金属晶体与离子晶体（2） 【高效备课精研+知识精讲提升】 高二化学 （人教版2019选择性必修2）

第三节金属晶体与离子晶体第2课时第三章晶体结构与性质晶体类型的比较2过渡晶体与混合型晶体1本节重点本节难点分子晶体共价晶体离子晶体金属晶体我们已经讨论了分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等四类典型晶体。那么，还有其他类型的晶体吗？CO2NaClSiO2Cu过渡晶体钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点探究一NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4观察下图所示的熔点变化并根据所学内容解释：熔点变化的原因。从NaX的构成来看，其构成为活泼金属与较活泼的非金属构成，属于典型的离子晶体。钠的卤化物(NaX)而离子键的强弱，与离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，从F-离子到I-，离子半径增大，离子键强度减弱，故晶体熔点逐渐降低。过渡晶体钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点探究一NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4观察下图所示的熔点变化并根据所学内容解释：熔点变化的原因。根据硅的卤化物(SiX4)的组成能判断其的晶体类型吗？分子晶体？共价晶体？分子晶体熔化时需克服分子间作用力或氢键，熔点较低；共价晶体需克服共价键，熔点较高；由图可知：SiX4为分子晶体。过渡晶体钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点探究一NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4观察下图所示的熔点变化并根据所学内容解释：熔点变化的原因。硅的卤化物属于分子晶体，熔化时，克服分子间作用力，而硅的卤化物组成与结构相似，故相对分子质量越大，分子间作用力越强，所以熔点逐渐升高。硅的卤化物(SiX4)过渡晶体TiF4熔点高于TiCl4

、TiBr4、TiI4

，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，请解释原因探究二观察下图所示的熔点变化并根据所学内容解释：熔点变化的原因。根据所学和实验图像推测：TiF4是离子化合物，熔点较高TiCl4

、TiBr4、TiI4是共价化合物钛的卤化物(TiX4)NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4TiF4TiCl4TiBr4TiI4推测是否正确？为什么由金属元素和非金属元素组成的化合物可能是共价化合物呢？事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数离子晶体中的化学键具有一定的共价键成分。几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的百分数/%62504133离子键的百分数和什么因素有关？过渡晶体电负性差值越大，离子键成分的百分数越高根据表中数据，归纳影响离子键的因素探究三化合物键型离子键的百分数电负性差值CsCl离子键75%3.16―0.79＝2.37HCl极性共价键20%3.16―2.22＝0.94Cl2非极性共价键03.16―3.16＝0过渡晶体NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4TiF4TiCl4TiBr4TiI4根据所学和实验图像推测：TiF4是离子化合物，熔点较高TiCl4

、TiBr4、TiI4是共价化合物钛的卤化物(TiX4)离子化合物分子化合物实验数据钛的电负性Ti1.54Ti1.54Ti1.54Ti1.54卤素的电负性F3.98Cl3.16Br2.96I2.66电负性差值2.441.621.421.12过渡晶体从表格中可知：上述晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7离子键的百分数/%62504133离子键的百分数更小过渡晶体离子晶体共价晶体分子晶体几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7离子键的百分数/%62504133离子键的百分数更小离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。过渡晶体探究四问题1：冶炼铝通常采用电解熔融Al2O3(熔点:2054℃)的方法，为什么不电解熔融态AlCl3(熔点:192.6℃)？资料1氯化铝晶体的导电性随温度变化图资料2氯化铝处于熔融态时，以二聚体的Al2Cl6的形式存在从资料1可知，当温度达到熔点时，AlCl3为液体，电导率几乎变到零，这说明体系中不存在自由移动的离子。结合资料2，AlCl3分子的结构，可知不能用电解熔融态氯化铝来冶炼铝过渡晶体探究四问题2：判断AlCl3的晶体类型资料1氯化铝晶体的导电性随温度变化图资料2氯化铝处于熔融态时，以二聚体的Al2Cl6的形式存在结合资料2，AlCl3分子的结构，熔融态氯化铝为共价化合物，所以其为分子晶体；结合资料1：AlCl3晶体的导电性随温度变化图，在接近熔点时导电性提高，说明体系中存在一定数量的离子，这些离子可以在一定范围内运动，推测固态氯化铝晶体是离子晶体；综合以上两点：AlCl3中的化学键既有一定的离子性，又有一定的共价性，即AlCl3是介于离子晶体和分子晶体之间的过渡晶体。第三周期元素的氯化物及其晶体类型过渡晶体与混合型晶体MgCl2SiCl4SF6离子晶体NaClMgAlSiPS分子晶体Cl2AlCl3过渡晶体分子晶体分子晶体离子晶体金属晶体Na从不同角度观察石墨的结构模型实验测得：石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142pm，层间距离为335pm。混合型晶体石墨的层状结构石墨晶体中的二维平面结构探究四分析石墨晶体的构成微粒及微粒间相互作用，并解释石墨具有导电性和润滑性的原因混合型晶体石墨的层状结构探究四分析石墨晶体的构成微粒及微粒间相互作用，并解释石墨具有导电性和润滑性的原因混合型晶体石墨的层状结构石墨的导电性：因为石墨晶体的层间距离为335pm，远大于正常化学键的键长。说明层与层之间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不可能从一个平面跳跃到另一个平面，故石墨的导电性只能沿着石墨平面的方向石墨的润滑性：因为分子间作用力较弱，层与层之间易于断开而滑动，所以石墨具有润滑性混合型晶体在石墨晶体中既有共价键又带有金属键性质，而层间结合则依靠分子间作用力。所以这是一种十分典型的混合键型单质晶体。概念结构特点——层状结构石墨晶体中，既有

