第3章 第3节 第2课时 过渡晶体与混合型晶体-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

085 第2课时过渡晶体与混合型晶体 学习目标 1.通过认识普遍存在的过渡晶体及混合型晶体，明确微粒间的相互作用，能辨识常见的过渡 晶体、混合型晶体（石墨）。 2.能解释石墨晶体性质，能根据过渡晶体及混合型晶体的结构特点预测其性质。 学习任务一：过渡晶体 一必备知识 1.四类典型晶体 晶体、 晶体、 晶体和 晶体。 2.过渡晶体 大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。 第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数如下表所示： 氧化物 Na2O Mgo Al203 Si02 离子键的百分数/% 62 50 41 33 (1)这4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的 也不是纯粹的 (2)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 (3)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 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 等。 (4)P20,、S03、CL,0,等离子键成分的百分数更小，共价键不再贯穿整个晶体，作 晶体 处理。 二自学辨析 1.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体。 () 2.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%，氧化镁晶体是一种过渡晶体。 3.AL,0,是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作 共价晶体来处理。 4.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型。 5.Na,0晶体中离子键的百分数为100%。 () 086 三课堂探究 典例1：(2025·河北高二阶段练习)下列说法正确的是 () A.第三周期主族元素从左到右，最高价氧化物中离子键的百分数逐 渐增大 B.大多数晶体都是过渡晶体 C.过渡晶体是指某些物质的晶体通过改变条件，转化为另一种晶体01)同周期主族元素从左到 D.Na,0是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体 右，最高价氧化物中离子键 成分的百分数逐渐减小，共 命要点归纳0： 价键成分的百分数逐渐 1.晶体处理方式 增加。 离子键的百分数大于50%，当作离子晶体处理：离子键的百分数 小于50%，偏向共价晶体，当作共价晶体处理。 2)四种典型晶体类型都存 2.离子键百分数计算方法 在过渡晶体。 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。一般，当电负性的差值△X>1.7时，离子键 3)晶体性质偏向某一晶体 的百分数大于50%。可认为是离子晶体。 类型的过渡晶体通常当作 对点训练1：(2025·四川省安宁河联盟高二期中) 该晶体类型处理。 下图为Ba和0元素形成的过氧化物的1/8晶胞， 晶体中离子键百分数约为82%，熔点为1200℃左 右，熔融态能导电，依据所学知识分析下列说法错 误的是 ( A.根据过渡晶体中化学键的占比和晶体的性质可将该晶体视作离 子晶体 B.该晶体的分子式为BaO2,晶体中除了离子键还含有共价键 C.每个Ba2+最近且等距离的Ba2+有12个 D.熔融态能导电的晶体不一定是离子晶体 学习任务二：混合型晶体（石墨） 一必备知识 1.石墨晶体的层状结构 ①1)石墨层内碳原子以共价 键（σ键）结合，键能大，具 有共价晶体的性质，所以石 墨熔点很高。 2)石墨层间是靠范德华力 维系的，作用力较弱，层之 石墨晶体中的二维平面结构 石墨的层状结构 石墨结构中未参与杂化的p轨道 间易于断开滑动，具有分子 2.石墨的结构特点0 晶体的性质，所以石墨具有 滑腻性，且质软而脆。 (1)层内碳原子采取sp杂化，以共价键（σ键）结合，形成 (2)层间没有 相连，是靠 维系的。 087 (3)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为 ,有一个未 参与杂化的2p电子，它的原子轨道 于碳原子平面。所 层内有自由移动的电子所 有的p轨道相互平行且 ,p轨道中的电子可在整个碳原 以导电 子平面中运动。 层与层之 3.晶体类型 间有范德 石墨晶体中既有 又有 还有类似金属晶体的 华力 性，属于混合型晶体。 二自学辨析 1.石墨和氧化铝都属于混合型晶体。 2.石墨垂直方向的导电能力大于石墨平面方向的导电能力。 