2024-2025學(xué)年高二化學(xué)人教版同步課件 第三章 第三節(jié) 第2課時 離子晶體 過渡晶體與混合型晶體

第三節(jié)金屬晶體與離子晶體高中化學(xué)選擇性必修2第三章第1課時離子晶體過渡晶體與混合型晶體1.能用金屬鍵和離子鍵的理論解釋金屬晶體和離子晶體的物理性質(zhì)。2.了解幾種典型離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。3.了解金屬晶體與離子晶體的物理性質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、離子晶體1.定義陰、陽離子在空間呈現(xiàn)周期性重復(fù)排列所形成的晶體。例如，氯化鈉、氯化銫、氧化鎂等晶體都屬于離子晶體。例1下列說法中正確的是 （）A.固態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是金屬晶體B.固態(tài)不能導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體C.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體D.固態(tài)不導(dǎo)電而熔融態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體D◆對于離子鍵和離子晶體的理解1.離子鍵是陰、陽離子通過靜電作用所形成的化學(xué)鍵，這里“靜電作用”包括靜電引力和靜電斥力。2.離子鍵沒有方向性和飽和性，因此離子晶體中陰、陽離子均采用“緊密堆積”方式排列。3.離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價鍵（如NH4Cl、NaOH等）。4.離子晶體在固態(tài)時不導(dǎo)電，在受熱熔化或溶于水時發(fā)生電離，能夠?qū)щ姟?.大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑（如水等），難溶于非極性溶劑（如苯、CCl4等）。例2為了確定SbCl3、SbCl5是否為離子晶體，以下分析正確的是 （）A.常溫下，SbCl3、SbCl5均為液體，說明SbCl3和SbCl5都是離子晶體B.SbCl3、SbCl5的熔點(diǎn)依次為73.5℃、2.8℃，說明SbCl3、SbCl5都不是離子晶體C.向SbCl3、SbCl5溶液中，滴入酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明SbCl3、SbCl5都是離子晶體D.SbCl3、SbCl5的水溶液都可以導(dǎo)電，說明SbCl3、SbCl5都是離子晶體B【解析】常溫下，SbCl3、SbCl5均為液體，說明二者的熔點(diǎn)較低，則SbCl3和SbCl5都是分子晶體，A項錯誤；離子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn)，SbCl3、SbCl5的熔點(diǎn)依次為73.5℃、2.8℃，說明SbCl3、SbCl5都不是離子晶體，B項正確；向SbCl3、SbCl5溶液中，滴入酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明SbCl3、SbCl5溶于水電離產(chǎn)生Cl-，不能判斷SbCl3、SbCl5是不是離子晶體，C項錯誤；SbCl3、SbCl5的水溶液都可以導(dǎo)電，說明SbCl3、SbCl5溶于水電離產(chǎn)生自由移動的離子，則SbCl3、SbCl5可能是離子晶體，也可能是分子晶體，D項錯誤。晶體類型晶胞示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)NaCl型（Li、Na、K和Rb的鹵化物，AgF，MgO等）①Na+、Cl-的配位數(shù)均為6②每個Na+（Cl-）周圍緊鄰（距離最近且相等）的Cl-（Na+）構(gòu)成正八面體③每個Na+（Cl-）周圍緊鄰的Na+（Cl-）有12個④每個晶胞中含4個Na+、4個Cl-CsCl型（CsBr、CsI、NH4Cl等）①Cs+、Cl-的配位數(shù)均為8②每個Cs+（Cl-）周圍緊鄰的Cl-（Cs+）構(gòu)成正六面體③每個Cs+（Cl-）周圍緊鄰的Cs+（Cl-）有6個④每個晶胞中含1個Cs+、1個Cl-2.離子晶體的簡單結(jié)構(gòu)類型例3高溫下，超氧化鉀晶體（KO2）呈立方體結(jié)構(gòu)。如圖所示為超氧化鉀晶體的一個晶胞（晶體中最小的重復(fù)單元）。則下列有關(guān)說法正確的是 （）A.KO2中只存在離子鍵B.超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞含有1個K+和1個O2-C.晶體中與每個K+距離最近的O2-有6個D.晶體中，0價氧與-2價氧的數(shù)目比為2︰1解析：根據(jù)題給信息，超氧化鉀晶體是面心立方晶體，超氧化鉀晶體（KO2）是離子化合物，陰、陽離子分別為O2-、K+，晶體中K+與O2-之間形成的是離子鍵，O2-中O—O鍵為共價鍵。作為面心立方晶體，每個晶胞中含有K+：

