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第三章　晶体结构与性质
第三节　金属晶体与离子晶体
第2课时　离子晶体　
过渡晶体与混合型晶体
课程标准 核心素养目标
1.能结合实例说明离子晶体中的粒子及其粒子间的相互作用。
2．知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。 1.宏观辨识与微观探析：知道离子键的特点，能以NaCl和CsCl为例解释典型离子化合物的某些性质，并能举例说明不同离子晶体的熔点差异。
2．证据推理与模型认知：知道晶体中粒子间的各种相互作用力，比较四类典型晶体的构成粒子、粒子间的相互作用与物质性质的关系，构建四种晶体结构的认知模型，并应用于分析晶体结构问题。
一、离子晶体
1．离子晶体的概念及性质
(1)概念
离子晶体是由_________和_________相互作用而形成的晶体。通常情况下，离子化合物大都是固体，属于离子晶体。
(2)物理性质
离子晶体的硬度______，难于压缩，具有______的熔点和沸点，在熔融或溶解时可以导电。
阳离子
阴离子
较大
较高
2．典型离子晶体的结构
(1)NaCl晶体的结构
①每个Na＋周围等距离且最近的Cl－有____个，每个Cl－周围等距离且最近的Na＋有____个，故Na＋、Cl－的配位数均为___。
6
6
6
(2)CsCl晶体的结构
①每个Cs＋周围等距离且最近的Cl－有______个，每个Cl－周围等距离且最近的Cs＋有______个，故Cs＋、Cl－的配位数均为______。
②每个CsCl晶胞中含有Cs＋和Cl－个数均为______个。
8
8
8
1
二、过渡晶体与混合型晶体
1．过渡晶体
(1)四类典型晶体包括______晶体、共价晶体、______晶体和______晶体，事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
分子
金属
离子
(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的______键，也不是纯粹的______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______晶体与______晶体之间的过渡晶体。
离子
共价
离子
共价
2．混合型晶体
(1)石墨晶体的层状结构
①石墨不同于金刚石，石墨中碳原子采取_____杂化，形成平面六元并环结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子之间存在_________，层间没有化学键相连，是靠____________维系的。
sp2
共价键
范德华力
②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______电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
③由于所有的p轨道相互______而且相互______，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的_________。
(2)混合型晶体
由于相邻碳原子平面之间相隔较远，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____________的方向。像石墨这样的晶体，是一种混合型晶体。
3
2p
平行
重叠
导电性
石墨平面
◆名师点拨
对于离子晶体的理解
(1)离子晶体的构成粒子是阴离子和阳离子，以离子键相结合，离子内可能含有共价键。
(2)由于离子键无饱和性和方向性，因此离子晶体可看作不等径圆球(阴、阳离子半径不同)采取密堆积方式形成。
(3)大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)，如CaCO3、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。
(4)全部由非金属元素形成的晶体也可能是离子晶体，如铵盐等。
(5)在离子晶体中，每个阴(或阳)离子周围等距离且最近的带相反电荷的离子数目是固定的，即配位数。
◆名师点拨
离子键与离子晶体的性质
(1)离子键的强弱与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。
(2)离子晶体的熔点和硬度均与离子键有关，离子键越强，离子晶体的熔点越高，硬度越大。
(3)对于组成相似的离子晶体，离子键越强，其稳定性越强。例如，稳定性：MgO＞CaO＞SrO。
◆名师点拨
过渡晶体及分析
(1)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相近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。
(2)偏向共价晶体的过渡晶体通常当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。
(3)当离子键成分的百分数足够小，共价键不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中，就形成分子晶体，如P2O5、SO3、Cl2O7等。
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)所有晶体类型中，有阳离子必定有阴离子(　　　)
(2)离子晶体的结构中一定存在离子，可能存在电中性分子(　　　)
(3)CaO的熔点高于NaCl，说明CaO中离子键更强(　　　)
(4)石墨的导电性只能沿石墨平面的方向，与未参与杂化的2p轨道电子有关(　　　)
×
√
√
√
[问题设计]
(1)判断碳酸钙晶体中的构成粒子，及粒子间的相互作用。
(3)已知难溶性碳酸盐(MCO3)受热分解生成的氧化物(MO)中离子键越强，MO越稳定，该碳酸盐受热越易分解。据此推测CaCO3、MgCO3受热分解的温度高低。
提示：Ca2+半径大于Mg2+，MgO中离子键比CaO强，MgO比CaO更稳定，故MgCO3比CaCO3更易分解，MgCO3的分解温度低于CaCO3。
1．离子晶体的结构特点与性质之间的关系
2．比较同种类型离子晶体熔点及硬度的方法
【例1】 三种离子晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是 (　　　)
A．两种晶体的熔点：NaCl＜CsCl
B．在NaCl晶胞中，Cl－做面心立方最密堆积，Na＋填充正四面体空隙
D
解析：
解析：
C
解析：
探究二__混合型晶体的结构特点与性质之间的关系

