第2课时 过渡晶体与混合型晶体 纳米晶体Word文件下载.docx

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1.晶体模型

2.结构特点——层状结构

（1）同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键（σ键）结合，形成平面六元并环结构。

由于所有的p轨道平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。

（2）层与层之间靠范德华力维系。

（3）由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，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导电性。

3.晶体类型

石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合型晶体。

4.性质

熔点很高、质软、易导电等。

2.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石墨是混合晶体；

③石墨中的C为sp2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—C键数之比为1∶2；

⑥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

解析　①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，还有一种是金属键；

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—C键数之比为2∶3；

⑥不正确，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。

三、纳米晶体

1.纳米晶体：

纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10－9m）量级的晶体。

2.纳米晶体特性：

纳米晶体在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性；

通常，纯物质有固定的熔点，但当物质晶体颗粒小至纳米量级（小于200nm或250nm）时，熔点会发生变化，熔点会下降。

3.纳米材料具有一些与传统材料不同的特征，下列关于纳米材料的叙述中，错误的是（　　）

A.三维空间尺寸必须都处于纳米尺度

B.具有既不同于微观粒子也不同于宏观物体的独特性质

C.是原子排列成的纳米数量级原子团

D.具有与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态

解析　A.纳米颗粒的三维空间尺寸只要有一维处于纳米尺度即可，故A错误；

B.由于纳米粒子存在巨大的比表面积，由纳米粒子构成的材料，往往产生既不同于微观原子、分子，也不同于宏观物质的超常规特性，故B正确；

C.纳米材料是原子排列成的纳米数量级原子团，故C正确；

D.纳米材料具有与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态，故D正确；

故选A。

答案　A

探究一、石墨晶体

[探究素材]

石墨的微观结构

[探究题目]

1.金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A.金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同

