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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
课时2　过渡晶体与混合型晶体
1．理解过渡晶体的含义。
2．理解石墨为什么是一种混合型晶体。
1．第三周期前几种氧化物中，化学键中离子键成分的百分数如下表所示。
活动一：知道晶体类型的递变规律，理解过渡晶体的含义
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
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。
(1) 根据已有数据可知，第三周期前四种元素与氧形成的化学键中离子键成分的百分数有什么规律？为什么会呈现这样的变化？
【答案】 随着核电荷数增大，四种元素与氧形成的化学键中离子键成分的百分数逐渐减小。因为四种元素的电负性逐渐增强，与氧的电负性的差值变小。
(2) 表中的四种晶体不是纯粹的离子晶体或共价晶体，而是过渡晶体。通常将偏向离子晶体的过渡晶体当成离子晶体处理，而偏向共价晶体的当成共价晶体处理。通常将表中的四种晶体分别当成什么晶体？
【答案】 通常将Na2O、MgO当成离子晶体，Al2O3、SiO2当成共价晶体。
2．第三周期后几种元素的氧化物的熔点数据如下表所示。
氧化物 P2O5 SO3 Cl2O7
熔点/℃ 340 16.8 －91.5
(1) P2O5、SO3、Cl2O7所含化学键中的离子键成分百分数如何变化？
【答案】 逐渐变小。
(2) P2O5、SO3、Cl2O7的晶体类型是什么？与Al2O3和SiO2相比，除了所含离子键成分百分数变小外，还发生什么变化导致它们的熔点要远低于Al2O3和SiO2
【答案】 都是分子晶体。所含共价键不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体内所含分子中，因此熔化时无需破坏共价键，只需破坏范德华力。
3．工业上电解熔融的Al2O3冶炼铝，此情景下可将Al2O3当作哪种类型的晶体？Al2O3的熔点为 2 054 ℃、摩氏硬度为9，SiO2的熔点为1 710 ℃、摩氏硬度为7，此情景下可将Al2O3当作哪种类型的晶体？
【答案】 离子晶体。共价晶体。
4．常见的共价晶体有锗和灰锡；金属(除汞外)在常温下都是金属晶体。上述两句话矛盾吗？为什么？
【答案】 不矛盾。锗和灰锡都是金属晶体和共价晶体之间的过渡晶体。
石墨晶体是层状结构(如图所示)，层内碳原子形成平面六元并环结构，层内碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm。石墨具有金属晶体、共价晶体和分子晶体的多重特点，是一种混合型晶体。
活动二：理解石墨为什么是一种混合型晶体
1．石墨的平面六元并环结构中，碳原子采用哪种轨道杂化类型？平均每个六元环占有几个碳原子？未参与杂化的2p电子的原子轨道的空间位置是怎样的？
2．沿着石墨层状结构的方向，具有导电性，而垂直于层状结构的方向，则没有导电性。石墨具有导电性是哪种晶体类型的特点？请解释石墨具有导电性的原因。
【答案】 金属晶体。未杂化的、相互平行的p轨道相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
3．石墨的熔点高达3 652 ℃，这是哪种晶体类型的特点？请解释石墨熔点高的原因。
【答案】 共价晶体。层内碳原子间除σ键外还有π键，碳碳键的键长短、键能大。
4．石墨的摩氏硬度约为1，这是哪种晶体类型的特点？请解释石墨硬度小的原因。
【答案】 分子晶体。层与层之间相隔较远，且仅靠范德华力维系。
四类典型晶体的差异
活动三：知道四类典型晶体的差异
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成粒子
粒子间作用力
导电性

分子
原子
金属阳离子和电子气
阳离子、阴离子
范德华力(有的有氢键)
共价键
金属键
离子键
晶体及熔融状态下均难导电
晶体及熔融态均能导电
晶体不导电，熔融时导电
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
熔点和硬度