我国科学家利用黑磷实现了高速场效应晶体管的应用尝试，为研究黑磷的广泛应用拉开了序幕。与石墨相似，黑磷具有层状结构(称为磷烯)，如图所示。
[问题设计]
(1)类比石墨晶体，推测黑磷晶体中存在的粒子间作用力，并判断磷烯结构中磷原子杂化方式。
提示：黑磷晶体中层间存在范德华力，层内存在共价键(非极性键)；层状黑磷结构中磷原子采取sp3杂化。
(2)单层磷烯并非平面形结构，但其导电性却优于石墨烯，试从结构角度分析其原因。
提示：石墨烯中1个碳原子与周围3个碳原子结合还剩1个价电子，单层磷烯同层磷原子中1个磷原子和周围3个磷原子结合还剩2个价电子。
石墨晶体的结构与性质之间的关系
【例2】 磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家研发了黑磷-石墨复合材料，其单层结构俯视图如图2所示。
下列说法不正确的是 (　　　)
A．黑磷中P—P的键能并非完全相同
B．黑磷与石墨都属于混合型晶体
C．由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应
D．复合材料单层中，磷原子与碳原子之间的作用力属于范德华力
D
解析：
据图可知，黑磷中P—P的键长不完全相等，则黑磷中P—P的键能不完全相同，A正确；黑磷与石墨的层内原子之间由共价键形成六元环结构、层与层之间有范德华力，故黑磷与石墨都属于混合型晶体，B正确；由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，有P—P和C—C的断裂、P—C的形成，发生了化学反应，C正确；复合材料单层中，磷原子与碳原子之间的作用力属于共价键，D错误。
2．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正确的是 (　　　)
C
解析：
1．碱金属与卤素形成的化合物在常温下均为晶体，通常具有的性质是 (　　　)
①能溶于水　②水溶液能导电　③熔点较高，大多高于500 ℃　④熔融状态不导电
A．①②④ B．①③④
C．②③④ D．①②③
D　
解析：
碱金属与卤素形成的化合物属于盐，可形成离子晶体，易溶于水且水溶液能导电，离子晶体的熔点相对较高。
2．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 (　　　)
A．C(金刚石)和CO2 B．NaBr和HBr
C．CH4和H2O D．Cl2和KCl
C　
解析：
C(金刚石)为共价晶体，所含化学键为共价键，CO2为分子晶体，所含化学键为共价键，晶体类型不同，A不符合题意；NaBr为离子晶体，含有离子键，HBr为分子晶体，含有共价键，晶体类型和化学键均不同，B不符合题意；CH4和H2O都是分子晶体，含有共价键，C符合题意；Cl2为分子晶体，含有共价键，KCl为离子晶体，含有离子键，晶体类型和化学键均不同，D不符合题意。
3．NaCl的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是 (　　　)

A．NaCl属于离子晶体
B．每个晶胞中平均含有4个Na＋和4个Cl－
C．每个Na＋周围有6个紧邻的Cl－和6个紧邻的Na＋
D．Na＋和Cl－间存在较强的离子键，因此NaCl具有较高的熔点
C　
解析：
4．下列说法不正确的是 (　　　)
A．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理
B．Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
C．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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
D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
A　
解析：
Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，A错误；Na2O 中离子键的百分数为62%，说明Na2O中存在共价键，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，B正确；Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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，C正确；根据粒子间的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，D正确。
5．下列提供了有关物质的熔点，根据表中的数据，下列判断错误的是 (　　　)
B　
解析：
AlF3晶体的熔点较高，属于离子晶体；AlCl3晶体的熔点为190 ℃，其熔点较低，属于分子晶体，A正确；F－半径小于Cl－，Al3+半径小于Na＋，且所带电荷比Na＋多，则AlF3晶体的离子键强于NaCl晶体的离子键，故AlF3的熔点高于NaCl，B错误；C和Si同处于第ⅣA族，CO2形成分子晶体，SiO2形成共价晶体，C正确；NaCl、MgCl2分别是第ⅠA、第ⅡA族元素形成的氯化物，二者都是离子晶体，D正确。

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