人教版选修二 3.3 金属晶体与离子晶体 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选修二 3.3 金属晶体与离子晶体 学案（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 259.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-04-12 11:15:09 | ||
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文档简介
第三节 金属晶体与离子晶体（第2课时） 班级/学号 / 姓名
【学习目标】
1.理解离子晶体的概念、构成及物理性质。
2.掌握常见离子晶体的类型。
3.了解过渡晶体与混合型晶体。
【知识梳理】1.离子晶体
定义 离子晶体是由 和 相互作用形成的晶体
成键粒子 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 分子(如H2O、NH3等)。例如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等
相互作用 阳离子、阴离子之间以 结合,复杂离子内可能含有 ,甚至存在氢键
典型晶体类型 NaCl CsCl
晶胞
阳离子的配位数
阴离子的配位数
晶胞中所含离子数 Cl- Na+ Cs+ Cl-
物理性质 硬度 ,难于压缩;熔点和沸点 ;固体不导电,但在 时能导电
2.过渡晶体
纯粹的典型晶体并不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
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 Al2O3 SiO2
离子键的百分数(%) 62 50 41 33
由表可知,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 ,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 。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。
2.混合晶体——以石墨为例
石墨晶体的层状结构
结构特点 (1)层内,碳原子采用 杂化,以 相结合形成 结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电子可在 中运动。 (2)层与层之间以 相结合
晶体类型 石墨中既存在 ,又存在 ,同时还存在类似金属键的作用力,同时具有共价晶体、分子晶体和金属晶体的特征的晶体叫混合晶体。
物理性质 熔点 、易 、质软易滑动
【典型例题】
例1 仅由下列各组元素所构成的化合物,不可能形成离子晶体的是 ( )
A.H、O、S
B.Na、H、O
C.K、Cl、O
D.H、N、Cl
例2 下列性质中适合于离子晶体的是 ( )
①熔点为1070 ℃,易溶于水,水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃,液态不导电,水溶液能导电
③能溶于CS2,熔点为-7.25 ℃,沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃,质软,导电,密度为0.97 g·cm-3
⑤熔点为-218 ℃,难溶于水
⑥熔点为3900 ℃,硬度很大,不导电
⑦难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱
⑧难溶于水,熔点较高,固体不导电,熔化时导电
A.①⑧ B.②③⑥ C.①④⑦ D.②⑤
例3 20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。下列说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高
B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高
C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体
D.C60的熔点低于C90
例4 碳元素的单质有多种形式,如图3-3-1所示,依次是C60、石墨和金刚石的结构图:
图3-3-1
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的键长为142 pm,而金刚石中C—C的键长为154 pm。其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。
【变式训练】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)离子晶体一定是离子化合物 ( )
(2)离子晶体中只含离子键 ( )
(3)含有离子的晶体一定是离子晶体 ( )
(4)由金属与非金属形成的晶体,属于离子晶体 ( )
(5)离子晶体的熔点一定低于共价金属的熔点 ( )
(6)离子晶体受热熔化,破坏化学键,吸收能量,属于化学变化 ( )
(7)石墨为混合型晶体,因层间存在分子间作用力,故熔点低于金刚石 ( )
2.自然界中的CaF2又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是 ( )
A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高,硬度较大
C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
3.下列物质的性质中,可证明某晶体是离子晶体的是 ( )
A.易溶于水
B.晶体不导电,熔融时能导电
C.熔点较高
D.晶体不导电,水溶液能导电
4.下表给出几种化合物的熔点和沸点:
物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4
熔点/℃ 801 714 190 -22.9
沸点/℃ 1465 1412 178 76.8
关于表中4种化合物有下列说法,其中正确的是 ( )
①AlCl3在加热时可升华
②CCl4属于分子晶体
③NaCl属于离子晶体
④AlCl3是典型的离子晶体
A.①②④ B.③④ C.①②③ D.①②③④
第三节 金属晶体与离子晶体（第2课时）参考答案
1. 阳离子 阴离子 电中性 离子键 共价键 6 8 6 8 4 4 1 1
较大 较高 熔融状态或水溶液
2.离子键 共价键 过渡晶体 Na2O Al2O3 SiO2
2.(1)sp2 共价键 平面六元并环 整个碳原子平面
(2)范德华力 共价键 分子间作用力 高 导电
例1 A [解析] 强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。B项中元素组成的NaOH,C项中元素组成的KClO,D项中元素组成的NH4Cl都是离子晶体。
例2 A [解析] 离子晶体固体时不导电,熔融态时能导电,易溶于水的离子晶体的水溶液能导电,一般难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点;⑥中熔点达3900 ℃,硬度很大,不导电,应是共价晶体。故只有①⑧符合题意。
例3 B [解析] 金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,C60、C70等属于分子晶体,因此金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高,A项正确,B项错误;球碳分子、管状碳分子、洋葱状碳分子,都是由碳元素组成的不同单质,均为碳的同素异形体,C项正确;C60、C90均属于分子晶体,C90相对分子质量大,分子间作用力强,熔点较高,D项正确。
例4 (1)同素异形体 (2)sp3 sp2
(3)分子 混合型
(4)σ σ π(或大π或p-p π)