，又有

和

，属于

。晶体类型①同层内，碳原子采用

杂化，以

相结合形成

结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。②层与层之间以

相结合。sp2共价键平面六元并环范德华力共价键金属键范德华力混合型晶体混合型晶体物理性质导电性导热性润滑性纯粹的典型晶体是没有的(

)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键成分的百分数越小(

)在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体，而在分子晶体中共价键仅限于晶体微观空间的一个个分子中(

)四类晶体都有过渡型(

)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3(

)石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行(

)石墨晶体层与层之间距离较大，所以石墨的熔点不高(

)请同学们回顾所学内容，判断下列问题的对与错问题1问题2问题3问题4问题5问题6问题7四种晶体的比较晶体分子晶体离子晶体金属晶体共价晶体构成微粒分子阴、阳离子金属离子、自由电子原子微粒间作用力范德华力(少数有氢键)离子键金属键共价键性质熔、沸点较低较高一般较高很高硬度小略硬而脆一般较大很大溶解性相似相溶多数溶于水不溶，有些与水反应不溶机械加工性能

不良不良良好不良导电性固态、液态均不导电，部分溶于水时导电固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电固态、熔融态时导电大部分固态、熔融时都不导电四种晶体的比较晶体分子晶体离子晶体金属晶体共价晶体构成微粒分子阴、阳离子金属离子、自由电子原子微粒间作用力范德华力(少数有氢键)离子键金属键共价键作用力大小规律组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大离子所带电荷数多、半径小的离子键强金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定晶体类型的判断方法依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断分子间通过

形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。依据物质的分类判断①活泼金属的

(如

、MgO等)、

[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的

是离子晶体。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、_______

、

(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。④

单质(除汞外)与

均属于金属晶体。分子间作用力氧化物Na2O强碱盐类气态氢化物非金属氧化物金属合金晶体类型的判断方法依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。依据导电性判断离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。【例1】四种物质的一些性质如下表：晶体类型：单质硫是_____晶体；单质硼是_____晶体；氯化铝是_____晶体；苛性钾是_____晶体。分子共价分子离子物质熔点/℃沸点/℃其他性质单质硫120.5271.5—单质硼23002550硬度大氯化铝190182.7177.8℃升华苛性钾3001320晶体不导电，熔融态导电【例2】下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是()A.NH3、CH4、NaCl、NaB.H2O、H2S、MgSO4、SO2C.CH4、H2O、NaCl、SiO2D.Li、Na、K、Rb、CsC钙钛矿太阳能电池近年来，钙钛矿太阳能电池凭借制造成本低、效率高等显著优点，迅速成为全球太阳能电池领域的研究热点。钙钛矿电池理论光电转换效率可达26%，接近单晶硅太阳能电池(25.6%)的水平。最新报道的钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到20.1%，远高于多晶硅太阳能电池的光电转换效率(18%)，具有十分广阔的市场应用前景。1.在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是()A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低D.F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高D2.下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是()A.N2O3 B.P2O3C.As2O3 D.Bi2O3A3.某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：根据这些数据分析，属于分子晶体的是()A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2 D.全部

NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃14651418230571600B4.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都与其他三个碳原子相结合。如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A.10 B.18C.24 D.14D5.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是()A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电B.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大C.两种晶体均为分子晶体D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形D6.下列各组物质中，按熔、沸点由低到高顺序排列正确的是