3.石墨转化为金刚石只有共价键的断裂和生成 3)石墨层中每个碳原子未 杂化的平行P轨道上的电 三课堂探究 子形成离域大π键，由于 典例2：(2024·河南信阳高二期末)如图是石墨、足球烯(C0)、金刚 相邻两个层的碳原子相隔 石三种晶体的结构图，下列说法正确的是 ( 较远，电子不能从一个平面 跳跃到另一个平面，其电子 只能在层内运动，具有金属 晶体的性质，所以石墨具有 导电性，且导电性只能沿石 石墨 足球烯 金刚石 墨层平面的方向。 A.这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同 B.这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力都是化学键 2石墨熔点高于金刚石的 C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C一C键数目之比为3：4 解释 石墨中由于大π键的存 D.石墨晶体中C一C键的键长短于金刚石的C一C键，则金刚石比 在，使得层内的C一C间核 石墨稳定 间距更小，键长更短，破坏 要点归纳：石墨与金刚石的比较② 石墨的C一C键更难，需要 金刚石 石墨 提供的能量更多，所以石墨 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 的熔点高于金刚石。 正四面体 正六边形 晶体形状 空间网状 平面层状 微粒间作用力 共价键 共价键、范德华力 最小环形状和碳原子数 6元环、不共平面 6元环、共平面 碳原子杂化及每个碳原子 sp3,4 sp2,3 形成的共价键数 键角 10928' 120° 每个环上共价键数 6x1 1 1 6×2=3 每个环上碳原子数 11 6×12=2 两者关系 同素异形体 088 对点训练2：(2025·河北保定高二期中)磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷（具有与石墨相 似的层状结构)的结构如图所示，设N、为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是() 白磷 黑磷 A.白磷和黑磷晶体中P原子杂化方式分别为sp和sp B.31g白磷与31g黑磷中含有的P一P键数目均为1.5N C.白磷的熔点高于黑磷 D.黑磷晶体属于共价晶体 课堂素养评价 1.(2025·江西高二阶段练习)下列四种氧化物的化学键中离子键成分的百分数最低的是()》 A.Na,O B.MgO C.Al2O3 D.SiO2 2.(2025·河北廊坊高二月考)下表是对应物质的熔点（℃）： BCI AL203 Na2O NaCl AIF AICI 干冰 SiO2 -107 2054 1275 801 1040 194 -57 1723 下列判断正确的是 A.铝的化合物的晶体中都是离子晶体 B.表中只有BCL,和干冰是分子晶体 C.非金属元素的氧化物只能形成相同类型的晶体 D.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 3.(2025·广东广州高二期中)石墨晶体是层状结构（如图）。以下有关石墨 晶体的说法正确的一组是 () ①石墨中存在两种作用力②石墨是混合型晶体③石墨中的C为sp 杂化④石墨熔点、沸点都比金刚石低⑤石墨中碳原子数和C一C键数 之比为1：2⑥石墨和金刚石的硬度相同⑦石墨层内导电性和层间导 电性不同⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2 A.全对 B.除⑤外 C.除①④⑤⑥外 D.除⑥⑦⑧外 4.(2024·湖南长沙高二期末)石墨烯是从石墨材料中剥离 出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。 下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是 () A.从石墨中剥离出石墨烯需要破坏化学键 B.石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp杂化轨道含 子轨道与轨道 石墨 石墨烯晶体 089 C.石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范德华力：层内碳原子间存在共价键：石墨能导电 D.石墨烯中平均每个六元环含有3个碳原子 5.现有几组物质的熔点（℃）数据： A组 B组 C组 D组 金刚石：>3500 Li:181 HF:-83 NaCl:801 晶体硅：1410 Na:98 HC1:-115 KCI:776 晶体硼：2300 K:64 HBr:-89 RbCl:718 二氧化硅：1713 Rb:39 Hl:-51 CsC1:645 据此回答下列问题： (1)A组属于 晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是 (2)B组晶体共同的物理性质是 (填序号)。 ①有金属光泽②易导电③易导热④有延展性 (3)C组中HF的熔点反常是由于 (4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。 ①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>bCl>CsCl,其原因为 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[20] 研究与实践 明矾晶体的制备 研究目的 1.在日常生活中，常见到色彩和外形都很漂亮的晶体，可以通过化学实验方法制备。 2.学习用饱和溶液制备大晶体的方法。 二研究任务 1.查阅资料 资料一晶体生长过程的阶段 晶体生成的一般过程是先生成晶核，而后再逐渐长大，一般认为晶体在液相或气相中的生长有三 个阶段：(1)介质达到过饱和，过冷却阶段；(2)成核阶段；(3)生成阶段。 资料二晶种：在结晶过程中加入的预先自成的晶核（晶体微粒），可以使从晶核成长的晶体达到 均匀一致，从而提高产品的质量。 2.制备明矾晶体的实验步骤 (1)在玻璃杯中放入比室温高10~20℃的水，并加入明矾晶体[KA1(S04)2·12H20],用筷子搅 拌，直到有少量晶体不能再溶解。5.×提示：金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属 阳离子相互碰撞，从而发生热的传导。 三、课堂探究 典例1：A一F是一种强吸电子基团，能使一OH上的H原子具 有更大的活动性，因此酸性：CF3COOH>CH COOH,故A错 误；自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体拥有整齐规则的 几何外形，即晶体的自范性，物理性质上表现各向异性，故B 正确；石墨和金属内都有自由电子，具有导电性，故C正确：金 属的导电性、导热性、延展性都可以用金属键的“电子气理 论”解释，故D正确。 对点训练1：A根据均摊法，Ni原子个数=8×令=1、Cu原子 个数=6×方=3，所以其化学式为NC,放A错误；O的价 层电子排布式为3d4s,属于山s区的元素，故B正确；Ni晶体 为金属晶体，含有阳离子和电子，没有阴离子，故C正确；温度 升高，自由电子的能量增大，无规则运动加剧，自由电子在热 的作用下与金属原子频繁碰撞，影响了自由电子的定向移动， 导电能力减弱，即电导率随温度升高而降低，故D正确。 学习任务二 一、必备知识 1.(2)①阴离子阳离子②离子键共价键、氢键 二、自学辨析 1.×提示：氯化钠晶胞中，位于顶，点的Na与面心的Na的距 离最近，所以每个Na周围有12个距离最近且相等的Na。 2.×提示：氯化铯是离子晶体，由C1和Cs构成其个数比为 1:1,化学式为CsC,不存在CsCl分子。 3.×提示：金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子 晶体，可能是分子晶体，如AlCl3。 4.×提示：A1L是由分子构成的共价化合物，熔融状态不导 电，故不能电解ACL制备铝 三、课堂探究 典例2：D晶体中Y的化合价部分为0，部分为-2价，该晶体 中既存在离子键也存在共价键，属于离子晶体，故A项正确： 由晶胞结构可知，每个X周围有6个紧邻的Y,,每个Y,周 围有6个紧邻的X+,晶体中阴、阳离子配位数均为6，故B项 正确：该晶体的化学式为XY,根据晶胞的结构示意图可知， 其中X的个数为8×8+6×2=4，Y,的个数为12×4+ 1=4,每个晶胞含有4个X和4个Y2,故C项正确；1个晶 胞中含有4个X、8个Y,其中X显+1价，则根据化合物中元 素正、负化合价的代数和为0可知，显-2价的Y的原子有2 个，显0价的Y的原子有6个，晶体中0价Y的原子与-2价 Y的原子的数目之比为3：1，故D项错误。 对点训练2：C金属晶体中只有阳离子没有阴离子，则在所有 晶体中不一定同时存在阴离子和阳离子，故A项错误；氯化钠 晶胞中，与钠离子距离相等且最近的氯离子为上下、左右、前 后共6个，围成正八面体，故B项错误；氯化钠是离子晶体，受 到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎，故C 项正确；由晶胞结构可知，在同一条棱上的Na和Clˉ距离最 近，若晶胞的边长为a,则该晶胞中两个距离最近的Na和 C的核间距为2a,故D项错误。 17 课堂素养评价 1.B晶体和非晶体的本质区别是内部粒子排列的有序性，从而 使晶体在宏观上具有自范性，A正确：金属晶体的熔点不一定 比分子晶体的熔点高，大多数情况下，金属晶体的熔点高于分 子晶体，但也存在例外，例如，汞的熔点为-3887℃，而一些 分子晶体的熔点可能高于这个温度，B错误；干冰、氯化铝均 为分子晶体，两者熔融时所克服的粒子间作用力均为分子间 作用力，C正确；共价晶体中，由于各原子均以共价键相结合， 具有三维骨架结构，因此一般熔点很高，硬度很大，D正确。 