结构相似时熔点和硬度的影响因素
熔点低、硬度小
熔点高、硬度大
熔点有高有低，硬度有大有小
熔点有高有低，硬度有大有小
①氢键
②相对分子质量
键能(成键原子的半径大小)
金属阳离子的半径和电荷数
①离子所带电荷数
②离子半径
1
2
3
4
5
1．在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成化学键中共价键成分最少的是 (　　)
A．Li，F B．Na，F　
C．Na，Cl D．Mg，O
【解析】 成键原子的电负性差值越大，化学键中离子键成分的百分数越大、共价键成分的百分数越小。Li、Na、Mg中，Na的电负性最小；O、F、Cl中，F的电负性最大。所以，Na和F形成的化学键中共价键成分最少。
【答案】 B
1
2
3
4
5
2．下列有关石墨晶体的说法正确的是 (　　)
A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体
B．由于石墨的熔点很高，所以它是共价晶体
C．由于石墨质软，所以它是分子晶体
D．石墨晶体是一种混合型晶体
【答案】 D
1
2
3
4
5
3．二维磁性材料卤化铬CrXn混合晶体的结构如图所示，在纯氧中发生光氧化反应生成长链状CrOm和X2。下列说法错误的是 (　　)
A．化学键中离子键成分百分数：CrCln>CrBrn>CrIn
B．n＝m＝3
C．熔点：CrCln>CrBrn>CrIn
D．生成1 mol X—X转移3 mol电子
1
2
3
4
5
【答案】 D
1
2
3
4
5
4．参考表中部分离子化合物的熔点，回答有关问题。
(1) 钠的卤化物中，随着卤素核电荷数增大，阴离子半径逐渐________，化学键中离子键成分的百分数逐渐________，化合物的熔点逐渐________。
钠的卤化物 NaF NaCl NaBr NaI
熔点/℃ 995 801 755 651
碱金属的氯化物 NaCl KCl RbCl CsCl
熔点/℃ 801 776 715 646
增大
减小
降低
【解析】 钠的卤化物中，随着卤素核电荷数增大，阴离子的电子层数逐渐增大，离子半径逐渐增大；卤素的电负性逐渐减小，与钠的电负性差值也逐渐减小，化学键中离子键成分的百分数逐渐减小；由表格数据可知，化合物的熔点逐渐降低。
1
2
3
4
5
(2) 碱金属的氯化物中，随着碱金属核电荷数增大，阳离子半径逐渐________，化学键中离子键成分的百分数逐渐________，化合物的熔点逐渐________。
【解析】 碱金属的氯化物中，随着碱金属核电荷数增大，阳离子的电子层数逐渐增大，离子半径逐渐增大；碱金属的电负性逐渐减小，与氯的电负性差值逐渐增大，化学键中离子键成分的百分数逐渐增大；由表格数据可知，化合物的熔点逐渐降低。
增大
增大
降低
1
2
3
4
5
(3) 通过以上分析可知，影响离子化合物熔点的一个重要因素是____________。
【解析】 通过以上分析可知，同种类型的离子化合物中，离子半径越大，离子化合物的熔点越低，而化学键中离子键成分的百分数不是影响离子化合物熔点的重要因素。
离子半径
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
5．ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题。
(1) 碳的一种单质的结构如图a所示。该单质的晶体类型为____________，依据电子云的重叠方式，原子间存在的共价键类型有__________，碳原子的杂化轨道类型为_______。
图a
混合型晶体
σ键、π键
sp2
(2) 石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是_____(填字母)。
A．石墨烯是一种强度很高的材料
B．石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体
C．石墨烯与石墨烷均为高分子化合物
D．石墨烯与H2制得石墨烷的反应属于加成反应
C
1
2
3
4
5
(3) CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“升高”或“降低”)，其原因是_______________________________________ ______________________________________________。
(4) SiO2比CO2熔点高的原因是______________________________ ___。
升高
三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，
相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高
SiO2为共价晶体而CO2为分子晶
体
1
2
3
4
5
(5) 四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图b所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因
图b
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性________(填“增强”“不变”或“减弱”，下同)，共价性________。
是__________________________________________________。
均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大
减弱
增强
1
2
3
4
5

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