1、第三章 晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体第1课时金属晶体离子晶体学习导航1.能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用，并解释金属的物理性质。2.能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。3.通过对离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。教学过程一、金属键与金属晶体1金属键(1)概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。(3)金属键的强弱和对金属性质的影响
2、金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。如：熔点最高的金属是钨，硬度最大的金属是铬。特别提醒金属键没有方向性和饱和性。2金属晶体(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。(2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。二、离子晶体1离子键及其影响因素(1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。(2)影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。特别提醒离子键没有方向性和饱和性。2离子晶体及其物理性质(1)概念：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(2)离子晶体
3、的性质熔、沸点较高，硬度较大。离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。3常见离子晶体的结构(1)NaCl晶胞NaCl晶胞如图所示，每个Na周围距离最近的Cl有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl周围距离最近的Na有 6个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。回答下列问题：每个Na(Cl)周围距离相等且最近的Na(Cl)是12个。每个晶胞中实际拥有的Na数是4个，Cl数是4个。若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为 gcm3。(2)CsCl晶胞CsCl晶胞如图所示，每个Cs周围距离最近的Cl有8个，每个Cl周围距离最
4、近的Cs有 8个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。回答下列问题：每个Cs(Cl)周围距离最近的Cs(Cl)有 6个，构成正八面体。每个晶胞中实际拥有的Cs有 1个，Cl有 1个。若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为 gcm3。课时训练1铝的熔点、沸点比镁高的原因是A镁比铝活泼B铝的化合价比镁高C铝的外围电子比镁多、原子半径比镁小D铝能与酸碱反应2下列说法错误的是ACH4分子球棍模型：B基态Si原子价电子排布图：C电负性：ONCD石墨质软的原因是其层间作用力微弱3下列说法中正确的是含有离子的晶体一定是离子晶体；离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用；金属晶体的导电性、导热
5、性均与自由电子有关；共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低；共价晶体中含有共价键；分子晶体的熔点一定比金属晶体低；NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为6；硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅ABCD4下列说法正确的是A钛和钾都采取图1的堆积方式B图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置，按此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C图3是干冰晶体的晶胞，在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个D图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC堆积的结果5下列各物质或微粒性质的比较中正确的是A酸性：H2SO4HClO4H3PO4H2SiO3B热稳定性强弱排序：CaCO3