2.B金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是 无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整 个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所 共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又 有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。 3.CA为只含分子间作用力的分子晶体，K为含有金属键的 金属晶体，A选项错误；NaCl为只含离子键的离子晶体，HCl 是含有共价键的分子晶体，B选项错误：C0,和H,0均是含有 共价键和分子间作用力的分子晶体，C选项正确：CO2是含有 共价键、分子间作用力的分子晶体，S02是只含共价键的共价 晶体，D选项错误。 4.A图a中所含原子的个数为12×石+2×分+3=6，图b中 所含原子的个数为8×日+6×号=4，图c中所含原子的个 数为8×8+1=2。 5.C NaCl晶体中，每个Na周围最邻近的C1有6个，构成正 八面体，同理，每个C周围最邻近的6个Na也构成正八面 体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl品体中分割出来的结构 图，C项正确。 第2课时过渡晶体与混合型晶体 学习任务一 一、必备知识 1.分子共价金属离子 2.(1)离子键共价键(2)过渡晶体 (3)Na0Al03Si02(4)分子 二、自学辨析 1.×提示：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。 2. 3.×提示：A1,03和S0,都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作 共价晶体来处理。 4.V提示：根据微粒间的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金 属晶体和离子晶体都有过渡型。 5.×提示：N20晶体中的化学键不是纯粹的离子键，离子键 的百分数为62%。 三、课堂探究 典例1：B第三周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增 大，与氧元素的电负性差值逐渐减小，则最高价氧化物中离子 键的百分数逐渐减小，A错误：纯粹的典型晶体不多，大多数 晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体，B正确：过渡晶体是介 于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状 3 态，C错误：Na,O、SiO,都不是纯粹的典型晶体，而是离子晶体 和共价晶体之间的过渡晶体，D错误。 对点训练1：BBaO,晶体中离子键百分数约为82%，则根据过 渡晶体中化学键的占比和晶体的性质可将该晶体视作离子晶 体，A正确；BO2为离子晶体不存在分子，所以没有分子式， 只能叫化学式，B错误；图为Ba和O元素形成的过氧化物的 1/8晶胞，则一个平面内与Ba2+最近且等距离的Ba2+有4个， 所以每个Ba2+最近且等距离的Ba2+有12个，C正确；熔融态 能导电的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体熔融态也能导 电，D正确。 学习任务二 一、必备知识 2.(1)平面六元并环结构(2)化学键范德华力 (3)3垂直相互重叠 3.共价键范德华力导电 二、自学辨析 1.×提示：石墨属于混合型晶体，氧化铝是共价晶体。 2.×提示：电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，其电子只 能在层内运动，导电性只能沿石墨平面的方向。 3.×提示：石墨属于混合型晶体，转化为金刚石时，既有共价 键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏。 三、课堂探究 典例2：C石墨、足球烯(C)、金刚石是碳元素形成的不同的 单质，属于同素异形体，燃烧产物均为C02,故A错误；这三种 物质熔化时，金刚石克服的粒子间作用力是化学键，石墨是混 合型晶体，熔化时既要破坏范德华力，也要破坏化学键，足球 烯是分子晶体，熔化时主要破坏范德华力，故B错误；1ol石 墨所含的C-C键数目为3x分ml= 2mol,1mol金刚石所 含的C-C键数目为4×2mol=2mol,其C-C键数目之比 为3：4，故C正确；石墨晶体中C一C键的键长小于金刚石中 C一C键的键长，石墨晶体中C一C键的键能大于金刚石中 C一C键的键能，则石墨比金刚石稳定，故D错误。 