第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第二課時(shí)離子晶體過渡晶體與混合型晶體強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵4、常見的離子晶體：二、離子晶體5、離子晶體的物理性質(zhì)

具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)：離子晶體中，陰、陽離子間有強(qiáng)烈的相互作用（離子鍵），要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化和沸騰，就需要較多的能量。因此，離子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn)和難揮發(fā)的性質(zhì)。一般說來，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。

離子晶體的硬度較大，難于壓縮。陰陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵，使離子晶體的硬度較大，當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎。

離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，離子不能自由移動(dòng)，即晶體中無自由移動(dòng)的離子，因此，離子晶體不導(dǎo)電。

大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑（如水），難溶于非極性溶劑（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”規(guī)律。當(dāng)把離子晶體放入水中時(shí)，極性水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引作用，使晶體中的離子克服了離子間的作用而電離，變成在水中自由移動(dòng)的離子。6、晶胞類型：NaCl的晶胞示意圖CsCl的晶胞示意圖CaF2的晶胞示意圖思考：氯化鈉晶體中鈉離子和氯離子分別處于晶胞的什么位置？頂點(diǎn)和面心是鈉離子棱上和體心是氯離子晶體的微觀結(jié)構(gòu)NaCl(1)氯化鈉晶體每個(gè)晶胞含鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)：鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比為4、41:1NaClNa+Cl-315624154236每個(gè)Cl-

周圍與之最接近且距離相等的Na+共有6個(gè)，每個(gè)Cl-周圍與它最近且等距的Cl-有12個(gè)。

這幾個(gè)Na+在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為正八面體

NaCl晶體中離子的配位數(shù)配位數(shù)配位數(shù)：一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目銫離子氯離子

氯化銫晶胞中氯離子和銫離子分別處于晶胞的什么位置？氯離子位于頂點(diǎn)，銫離子位于體心。(2)氯化銫晶體CsCl晶體的結(jié)構(gòu)四類晶體的比較比較項(xiàng)目晶體類型離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體的粒子陰、陽離子原子分子金屬陽離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價(jià)鍵范德華力(有的含有氫鍵)金屬鍵作用力大小(一般而言)較強(qiáng)很強(qiáng)弱有的較強(qiáng),有的較弱比較項(xiàng)目晶體類型離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體判斷作用力大小的參考數(shù)據(jù)離子電荷數(shù)、離子半徑鍵能、鍵長(與原子半徑相關(guān))組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí),比較相對分子質(zhì)量離子半徑、離子所帶電荷數(shù)熔點(diǎn)較高高低差別較大(汞常溫下為液態(tài),鎢熔點(diǎn)為3410℃)硬度略硬而脆大較小差別較大比較項(xiàng)目晶體類型離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體導(dǎo)熱和導(dǎo)電性不良導(dǎo)體(熔融后或溶于水導(dǎo)電)不良導(dǎo)體不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電)良導(dǎo)體溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水,少數(shù)與水反應(yīng)機(jī)械加工性能不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良(1)離子晶體中除含有離子鍵外,是否含有共價(jià)鍵?提示:離子晶體中除含有離子鍵外,可能含有共價(jià)鍵。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2SO4中均含離子鍵和共價(jià)鍵。(2)離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體嗎?提示:不一定。離子晶體的熔點(diǎn)不一定低于共價(jià)晶體。如MgO是離子晶體,SiO2是共價(jià)晶體,但MgO的熔點(diǎn)高于SiO2的熔點(diǎn)。(3)碳化硅、二氧化碳、碳酸鈉均為含碳化合物,分別屬于哪類晶體?三者的熔點(diǎn)由低到高的順序如何?提示:碳化硅是共價(jià)晶體,二氧化碳是分子晶體,碳酸鈉是離子晶體。熔點(diǎn)由低到高的順序是二氧化碳<碳酸鈉<碳化硅。思考與討論三、過渡晶體與混合型晶體1.過渡晶體離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型，但是，原子間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)，由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的的晶體，也可能介于離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態(tài)，形成過渡晶體。如:第三周期元素的氧化物中，化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)如下表：氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO2Cl2O7離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133都是分子晶體,表明離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)更小

從表中數(shù)據(jù)可見,前四種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵,也不是純粹的共價(jià)鍵,這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價(jià)晶體,而是離子晶體和共價(jià)晶體之間的過渡晶體。通常把偏向離子晶體的過渡晶體當(dāng)作離子晶體,如Na2O等;偏向共價(jià)晶體的過渡晶體當(dāng)作共價(jià)晶體,如Al2O3、SiO2等。2.混合型晶體

石墨中的碳原子是sp2雜化,形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu),因此石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)。層內(nèi)的碳原子通過共價(jià)鍵相連,層間靠范德華力維系。有一個(gè)未參與雜化的2p電子,所有的p軌道相互平行而且相互重疊,使p軌道的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng),所以石墨有類似金屬晶體的導(dǎo)電性。