[解析] (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质,故它们互为同素异形体。(2)在金刚石中,每个碳原子都形成四个共价单键,故碳原子的杂化方式为sp3;石墨烯中碳原子采用sp2杂化。(3)一个“C60”就是一个分子,故C60属于分子晶体;石墨层与层之间是范德华力,而同一层中碳原子之间是共价键,故形成的晶体为混合型晶体。(4)在金刚石晶体中,碳原子之间只形成共价单键,全部为σ键;在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有π键。
原子结构 第1课时
【学习目标】
1.理解离子晶体的概念、构成及物理性质。
2.掌握常见离子晶体的类型。
3.了解过渡晶体与混合型晶体。
【知识梳理】1.离子晶体
定义 离子晶体是由 和 相互作用形成的晶体
成键粒子 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 分子(如H2O、NH3等)。例如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等
相互作用 阳离子、阴离子之间以 结合,复杂离子内可能含有 ,甚至存在氢键
典型晶体类型 NaCl CsCl
晶胞
阳离子的配位数
阴离子的配位数
晶胞中所含离子数 Cl- Na+ Cs+ Cl-
物理性质 硬度 ,难于压缩;熔点和沸点 ;固体不导电,但在 时能导电
2.过渡晶体
纯粹的典型晶体并不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
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 Al2O3 SiO2
离子键的百分数(%) 62 50 41 33
由表可知,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 ,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 。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。
2.混合晶体——以石墨为例
石墨晶体的层状结构
结构特点 (1)层内,碳原子采用 杂化,以 相结合形成 结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电子可在 中运动。 (2)层与层之间以 相结合
晶体类型 石墨中既存在 ,又存在 ,同时还存在类似金属键的作用力,同时具有共价晶体、分子晶体和金属晶体的特征的晶体叫混合晶体。
物理性质 熔点 、易 、质软易滑动
【典型例题】
例1 仅由下列各组元素所构成的化合物,不可能形成离子晶体的是 ( )
A.H、O、S
B.Na、H、O
C.K、Cl、O
D.H、N、Cl
例2 下列性质中适合于离子晶体的是 ( )
①熔点为1070 ℃,易溶于水,水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃,液态不导电,水溶液能导电
③能溶于CS2,熔点为-7.25 ℃,沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃,质软,导电,密度为0.97 g·cm-3
⑤熔点为-218 ℃,难溶于水
⑥熔点为3900 ℃,硬度很大,不导电
⑦难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱
⑧难溶于水,熔点较高,固体不导电,熔化时导电
A.①⑧ B.②③⑥ C.①④⑦ D.②⑤
例3 20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。下列说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高
B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高
C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体
D.C60的熔点低于C90
例4 碳元素的单质有多种形式,如图3-3-1所示,依次是C60、石墨和金刚石的结构图:
图3-3-1
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的键长为142 pm,而金刚石中C—C的键长为154 pm。其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。
【变式训练】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)离子晶体一定是离子化合物 ( )
(2)离子晶体中只含离子键 ( )
(3)含有离子的晶体一定是离子晶体 ( )
(4)由金属与非金属形成的晶体,属于离子晶体 ( )
(5)离子晶体的熔点一定低于共价金属的熔点 ( )
(6)离子晶体受热熔化,破坏化学键,吸收能量,属于化学变化 ( )
(7)石墨为混合型晶体,因层间存在分子间作用力,故熔点低于金刚石 ( )
2.自然界中的CaF2又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是 ( )
A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高,硬度较大
C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
3.下列物质的性质中,可证明某晶体是离子晶体的是 ( )
A.易溶于水
B.晶体不导电,熔融时能导电
C.熔点较高
D.晶体不导电,水溶液能导电
4.下表给出几种化合物的熔点和沸点:
物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4
熔点/℃ 801 714 190 -22.9
沸点/℃ 1465 1412 178 76.8
关于表中4种化合物有下列说法,其中正确的是 ( )
①AlCl3在加热时可升华
②CCl4属于分子晶体
③NaCl属于离子晶体
④AlCl3是典型的离子晶体
A.①②④ B.③④ C.①②③ D.①②③④
第三节 金属晶体与离子晶体（第2课时）参考答案
1. 阳离子 阴离子 电中性 离子键 共价键 6 8 6 8 4 4 1 1
较大 较高 熔融状态或水溶液
2.离子键 共价键 过渡晶体 Na2O Al2O3 SiO2
2.(1)sp2 共价键 平面六元并环 整个碳原子平面
(2)范德华力 共价键 分子间作用力 高 导电
例1 A [解析] 强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。B项中元素组成的NaOH,C项中元素组成的KClO,D项中元素组成的NH4Cl都是离子晶体。
例2 A [解析] 离子晶体固体时不导电,熔融态时能导电,易溶于水的离子晶体的水溶液能导电,一般难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点;⑥中熔点达3900 ℃,硬度很大,不导电,应是共价晶体。故只有①⑧符合题意。
例3 B [解析] 金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,C60、C70等属于分子晶体,因此金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高,A项正确,B项错误;球碳分子、管状碳分子、洋葱状碳分子,都是由碳元素组成的不同单质,均为碳的同素异形体,C项正确;C60、C90均属于分子晶体,C90相对分子质量大,分子间作用力强,熔点较高,D项正确。
例4 (1)同素异形体 (2)sp3 sp2
(3)分子 混合型
(4)σ σ π(或大π或p-p π)
[解析] (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质,故它们互为同素异形体。(2)在金刚石中,每个碳原子都形成四个共价单键,故碳原子的杂化方式为sp3;石墨烯中碳原子采用sp2杂化。(3)一个“C60”就是一个分子,故C60属于分子晶体;石墨层与层之间是范德华力,而同一层中碳原子之间是共价键,故形成的晶体为混合型晶体。(4)在金刚石晶体中,碳原子之间只形成共价单键,全部为σ键;在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有π键。
原子结构 第1课时