对点训练2：B由题图知，白磷和黑磷中，每个磷原子上均有3 个P一P键和一个孤电子对，故P原子杂化方式均为sp杂 化，A错误；31g白磷与31g黑磷中，磷原子的物质的量均为 1ol,平均每个磷原子形成的P一P键数目相同，均为3，故含 有的P一P键数目均为1.5N。,B正确；黑磷晶品体属于混合型 品体，而白磷属于分子晶体，故白磷的熔点低于黑磷，C错误； 由于黑磷具有与石墨相似的层状结构，石墨为混合型晶体，故 黑磷晶体属于混合型晶体，D错误。 课堂素养评价 1.D电负性差值越大，离子键百分数越大，电负性：Na>Mg> A1>Si,所以上述四种氧化物的化学键中离子键成分的百分 数最低的是SiO2,故合理选项是D。 2.D由题干表格信息可知，A1@3的熔点很低，属于分子晶体， A、B错误：非金属元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如 C0,是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，C错误。 3.C①不正确，石墨中存在三种作用力，一种是范德华力，一种 是共价键，还有一种类似金属键的作用力；②正确；③正确，石 墨中的C为sp2杂化：④不正确，石墨熔点比金刚石高：⑤不 正确，石墨中碳原子数和C一C键数之比为2：3；⑥不正确， -17 石墨质软，金刚石的硬度大：⑦正确：⑧正确，每个六元环完全 占有的碳原子数是6×1/3=2。 4.C石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，层内碳原 子间存在共价键，每个C原子形成3个σ键，且每个C原子为 3个六元环所共有，据此分析解题。石墨晶体中，层与层之间 的作用力为范德华力，从石墨中剥离出石墨烯需要破坏范德 华力，故A错误；石墨中的碳原子采取sp杂化，每个sp杂化 轨道含了轨道与子p轨道，故B错误；石墨属于混合型品 体，层与层之间存在范德华力；层内碳原子间存在共价键：石 墨能导电，故C正确；每个C原子为3个六元环所共有，则石 墨烯中平均每个六元环含有的碳原子数为6×号=2，故D 错误。 5.(1)共价共价键(2)①②③④(3)HF分子间形成氢键 (4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，且r(Na)<r(K*)< r(b)<r(Cs),在离子所带电荷数相同的情况下，离子半 径越小，熔点越高 【解析】(1)A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成， 故为共价晶体，熔化时需克服共价键。(2)B组晶体均为金属 单质，属于金属晶体，金属晶体的物理通性：有金属光泽，易导 电、导热，有延展性。(3)C组物质均属于分子晶体，由于HF 分子间存在氢键，故HF的熔点较高，出现反常。 研究与实践明矾晶体的制备 三、结果与讨论 1.防止影响晶体的生长速度和形状。若含有杂质，就在溶液中 形成多个晶核，显然不利于大晶体的生长。 2.若离烧杯底部太近，由于有沉底晶体生成，会与晶体长在一 起。同样，若离溶液表面太近或靠近烧杯壁，都会产生同样的 结果，使得晶体形状不规则。 3.称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水，倒人100mL烧杯中，将 明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则 的晶体作为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5~6℃后， 再将其吊在上方，使得晶体处于溶液的中心位置。30min后， 就会很明显地观察到约有1cm大小的规则的八面体结构的 明矾晶体出现。且在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶 体大小的明显变化。 典例：(1)2A1+2Na0H+6H,02Na[A1(OH)4]+3H2↑ [A1(OH)4]-+C02=A1(OH)3↓+HCO3 (2)BCD(3)65④ 【解析】(1)步骤I中铝与氢氧化钠反应的化学方程式为 2A1+2Na0H+6H,0=2Na[Al(OH)4]+3H,↑；步骤Ⅱ中 四羟基合铝酸钠溶液与二氧化碳反应的离子方程式为 [A1(OH)4]+C02—A1(OH)3↓+HC0。(2)A项，坩埚 洗净后，需要擦干，否则灼烧时容易使坩埚炸裂，错误：B项， 为了得到纯A山203，需灼烧至恒重，氢氧化铝完全分解，正确； C项，若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳，防止坩埚 遇冷炸裂，正确：D项，热的坩埚取下后放在陶土网上冷却待 用，不能放在桌面上，防止灼伤桌面，正确；E项，为确保称量 准确，灼烧后应冷却后称重，错误。(3)步骤Ⅳ中在培养规则 明矾大晶体过程中，需要配制高于室温10~20℃的明矾饱和 溶液，选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央，自然冷却至室 温，让明矾小晶体逐渐长大。