既有共價(jià)鍵又有范德華力，同時(shí)還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價(jià)晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。(1)石墨屬于混合(過渡)晶體，既有共價(jià)鍵、又有金屬鍵，還有范德華力，兼具有原子晶體、分子晶體、金屬晶體的特征。(2)石墨分層，層間為范德華力，層內(nèi)碳原子通過共價(jià)鍵結(jié)合。各層之間以范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨質(zhì)軟。(3)石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)(如圖所示)，鍵角為120°，在層內(nèi)，每個(gè)碳原子與3個(gè)碳原子形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長相等，鍵角相等(均為120°)；在晶體中，每個(gè)碳原子參與3個(gè)C—C鍵的形成，而每個(gè)碳原子對每個(gè)共價(jià)鍵的貢獻(xiàn)只有一半，故每個(gè)正六邊形平均占有的碳原子數(shù)為碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為石墨晶體的結(jié)構(gòu)四、物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低的比較晶體的熔、沸點(diǎn)受組成晶體的粒子之間的作用力類型和強(qiáng)弱的影響。分子晶體中存在的是分子間作用力，比化學(xué)鍵弱得多，因此其熔、沸點(diǎn)比較低，原子晶體中原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，金屬晶體中是金屬陽離子和自由電子之間形成的金屬鍵，離子晶體中是離子鍵，這些作用都是化學(xué)鍵，比分子間作用力強(qiáng)得多，因此它們的熔、沸點(diǎn)一般比分子晶體要高。但是由于各類化學(xué)鍵又存在強(qiáng)弱的差異，所以又有不同。另外，即使是同一類型的化學(xué)鍵，由于成鍵主體不同，也會存在差異。具體如下：1．不同類型的晶體一般來說，晶體的熔、沸點(diǎn)是：原子晶體>離子晶體>分子晶體。2．同類晶體(1)原子晶體：熔、沸點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的鍵能和鍵長，鍵能越大、鍵長越短，熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：晶體硅<金剛砂(SiC)<金剛石。(2)離子晶體：熔、沸點(diǎn)取決于離子鍵的強(qiáng)弱。一般來說，離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。如KF>KCl>KI，NaCl>MgO。(3)分子晶體：熔、沸點(diǎn)的高低，可通過比較分子間作用力的大小和有無氫鍵的存在來判斷。①分子間作用力：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，其熔、沸點(diǎn)升高。如F2<Cl2<Br2<I2。②氫鍵：物質(zhì)的分子間有氫鍵，其熔、沸點(diǎn)就高。如H2O、H2S、H2Se、H2Te。如按范德華力的影響應(yīng)該是沸點(diǎn)：H2O<H2S<H2Se<H2Te,但由于H2O分子間有氫鍵，以致常溫常壓下，H2O成為液態(tài)。故H2S<H2Se<H2Te<H2O。分子內(nèi)有氫鍵將會使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低。1.金屬在拉成絲或者壓成薄片的過程中,金屬鍵遭到了破壞。(

)2.金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的本質(zhì)不同。(

)3.金屬晶體中自由電子專屬于某個(gè)金屬離子。(

)4.由金屬元素與非金屬元素形成的晶體,屬于離子晶體。(

)5.含有離子的晶體一定是離子晶體。(

)6.離子晶體受熱熔化時(shí)破壞化學(xué)鍵,吸收能量,屬于化學(xué)變化。(

)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√

×××××2.為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物,進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。其中合理、可靠的是(

)A.觀察常溫下的狀態(tài),SbCl5是蒼黃色液體,SnCl4為無色液體。結(jié)論:SbCl5和SnCl4都是離子化合物B.測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔點(diǎn)依次為73.5℃、2.8℃、-33℃。結(jié)論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是離子化合物C.將SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀。結(jié)論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物D.測定SbCl3、SbCl5、SnCl4水溶液的導(dǎo)電性,發(fā)現(xiàn)它們都可以導(dǎo)電。結(jié)論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物B解析:離子晶體中含有離子鍵,離子鍵是陰、陽離子之間強(qiáng)烈的相互作用,故離子晶體往往有較高的熔點(diǎn),A項(xiàng)錯(cuò)而B項(xiàng)正確;滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,只能說明這些物質(zhì)溶于水時(shí)產(chǎn)生了Cl-,有的共價(jià)化合物溶于水時(shí)也能產(chǎn)生Cl-(如HCl),C錯(cuò);有些共價(jià)化合物的水溶液也能導(dǎo)電,如HCl,D錯(cuò)。3.下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.離子晶體在熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電B.在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子C.共價(jià)晶體中一定有非極性共價(jià)鍵D.分子晶體中不一定含有共價(jià)鍵解析:SiO2晶體中只有極性鍵;稀有氣體形成的分子晶體中沒有化學(xué)鍵。C4.下列關(guān)于晶體的說法一定正確的是(

)A.分子晶體中都存在共價(jià)鍵B.CaTiO3晶體(如圖所示)中每個(gè)Ti4+和12個(gè)O2-相緊鄰C.SiO2晶體中每個(gè)硅原子與兩個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合D.金屬晶體的熔點(diǎn)都比分子晶體的熔點(diǎn)高CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)模型(圖中Ca2+、O2-、Ti4+分別位于立方體的體心、面心和頂點(diǎn))B解析:稀有氣體都是單原子分子,它們的晶體中不存在共價(jià)鍵,A項(xiàng)不正確;在題目所給晶體結(jié)構(gòu)模型中,每個(gè)Ti4+周圍有3個(gè)O2-與之相鄰,晶體中每

Ti4+周圍共有3×8×=12個(gè)O2-,B項(xiàng)正確;在SiO2的晶體中Si、O以單鍵相結(jié)合,故每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子相結(jié)合,C項(xiàng)不正確;金屬汞的熔點(diǎn)比I2、蔗糖等分子晶體的熔點(diǎn)低,D項(xiàng)不正確。5.銅在我國有色金屬材料的消費(fèi)中僅次于鋁,被廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)械制造、國防等領(lǐng)域。回答下列問題:(1)基態(tài)銅原子的電子排布式為

;

(2)用X-射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。測定金屬銅的晶體得到以下結(jié)果:晶胞為面心立方最密堆積,邊長為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm-3,則銅晶胞的體積是

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