6、Na2CO3NaHCO3H2CO3C熔点：H2OI2KClSiO2D稳定性：H2ONH3PH3SiH46下列性质描述符合分子晶体的是A熔点1070，易溶于水，熔融态能导电B熔点2853，液态不导电，水溶液也不导电C能溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6 D熔点97.81，质软导电，密度为0.97 gcm-37下列说法正确的是A金刚石与C60熔化时破坏的作用力相同BNaHSO4晶体溶于水时，只有离子键的断裂C分子晶体中一定含有共价键DCCl4、C2H4、SiO2都存在共价键，他们都是共价化合物8是第四周期元素，其原子最外层只有个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素的负一价离子的最外层
7、电子数与次外层电子数相同。下列说法错误的是A单质的晶体类型为金属晶体B已知单质是面心立方最密堆积，其中原子的配位数为C元素的基态原子的核外电子排布式为D与形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为9晶体世界丰富多彩，复杂多样，各类晶体具有不同的结构特点，决定着它们具有不同的性质和用途。几种晶胞的结构示意图如下：回答下列问题：(1)这些晶体中粒子之间以共价键结合形成的是_。(2)每个Cu晶胞中包含的铜原子个数是_，铜原子在晶胞中的空间占有率为_。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同，NaCl晶体的熔点_(填“大于”或“小于”)MgO晶体的熔点，原因是_。(4)2017年，中外科学家
8、团队共同合成了碳的一种新型同素异形体：T碳。T碳的结构是将金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元(如图)取代形成的一种新型三维立方晶体结构。已知T碳晶胞参数为a nm，阿伏伽德罗常数为NA，则T碳的密度为_g/cm3(列出计算式)。10钾和碘是人体内的必需元素，两者的化合物也有着广泛的应用。回答下列问题：(1)某化合物的晶胞结构如图所示，该晶胞的边长为a。则该晶体的化学式为_，K与间的最短距离为_(用a表示)，与紧邻的O个数为_。(2)该晶胞结构的另一种表示中，处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。(3)碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构
9、图：回答下列问题：上述三种单质互称为_。在石墨晶体中，碳原子数与化学键数之比为_。上述三种晶体的熔点由高到低的顺序为_，解释原因_。答案解析1C【详解】金属铝和镁均为金属晶体，金属晶体的熔沸点与金属键的强弱有关，铝与镁比较，原子半径比镁小，价电子数比镁多，故金属键也比镁的强，则熔点、沸点比镁高，故答案选C。2A【详解】A碳原子半径大于氢原子，CH4分子球棍模型为，故A错误； BSi元素位于周期表中第三周期第IVA族，价电子排布式为3s23p2，价电子排布图：，故B正确；C同周期电负性从左到右依次增大，故电负性：ONC，故C正确；D石墨层间是以范德华力结合的，范德华力弱，故石墨质软，故D正确；故
10、答案为A。3C【详解】含有离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体，故错误；离子键是阴、阳离子间的相互静电作用，是引力和斥力的平衡，故错误；金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关，通过自由电子的运动来导热、导电，故正确；分子间作用力决定分子晶体熔、沸点的高低，共价键的强弱决定分子的稳定性，故错误；共价晶体中原子间通过共价键相连，故正确；分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如碘和汞，故错误；NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为6，分别氯离子的上下、左右、前后，故正确；共价晶体，键长越短，硬度越大，硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅，故正确；所以正确，故选C。4D【详解】A图1表示的堆积方式为A
11、3型紧密堆积，K采用A2型密堆积，A项错误；B图2在二维空间里的非密置层放置，在三维空间可以堆积形成A2型密堆积，得到体心立方堆积，B项错误；C干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为12，即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个，C项错误；D图4晶胞类型为面心立方，则为A1型密堆积，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积，D项正确；故选D。5C【详解】A同周期元素的非金属性逐渐增强，所以非金属性ClSPSi，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，即酸性：HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3，故A错误； BH2CO3易分解，碳酸氢钠加热易分解，碳酸钙高温分
