第3章 第3节 课时2 过渡晶体与混合型晶体 -【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

第2课时　过渡晶体与混合型晶体　四类典型晶体的比较 学习目标 素养解读 1.从化学键变化上认识过渡晶体，理解纯粹的典型晶体在自然界中是不多的。 2．从结构和性质上认识典型的混合型晶体——石墨。 3．了解晶体类型的比较与判断方法 从金属晶体、离子晶体、过渡晶体和混合型晶体的构成微粒及微粒间的作用力角度，准确判断不同的晶体类型，能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质的差异及其原因，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养 任务一　过渡晶体与混合型晶体 　　　　　　　　　　　　　　　　 【情境诱思】 阅读教材内容，思考石墨晶体中存在哪些作用力？为什么说石墨是混合型晶体？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：石墨晶体中层内碳原子间以共价键形成平面六元并环结构，类似共价晶体；层间以分子间作用力结合，类似分子晶体，所以石墨属于混合型晶体。 1．过渡晶体 (1)四种典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。 (2)过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。 ①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 从上表可知，表中的4种氧化物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。 ②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 [提示]离子键的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键的百分数越大。 2．混合型晶体——石墨 (1)结构特点——层状结构 同层内 碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构 层与层之间 靠范德华力维系 石墨的二维结构内 每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面 (2)晶体特点 石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，且有类似金属晶体的导电性。 【提醒】 石墨晶体中层内每个碳原子与3个碳原子形成C—C共价键，而每个碳原子对每个共价键的贡献只有，故每个正六边形平均占有的碳原子数为6×＝2，碳原子个数与C—C键数之比为1∶＝2∶3，即12 g石墨晶体中含C—C σ键为1.5NA。 (3)物理性质 ①导电性：石墨有导电性，而且由于相邻碳原子平面相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿着石墨平面的方向。 ②润滑性：石墨晶体层与层之间存在范德华力，结合力弱，层与层之间可发生相对滑动，使之具有润滑性，可用作润滑剂、铅笔笔芯等。 ③高熔、沸点，质软。 【拓展】 硅酸盐中，链状硅酸根离子中的原子以共价键结合，属于共价晶体。链状的硅酸根离子与钠离子或钙离子等阳离子通过离子键结合，属于离子晶体。所以硅酸盐是离子晶体与共价晶体的混合型晶体。 【易错辨析】 1．四类晶体都有过渡型(√) 2．Al2O3晶体中存在离子键，属于离子晶体(×) 3．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(×) 4．石墨晶体能导电，因此石墨是金属晶体(×) 5．石墨的导电性只能沿石墨平面的方向进行(√) 6．石墨晶体层与层之间距离较大，所以石墨的熔点较低(×) 【对点练】 1．下列关于过渡晶体的说法正确的是(　　) A．石墨属于过渡晶体 B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理 C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体 D．Na2O晶体中离子键的百分数为100% 解析：选B。石墨属于混合型晶体，A项错误；SiO2属于过渡晶体，但一般按共价晶体来处理，B项正确；大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，C项错误；第三周期元素的氧化物为过渡晶体，离子键的百分数小于100%，Na2O晶体中离子键的百分数为62%，D项错误。 2．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图： 下列有关说法正确的是(　　) A．石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3杂化 B．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子 C．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 D．石墨烯具有导电性 解析：选D。石墨烯是平面结构，碳原子的杂化方式为sp2杂化，故A错误；石墨烯中平均每个六元碳环含有2个碳原子，故B错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，不破坏化学键，故C错误；石墨烯具有导电性，故D正确。 任务二　四类典型晶体的比较 【情境诱思】 四种物质的一些性质如下表： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他性质 单质硫 120.5 271.5 — 单质硼 2 300 2 550 硬度大 氯化铝 190 182.7 177.8 ℃升华 苛性钾 300 1 320 晶体不导电，熔融态导电 指出上表中各种物质所属的晶体类型是什么？做出判断的依据是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，为共价晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，为离子晶体。 类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 构成晶体的粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子 粒子间的作用 离子键 共价键 分子间作用力(范德华力、氢键) 金属键 确定作用力强弱的一般判断方法 离子电荷数、半径 键长(原子半径) 组成结构相似时，比较相对分子质量 离子半径、价电子数 熔、沸点 较高 很高 较低 差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 ℃) 硬度 略硬而脆 很大 较小 差别较大 导电性 固体不导电，熔化后或溶于水导电 非导体(个别为半导体) 非导体(部分溶于水发生电离后导电) 电的良导体 溶解性 多数易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水，少数与水反应 机械加工性 不良 不良 不良 优良 延展性 差 差 差 优良 物质类别 金属氧化物、强碱和绝大多数盐 金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅等 气态氢化物、酸、大多数有机物、大多数非金属单质、非金属氧化物(SiO2除外) 金属单质(常温汞除外)、合金 【总结】 晶体类型的判断依据 由上表的具体内容，可由以下几方面进行判断： (1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用力。 (2)依据物质的类别。 (3)依据晶体的熔点高低。 (4)依据晶体的导电性。 (5)依据晶体的硬度和机械性能。 【对点练】 3．石墨与钾蒸气在300 ℃时生成一种石墨间隙化合物，一层石墨一层K，其俯视图如下图所示。石墨间隙化合物同一层内的石墨烯几乎与石墨中的相同，但层与层之间距离比石墨大的多，下列说法不正确的是(　　) A．该石墨间隙化合物的化学式为KC8 B．石墨、上述石墨间隙化合物都属于混合型晶体 C．上述石墨间隙化合物中存在离子键，因此属于离子晶体 D．上述石墨间隙化合物遇水剧烈反应 解析：选C。切出一个最小的重复单元：，该单元包含1个K原子，8个C原子，因此该石墨间隙化合物的化学式为KC8，A项正确。石墨属于混合型晶体；上述石墨间隙化合物既有金属键的特性，又有离子键和范德华力，因此也属于混合型晶体，B项正确、C项错误。上述石墨间隙化合物可认为是石墨间隙中有单质K，因此遇水剧烈反应，D项正确。 4．(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了共价键的作用力；碘的升华，粒子间克服了分子间作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是____________。 (2)下列六种晶体：①CO2　②NaCl　③Na　④Si　⑤CS2　⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为____________(填序号)。 (3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，能形成分子晶体的物质是____________，含有氢键的晶体的化学式是________，属于离子晶体的是____________，属于共价晶体的是________，五种物质的熔点由高到低的顺序是________________________________________________________________________。 (4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下： A．固态时能导电，能溶于盐酸 B．能溶于CS2，不溶于水 C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水 D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃ 试推断它们的晶体类型： C________；D________。 解析：(2)先把六种晶体分类。共价晶体：④、⑥；离子晶体：②；金属晶体：③；分子晶体：①、⑤。由于C原子半径小于Si原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅；CO2和CS2同属于分子晶体，熔点与相对分子质量成正比，故CS2熔点高于CO2；Na在通常状况下是固态，而CS2是液态，CO2是气态，所以Na的熔点高于CS2和CO2；Na在水中即熔化成小球，说明它的熔点较NaCl低。 答案：(1)离子键　SiO2＞KClO3＞I2　(2)①⑤③②④⑥　(3)H2、CO2、HF　HF　(NH4)2SO4　SiC　SiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2　(4)离子晶体　共价晶体 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．下列物质所属晶体类型分类正确的是(　　 ) 选项 A B C D 共价晶体 石墨 生石灰 碳化硅 金刚石 分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰 离子晶体 氮化铝 食盐 明矾 芒硝 金属晶体 铜 汞 铝 铁 答案：D 2．下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是(　　) A．金刚石 B．CsCl C．Al2O3 D．KF 解析：选C。金刚石是典型的共价晶体；CsCl、KF是典型的离子晶体；Al2O3晶体中离子键成分的百分数只有41%，最能体现过渡晶体的结构与性质。 3．根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3的沸点为260 ℃)，判断下列说法错误的是(　　) 晶体 NaCl MgO SiCl4 AlCl3 晶体硼 熔点/℃ 801 2 852 －70 180 2 500 A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B．SiCl4晶体是分子晶体 C．AlCl3晶体是离子晶体 D．晶体硼是共价晶体 解析：选C。根据表中各物质的熔点，判断晶体类型。NaCl和MgO是离子化合物，形成离子晶体，故熔、沸点越高，说明离子键越强，A项正确；SiCl4是共价化合物，熔、沸点较低，为分子晶体，硼为非金属单质，熔、沸点很高，是共价晶体，B、D项正确；AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物，但其晶体熔、沸点较低，应属于分子晶体。 4．下列有关晶体的叙述正确且有因果关系的是(　　) 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A SiO2晶体熔点高、硬度大 SiO2晶体可用于制造光导纤维 B 碘晶体中的 I—I 键能较小 晶体碘沸点低、易升华 C NaCl晶体中Na＋与Cl－个数比为1∶1，CsCl晶体中Cs＋与Cl－个数比也为1∶1 NaCl和CsCl的晶胞结构相同 D 在金刚石和硅晶体中，原子间通过共价键形成空间网状结构 金刚石和硅的晶体类型相同 解析：选D。SiO2晶体熔点高、硬度大与SiO2晶体可用于制造光导纤维无因果关系， A错误；碘晶体中的 I—I 键能较小，导致碘的稳定性较弱，晶体碘之间的范德华力较小才导致I2沸点低、易升华，无因果关系，B错误； NaCl晶体和CsCl晶体的晶胞结构不同， C错误；碳和硅同主族，在金刚石和硅晶体中，原子间通过共价键形成空间网状结构，金刚石和硅的晶体类型相同，都是共价晶体，二者有因果关系，D正确。 5．碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C60、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 (3)C60属于_____晶体，石墨属于_____晶体。 (4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。原因是金刚石中只存在C—C间的______共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。 答案：(1)同素异形体　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合型　(4)σ　σ　π 学科网（北京）股份有限公司 $$