌道上的電子可以在整個(gè)碳原子平面上運(yùn)動(dòng),因此石墨有類似金屬晶體的導(dǎo)電性,石墨晶體中層與層之間以范德華力相結(jié)合,類似分子晶體,因此石墨屬于混合型晶體。歸納拓展石墨與金剛石的比較物質(zhì)金剛石石墨晶體類型共價(jià)晶體混合型晶體晶體形狀正四面體空間網(wǎng)狀正六邊形平面層狀粒子間作用力共價(jià)鍵共價(jià)鍵、范德華力最小環(huán)形狀和碳原子共面情況六元環(huán),6個(gè)碳原子不共面六元環(huán),6個(gè)碳原子共平面碳原子雜化及每個(gè)碳原子形成的共價(jià)鍵數(shù)sp3,4sp2,3『題組例練』題點(diǎn)一過(guò)渡晶體及其判斷1.下列說(shuō)法正確的是(

)A.第三周期主族元素從左到右,最高價(jià)氧化物中離子鍵的百分?jǐn)?shù)逐漸增大B.大多數(shù)晶體都是過(guò)渡晶體C.過(guò)渡晶體是指某些物質(zhì)的晶體通過(guò)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(jià)晶體√解析:第三周期主族元素從左到右,元素的電負(fù)性逐漸增大,與氧元素的電負(fù)性差值逐漸減小,則最高價(jià)氧化物中離子鍵的百分?jǐn)?shù)逐漸減小,A錯(cuò)誤;純粹的典型晶體不多,大多數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過(guò)渡晶體,B正確;過(guò)渡晶體是介于離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過(guò)渡狀態(tài),C錯(cuò)誤;Na2O、SiO2都不是純粹的典型晶體,而是離子晶體和共價(jià)晶體之間的過(guò)渡晶體,D錯(cuò)誤。2.下列說(shuō)法不正確的是(

)A.MgO中離子鍵的百分?jǐn)?shù)為50%,則MgO不是純粹的離子晶體,是離子晶體與共價(jià)晶體之間的過(guò)渡晶體B.Na2O通常當(dāng)作離子晶體來(lái)處理,因?yàn)镹a2O是偏向離子晶體的過(guò)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(guò)渡晶體,當(dāng)作離子晶體來(lái)處理;SiO2是偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體,當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理D.分子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體和離子晶體都有過(guò)渡型√解析:Al2O3、SiO2均是偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體,當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理,C項(xiàng)不正確。題點(diǎn)二混合型晶體——石墨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.下列有關(guān)石墨晶體的說(shuō)法正確的是(

)①石墨層內(nèi)作用力為共價(jià)鍵,層間作用力為范德華力②石墨是混合型晶體③石墨中的C為sp2雜化④石墨的熔、沸點(diǎn)都比金剛石的低⑤石墨中碳原子個(gè)數(shù)和C—C個(gè)數(shù)之比為1∶3⑥石墨和金剛石的硬度相同⑦石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面的方向A.全部

B.①②③⑦C.僅②③⑦

D.①④⑤√解析:石墨是混合型晶體,石墨層中碳原子靠共價(jià)鍵連接,層與層之間靠范德華力維系,①正確;石墨是混合型晶體,②正確;石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成平面正六邊形結(jié)構(gòu),碳原子的雜化類型為sp2雜化,③正確;石墨中的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比金剛石中的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短,具有的能量更多,所以石墨的熔點(diǎn)比金剛石的高,④錯(cuò)誤;石墨中,一個(gè)碳原子上有3個(gè)單鍵,每個(gè)單鍵被2個(gè)碳原子共用,所以平均每個(gè)碳原子對(duì)應(yīng)1.5個(gè)單鍵,故石墨中碳原子個(gè)數(shù)和C—C個(gè)數(shù)之比為2∶3,⑤錯(cuò)誤;石墨質(zhì)軟,金剛石的硬度大,⑥錯(cuò)誤;石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面的方向,⑦正確。綜上所述,正確的有①②③⑦,B項(xiàng)符合題意。4.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(shuō)法不正確的是(

)A.等質(zhì)量的金剛石和石墨晶體中含有的碳碳鍵數(shù)之比為4∶3B.C60分子對(duì)稱性好,屬于非極性分子C.金剛石熔點(diǎn)高,熔化時(shí)要破壞共價(jià)鍵D.從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學(xué)鍵√解析:1mol金剛石含2mol碳碳鍵,1mol石墨晶體含有1.5mol碳碳鍵,因此等質(zhì)量的金剛石和石墨晶體中含有的碳碳鍵數(shù)之比為4∶3,故A正確;C60分子對(duì)稱性好,屬于非極性分子,故B正確;金剛石含有共價(jià)鍵,因此金剛石熔化時(shí)要破壞共價(jià)鍵,故C正確;石墨晶體中層與層之間是分子間作用力,從石墨中剝離石墨烯需要破壞分子間作用力,不是化學(xué)鍵,故D錯(cuò)誤?！褐R(shí)整合提升』學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù):A組B組C組D組金剛石:>3500Li:181HF:-83NaCl晶體硅:1410Na:98HCl:-144KCl晶體硼:2077K:64HBr:-87RbCl二氧化硅:1722Rb:39HI:-51MgO:2825據(jù)此回答下列問(wèn)題。(1)由上表可知,A組物質(zhì)熔點(diǎn)普遍偏高。①A組物質(zhì)屬于

晶體