B.金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系：

互为同素异形体

C.这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2

D.石墨与C60的晶体类型相同

解析　金刚石中碳原子为sp3杂化，石墨烯中碳原子为sp2杂化，A项正确；

金刚石、石墨、C60和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，它们互为同素异形体，B项正确；

碳元素的同素异形体完全燃烧的产物都是CO2，C项正确；

C60是分子晶体，石墨是混合型晶体，D项错误。

答案　D

1.石墨晶体中C—C键键长短，键能大，熔点高；

2.石墨晶体层与层之间的作用为范德华力，作用力弱，石墨有滑腻感；

3.石墨晶体片层内碳原子采用sp2杂化，未杂化的p轨道形成π键，电子在片层中自由移动，在电场作用下定向移动，石墨能导电。

2.2018年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。

以下对石墨烯的推测不正确的是（　　）

A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧

B.石墨烯与石墨都具有导电性

C.石墨烯与金刚石互为同素异形体

D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点

解析　A.石墨烯是只由碳原子构成的单质，能在氧气中燃烧，A项错误；

B.石墨烯具有超导特性可以导电，石墨中含有自由电子，所以石墨也可以导电，B项正确；

C.石墨烯只由碳原子构成，是C元素形成的单质，所以石墨烯与金刚石是同素异形体，C项正确；

D.石墨属于混合型晶体，石墨烯属于二维晶体，二者都具有较高的熔点，D项正确；

答案选A。

探究二、四种典型晶体的比较

　　类型

项目　　

分子晶体

共价晶体

金属晶体

离子晶体

构成晶体的粒子

分子

原子

金属阳离子

和自由电子

阴、阳离子

粒子间的作用

分子间作用力（范德华力或氢键）

共价键

金属键

离子键

熔、沸点

较低

很高

差别较大

较高

硬度

较小

很大

略硬而脆

导电性

不良导体（部分溶于水发生电离后导电）

一般不导电（个别为半导体）

良导体

固体不导电

（熔化或溶

于水导电）

溶解性

相似相溶

一般不溶

一般不溶于水，少数与水反应

多数易溶

3.有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种形成，对这三种晶体进行实验，结果见下表：

熔点/℃

水溶性

水溶液与Ag＋反应

A

801

较大

易溶

水溶液（或熔融）导电

白色沉淀

B

＞3550

不溶

不导电

不反应

C

－114.2

很小

液态不导电

（1）晶体的化学式分别为：

A________，B________，C________。

（2）晶体中粒子间的作用分别为：

答案　

（1）NaCl　C　HCl　

（2）离子键　共价键　分子间作用力

1.离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。

2.只有分子晶体中存在单个分子。

3.某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。

如MgO（2852℃）＞SiO2（1710℃）。

4.某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。

如I2的熔点比金属汞的熔点高。

5.个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。

如钨（3410℃）＞SiO2（1710℃）。

6.合金的熔点一般低于成分金属的熔点。

4.关于晶体的叙述正确的是（　　）

A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

B.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

C.存在自由电子的晶体一定是金属晶体，存在阳离子的晶体一定是离子晶体

D.离子晶体中可能存在共价键，分子晶体中可能存在离子键

解析　A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高，A正确；

B.分子晶体中，分子间作用力越大，熔、沸点越高，分子间作用力影响物质的熔沸点，共价键影响物质的热稳定性，B错误；

C.存在自由电子的晶体不一定是金属晶体，如石墨中也含有自由电子，它是一种混合型晶体。

存在阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中存在阳离子和自由电子，C错误；

D.离子晶体中可能存在共价键，如NaOH属于离子晶体，其中含有H—O共价键，分子晶体中一定不存在离子键，全部是共价键，D错误。

正确答案为A。

1.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

解析　石墨能导电、熔沸点高、质软，是因为其晶体结构中既有金属键，又有共价键，还有范德华力，因此它是一种混合型晶体。

答案选D。

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中正确的是（　　）

A.从石墨中剥离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sp2杂化轨道含s轨道与p轨道

C.石墨属于混合型晶体，层与层之间存在分子间作用力；

层内碳原子间存在共价键；

石墨能导电，存在金属键

D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子

解析　A.石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故A错误；

B.石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与p轨道，故B错误；

石墨能导电，存在金属键，故C正确；

D.每个C原子为3个环共有，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×

＝2，故D错误；

故答案选C。

3.下列各组物质的性质比较中，正确的是（　　）

A.稳定性：

HCl＞H2S＞H2O

B.熔、沸点HF＞HCl＞HBr

C.熔、沸点KCl＜MgO＜MgCl2

D.熔、沸点CH4＜SiH4＜GeH4

解析　A.非金属性越强，氢化物越稳定，非金属性是O＞Cl＞S，则稳定性是H2O＞HCl＞H2S，A错误；

B.氢化物中分子间存在氢键的熔沸点较高，没有氢键时，分子结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，则熔沸点为HF＞HBr＞HCl，B错误；

C.组成离子晶体的微粒中微粒半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，则熔沸点MgO＞MgCl2＞KCl，C错误；

D.氢化物中分子间存在氢键的熔沸点较高，没有氢键时，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，则熔沸点为CH4＜SiH4＜GeH4，D正确，答案选D。

4.下列晶体分类中正确的一组是（　　）

选项

D

NaOH

H2SO4

CH3COONa

Ba（OH）2

原子晶体

Ar

石墨

水晶

金刚石

SO2

S

玻璃

解析　NaOH、CH3COONa、Ba（OH）2都是通过离子键相互结合的离子晶体；

H2SO4分子间以范德华力和氢键相互结合为分子晶体；

Ar、、SO2分子间以范德华力相互结合为分子晶体；

石墨是混合型晶体；

水晶与金刚石是典型的原子晶体；

硫的化学式以一个硫原子表示，实际上是由多个硫原子构成的分子，分子间以范德华力结合成分子晶体；

玻璃是非晶体。

5.非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。

我国科学家利用Cs2CO3、XO2（X＝Si、Ge）和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。

回答下列问题：

（1）C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为________；

第一电离能I1（Si）________I1（Ge）（填“>

”或“<

”）。

（2）基态Ge原子核外电子排布式为________；

SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是_