×8+

×6=4個，O2-：1+

×12=4個。晶胞中與每個K+距離最近的O2-有6個（上、下、前、后、左、右）。晶胞中K+與O2-個數(shù)分別為4、4，所以晶胞中共有8個氧原子，根據(jù)電荷守恒-2價氧原子數(shù)目為2，0價氧原子數(shù)目為8-2=6，故晶體中0價氧原子與-2價氧原子的數(shù)目比為3︰1。C◆判斷離子晶體的常用方法1.根據(jù)晶體的組成微粒和微粒間的相互作用力判斷離子晶體的組成微粒是陰、陽離子，微粒間的相互作用力是離子鍵。2.根據(jù)物質(zhì)的類別判斷金屬氧化物（如K2O、Na2O2等）、強(qiáng)堿（如NaOH、KOH等）和絕大多數(shù)鹽是離子晶體。3.根據(jù)物理性質(zhì)進(jìn)行判斷固態(tài)時不導(dǎo)電，在熔融狀態(tài)下或水溶液中能導(dǎo)電的晶體（化合物）是離子晶體。例如，NaCl熔融后能電離出自由移動的Na+和Cl-，故能導(dǎo)電。4.根據(jù)形成晶體的化合物的類型判斷離子化合物形成的晶體一定是離子晶體。例4下列物質(zhì)的晶體一定屬于離子晶體的是 （）A.在水中能電離出離子的物質(zhì)B.在水中能電離出SO42-的化合物C.在水中能電離出Na+的化合物D.熔融時化學(xué)鍵無變化的化合物C【解析】在水中能電離出離子的物質(zhì)是電解質(zhì)，可能是酸、堿、鹽等，若為酸，其晶體屬于分子晶體，A項錯誤；在水中能電離出SO42-的化合物可能是硫酸或硫酸鹽，若為硫酸，其晶體屬于分子晶體，B項錯誤；在水中能電離出Na+的化合物可能是鈉鹽或NaOH，其晶體都是離子晶體，C項正確；離子晶體熔融時破壞離子鍵，若熔融時化學(xué)鍵無變化，則其晶體可能是分子晶體，破壞了分子間作用力，D項錯誤。

三、石墨——混合型晶體石墨的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：

1.晶體結(jié)構(gòu)：平面層狀結(jié)構(gòu)。2.最小的環(huán)：六元環(huán)。3.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。4.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°。5.該晶體介于共價晶體、分子晶體、金屬晶體之間，因而具有各種晶體的部分特點(diǎn)。如熔點(diǎn)高、硬度小、能導(dǎo)電。6.碳原子采取sp2雜化。例5碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)示意圖：

回答下列問題：（1）金剛石、石墨烯（指單層石墨）中碳原子的雜化方式分別為

、

。（2）C60屬于

晶體，石墨屬于

晶體。（3）在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為

；在石墨晶體中，平均每個最小的碳原子環(huán)所擁有的化學(xué)鍵數(shù)為

，該晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為

。（4）石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。推測金剛石的熔點(diǎn)

（填“>”“<”或“=”）石墨的熔點(diǎn)。sp2雜化sp3雜化分子混合型32∶3<1∶2解析：（1）金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵（即C原子采取sp3雜化），構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子采取sp2雜化，形成平面六元環(huán)結(jié)構(gòu)。（2）C60的構(gòu)成微粒是分子，屬于分子晶體；石墨晶體有共價鍵和范德