12、解，而碳酸钠性质稳定，即热稳定性强弱排序：Na2CO3CaCO3NaHCO3H2CO3，故B错误；C水为分子晶体常温为液体，熔点最低，I2为分子晶体常温为固体，熔点高于水，KCl为离子晶体熔点较高，SiO2为原子晶体熔点最高，它们的熔点依次升高，即熔点：H2OI2KClSiO2，故C正确；D非金属性ONPSi，非金属性越强对应的氢化物的稳定性越强，即稳定性：H2ONH3PH3SiH4，故D错误；故答案为C。6C【详解】A熔点1070，易溶于水，熔融态能导电，则其为离子晶体，A不符合题意；B熔点2853，液态不导电，水溶液也不导电，则其为共价晶体，B不符合题意；C能溶于CS2，熔点112.8，沸
13、点444.6 ，其易溶于非极性分子，且熔、沸点低，则其为分子晶体，C符合题意；D熔点97.81，质软导电，密度为0.97 gcm-3，其固态时导电，则其为金属晶体，D不符合题意；故选C。7D【详解】A金刚石为共价晶体，融化时破坏了共价键，C60为分子晶体，熔化时破坏的作用力为分子间作用力，故A错误；BNaHSO4晶体溶于水时，完全电离形成钠离子、氢离子和硫酸根离子，破坏了离子键和共价键，故B错误；C分子晶体中不一定含有共价键，如单原子分子形成的晶体，故C错误；DCCl4、C2H4、SiO2均只含共价键，且均由两种元素组成，则都为含共价键的共价化合物，故D正确；故选D。8B【详解】ACu属于金属
14、元素，单质铜的晶体类型为金属晶体，A正确；B金属铜是面心立方最密堆积，每个铜原子的配位数是12，B错误；CY是氯元素，其原子核外电子数为17，依据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为，C正确；D依据晶胞结构，利用均摊法分析，每个晶胞中含有的铜原子个数为8+6=4，氯原子个数为4，则该化合物的化学.式为CuCl，D正确；故选B。9金刚石晶胞 4 74% 小于 Mg2+的半径比Na+小，同时O2-的半径比Cl-小 【详解】(1)原子晶体中原子之间以共价键结合；离子晶体中离子之间以离子键结合；分子晶体中分子之间以范德华力结合；金属晶体中金属阳离子与自由电子之间以金属键结合，所以只有金刚石晶胞以共价
15、键结合的；(2)铜晶胞为面心立方晶胞，Cu原子位于晶胞的6个面心和8个顶点上。每个面心是两个晶胞所共用，顶点是8个晶胞所共用。所以平均每个晶胞中铜原子的个数为，故每个晶胞中含有4个Cu原子。面心立方晶胞最密堆积，故金属原子在三维空间中以密置层采取ABCABC堆积，空间利用丰为74%；(3)MgO和NaCl晶体都是离子晶体。离子半径越小，离子带有的电荷数目越多，离子键就越强，断裂离子键使物质熔化、气化消耗的能量就越多，物质的熔点就越高。由于离子半径：Mg2+Na+，O2-Cl-，且MgO中阴阳离子都带2个单位电荷，而NaCl的阴阳离子都只带有1个单位电荷，所以离子键：MgONaCl，故物质的熔点
16、：MgONaCl，即NaCl的熔点比MgO的小；(4)晶胞中含有的正四面体结构数目为8+6+4=8，每个正四面体结构含有4个碳原子，则晶胞的质量m=(4812)/NA g，晶胞的参数为a nm，则该晶胞的密度=。10KIO3 a 6 体心 棱的中点 同素异形体 2:3 石墨金刚石C60 金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，相比金刚石，石墨中C原子为sp2杂化，碳碳间形成键同时形成大键，键能更大，熔点更高；C60属于分子晶体，分子间作用力很小，熔点很低 【详解】(1)由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钾原子个数为8=1，位于面心的氧原子个数为6=3，位于体心的碘原子个数为1，则晶体的化学式为K
17、IO3；钾原子与碘原子间的最短距离为体对角线的，由晶胞的边长为a可知体对角线的为a；位于体心碘原子与位于面心的氧原子构成八面体结构，则与碘原子紧邻的氧原子个数为6，故答案为：KIO3；a；6；(2)由晶胞结构可知，若该晶胞结构的另一种表示中，碘原子处于晶胞的各顶角位置，则钾原子处于体心、氧原子处于棱的中点上，故答案为：体心；棱的中点；(3)碳60、石墨、金刚石都是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故答案为：同素异形体；由图可知，石墨晶体中，每个最小碳原子环上有6个碳原子，每个碳原子被3个环共有，则每个环只拥有碳原子的，平均每个最小碳原子环拥有的碳原子数为6=2，每个碳碳键被2环共有，则每个环只拥有碳碳键的，平均每个最小碳原子环拥有的碳碳键数为6=3，石墨晶体中，碳原子数与碳碳键数之比为2:3，故答案为：2:3；碳60属于分子晶体，分子间的分子间作用力很小，三种晶体中碳60的熔点最低；金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，相比金刚石，石墨中碳原子为sp2杂化，碳碳间形成键同时形成大键，键能更大，熔点更高，所以三种晶体的熔点由高到低的顺序为石墨金刚石C60，故答案为：石墨金刚石C60；金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，相比金刚石，石墨中C原子为sp2杂化，碳碳间形成键同时形成大键，键能更大，熔点更高；C60属于分子晶体，分子间作用力很小，熔点很低。
