2024-2025学年高二化学人教版同步课件 第三章 第三节 第2课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体

第三节金属晶体与离子晶体高中化学选择性必修2第三章第1课时离子晶体过渡晶体与混合型晶体1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质。2.了解几种典型离子晶体的晶胞结构。3.了解金属晶体与离子晶体的物理性质。学习目标一、离子晶体1.定义阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。例如，氯化钠、氯化铯、氧化镁等晶体都属于离子晶体。例1下列说法中正确的是 （）A.固态能导电的晶体一定是金属晶体B.固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体C.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体D◆对于离子键和离子晶体的理解1.离子键是阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键，这里“静电作用”包括静电引力和静电斥力。2.离子键没有方向性和饱和性，因此离子晶体中阴、阳离子均采用“紧密堆积”方式排列。3.离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键（如NH4Cl、NaOH等）。4.离子晶体在固态时不导电，在受热熔化或溶于水时发生电离，能够导电。5.大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水等），难溶于非极性溶剂（如苯、CCl4等）。例2为了确定SbCl3、SbCl5是否为离子晶体，以下分析正确的是 （）A.常温下，SbCl3、SbCl5均为液体，说明SbCl3和SbCl5都是离子晶体B.SbCl3、SbCl5的熔点依次为73.5℃、2.8℃，说明SbCl3、SbCl5都不是离子晶体C.向SbCl3、SbCl5溶液中，滴入酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明SbCl3、SbCl5都是离子晶体D.SbCl3、SbCl5的水溶液都可以导电，说明SbCl3、SbCl5都是离子晶体B【解析】常温下，SbCl3、SbCl5均为液体，说明二者的熔点较低，则SbCl3和SbCl5都是分子晶体，A项错误；离子晶体具有较高的熔、沸点，SbCl3、SbCl5的熔点依次为73.5℃、2.8℃，说明SbCl3、SbCl5都不是离子晶体，B项正确；向SbCl3、SbCl5溶液中，滴入酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明SbCl3、SbCl5溶于水电离产生Cl-，不能判断SbCl3、SbCl5是不是离子晶体，C项错误；SbCl3、SbCl5的水溶液都可以导电，说明SbCl3、SbCl5溶于水电离产生自由移动的离子，则SbCl3、SbCl5可能是离子晶体，也可能是分子晶体，D项错误。晶体类型晶胞示意图结构特点NaCl型（Li、Na、K和Rb的卤化物，AgF，MgO等）①Na+、Cl-的配位数均为6②每个Na+（Cl-）周围紧邻（距离最近且相等）的Cl-（Na+）构成正八面体③每个Na+（Cl-）周围紧邻的Na+（Cl-）有12个④每个晶胞中含4个Na+、4个Cl-CsCl型（CsBr、CsI、NH4Cl等）①Cs+、Cl-的配位数均为8②每个Cs+（Cl-）周围紧邻的Cl-（Cs+）构成正六面体③每个Cs+（Cl-）周围紧邻的Cs+（Cl-）有6个④每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl-2.离子晶体的简单结构类型例3高温下，超氧化钾晶体（KO2）呈立方体结构。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。则下列有关说法正确的是 （）A.KO2中只存在离子键B.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K+和1个O2-C.晶体中与每个K+距离最近的O2-有6个D.晶体中，0价氧与-2价氧的数目比为2︰1解析：根据题给信息，超氧化钾晶体是面心立方晶体，超氧化钾晶体（KO2）是离子化合物，阴、阳离子分别为O2-、K+，晶体中K+与O2-之间形成的是离子键，O2-中O—O键为共价键。作为面心立方晶体，每个晶胞中含有K+：

×8+

×6=4个，O2-：1+

×12=4个。晶胞中与每个K+距离最近的O2-有6个（上、下、前、后、左、右）。晶胞中K+与O2-个数分别为4、4，所以晶胞中共有8个氧原子，根据电荷守恒-2价氧原子数目为2，0价氧原子数目为8-2=6，故晶体中0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3︰1。C◆判断离子晶体的常用方法1.根据晶体的组成微粒和微粒间的相互作用力判断离子晶体的组成微粒是阴、阳离子，微粒间的相互作用力是离子键。2.根据物质的类别判断金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数盐是离子晶体。3.根据物理性质进行判断固态时不导电，在熔融状态下或水溶液中能导电的晶体（化合物）是离子晶体。例如，NaCl熔融后能电离出自由移动的Na+和Cl-，故能导电。4.根据形成晶体的化合物的类型判断离子化合物形成的晶体一定是离子晶体。例4下列物质的晶体一定属于离子晶体的是 （）A.在水中能电离出离子的物质B.在水中能电离出SO42-的化合物C.在水中能电离出Na+的化合物D.熔融时化学键无变化的化合物C【解析】在水中能电离出离子的物质是电解质，可能是酸、碱、盐等，若为酸，其晶体属于分子晶体，A项错误；在水中能电离出SO42-的化合物可能是硫酸或硫酸盐，若为硫酸，其晶体属于分子晶体，B项错误；在水中能电离出Na+的化合物可能是钠盐或NaOH，其晶体都是离子晶体，C项正确；离子晶体熔融时破坏离子键，若熔融时化学键无变化，则其晶体可能是分子晶体，破坏了分子间作用力，D项错误。

三、石墨——混合型晶体石墨的晶体结构如图所示：

1.晶体结构：平面层状结构。2.最小的环：六元环。3.由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为6×

=2。4.碳碳键为两个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为6×

=3，键角为120°。5.该晶体介于共价晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。如熔点高、硬度小、能导电。6.碳原子采取sp2杂化。例5碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构示意图：

回答下列问题：（1）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化方式分别为

、

。（2）C60属于

晶体，石墨属于

晶体。（3）在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为

；在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为

，该晶体中碳原子数与共价键数之比为

。（4）石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。推测金刚石的熔点

（填“>”“<”或“=”）石墨的熔点。sp2杂化sp3杂化分子混合型32∶3<1∶2解析：（1）金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键（即C原子采取sp3杂化），构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化，形成平面六元环结构。（2）C60的构成微粒是分子，属于分子晶体；石墨晶体有共价键和范德