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第三節(jié)　金屬晶體與離子晶體
第1課時　金屬晶體　離子晶體
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］　1.能辨識常見的金屬晶體，能從微觀角度分析金屬晶體中構成微粒及微粒間作用，并解釋金屬的物理性質。2.能辨識常見的離子晶體，能從微觀角度理解離子鍵對離子晶體性質的影響，能從宏觀角度解釋離子晶體性質的差異。3.通過對離子晶體模型的認識，理解離子晶體的結構特點，預測其性質。
一、金屬鍵與金屬晶體
1.金屬鍵
(1)概念：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用。
(2)成鍵粒子：金屬鍵的成鍵粒子是金屬陽離子和自由電子。
(3)本質：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。
(4)特征：電子氣被所有的金屬原子所共用，所以金屬鍵沒有(填“有”或“沒有”)方向性和飽和性。
(5)影響因素
①金屬元素的原子半徑：一般而言，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強。
②金屬原子價電子數(shù)：一般而言，金屬元素的價電子數(shù)越多，金屬鍵越強。
(6)對物質性質的影響：金屬鍵強弱不同，所以金屬的性質差異很大。如金屬鈉的熔點較低、硬度較小，而鎢是熔點最高的金屬、鉻是硬度最大的金屬。
2.金屬晶體
(1)概念
金屬(除汞外)在常溫下都是晶體，稱其為金屬晶體。它們的結構就好像很多硬球一層一層很緊密地堆積，每一個金屬原子的周圍有較多相同的原子圍繞著。在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相互結合。
(2)用“電子氣理論”解釋金屬的性質
3.金屬晶體熔點的變化規(guī)律
(1)金屬晶體熔點的變化規(guī)律
金屬晶體熔點差別較大，一般熔點較高，但有部分熔點較低，如Cs、Hg等。汞在常溫下是液體，熔點很低(-38.87 ℃)，而鎢的熔點為3 410 ℃。
(2)金屬鍵的強弱對堿金屬單質物理性質的影響
元素 3Li(鋰) 11Na(鈉) 19K(鉀) 37Rb(銣) 55Cs(銫)
熔點/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸點/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金屬硬度的大小，熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越高，硬度越大。
(3)一般合金的熔點比各組分的熔點低。
1.試用金屬鍵解釋Na、Mg、Al的熔點逐漸升高的原因。
提示　Na、Mg、Al的原子半徑逐漸減小，價電子數(shù)逐漸增多，金屬鍵逐漸增強，熔點逐漸升高。
2.純鋁硬度不大，形成硬鋁合金后，硬度很大，金屬形成合金后為什么有些物理性質會發(fā)生很大的變化？
提示　金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，影響了金屬的延展性和硬度。
3.為什么金屬在粉末狀態(tài)時，失去金屬光澤而呈暗灰色或黑色？
提示　金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的晶面分布在各個方向，非常雜亂，晶格排列也不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。
1.正誤判斷
(1)不存在只有陽離子，而沒有陰離子的物質 (　　)
(2)金屬晶體在外力作用下，各層之間發(fā)生相對滑動，金屬鍵也被破壞 (　　)
(3)金屬原子半徑越小，價電子數(shù)越多，其金屬單質熔、沸點越高，硬度越大 (　　)
(4)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高，分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低 (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2.(2023·濟南高二檢測)下列有關金屬的說法正確的是 (　　)
A.金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子
B.金屬晶體有導電性，能導電的物質一定是金屬
C.金屬原子在化學變化中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強
D.金屬晶體的堆積方式會影響金屬的性質
答案　D
解析　因金屬的價電子受原子核的吸引力小，則金屬原子中的價電子在金屬晶體中為自由電子，而不是所有的核外電子，A錯誤；金屬原子在化學變化中失去電子越容易，其還原性越強，C錯誤；金屬晶體中原子的堆積方式會影響金屬的性質，如延展性，D正確。
3.金屬晶體熔、沸點的高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強度與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是 (　　)
A.金屬鎂的熔點大于金屬鋁
B.堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的
C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉
D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣
答案　C
解析　金屬陽離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬鍵越強，據(jù)此判斷。
金屬晶體的常見堆積方式
(1)金屬原子在二維空間中排列的兩種方式
金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間)，可有兩種排列方式——a：非密置層，b：密置層(如圖所示)。
特別提醒　密置層排列時，平面的利用率比非密置層的高。
(2)金屬晶體的原子在三維空間里的3種常見堆積方式(圖中不同顏色的小球都代表同一種金屬原子)
堆積方式 圖式 實例
簡單立方堆積 釙
體心立方堆積 鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等
面心立方堆積 金、銀、銅、鉛等
二、離子晶體
1.離子晶體
(1)定義：離子晶體是由陽離子和陰離子相互作用形成的晶體。
(2)成鍵粒子：大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：陽離子、陰離子之間以離子鍵結合，有些離子晶體中可能存在共價鍵、氫鍵等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
(4)物理性質：硬度較大，難壓縮；熔點和沸點較高；固體不導電，但在熔融狀態(tài)或水溶液中能導電。
2.典型離子晶體
(1)NaCl晶體
NaCl晶胞如圖所示，每個Na+周圍距離最近的Cl-有6個(上、下、左、右、前、后各1個)，構成正八面體，每個Cl-周圍距離最近的Na+有 6個，構成正八面體，由此可推知晶體的化學式為NaCl。
①每個Na+(Cl-)周圍距離相等且最近的Na+(Cl-)是12個。
②每個晶胞中實際擁有的Na+數(shù)是4個，Cl-數(shù)是4個。
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化鈉晶體的密度為 g·cm-3。
(2)CsCl晶體
CsCl晶胞如圖所示，每個Cs+周圍距離最近的Cl-有8個，每個Cl-周圍距離最近的Cs+有 8個，它們均構成正六面體，由此可推知晶體的化學式為CsCl。
①每個晶胞中實際擁有的Cs+數(shù)是1個，Cl-數(shù)是1個。
②每個Cs+(Cl-)周圍距離最近的Cs+(Cl-)有 6個，構成正八面體。
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化銫晶體的密度為 g·cm-3。
1.含有陰離子的晶體一定含有金屬陽離子嗎？
提示　含有陰離子的晶體，一定含有陽離子，但不一定是金屬陽離子，如銨鹽。
2.NaCl、CsCl表示的是分子式嗎？
提示　不是，NaCl、CsCl是離子晶體，只表示晶體中陰、陽離子個數(shù)比，為化學式。
3.NaCl的熔點為801 ℃，CsCl的熔點為645 ℃，試解釋其原因。
提示　Na+、Cs+所帶電荷一樣，但Na+的半徑小于Cs+的半徑，NaCl中的離子鍵強于CsCl中的離子鍵，所以NaCl的熔點高于CsCl的熔點。
1.正誤判斷
(1)離子晶體一定是離子化合物 (　　)
(2)離子晶體中只含離子鍵 (　　)
(3)由金屬與非金屬形成的晶體一定屬于離子晶體 (　　)
(4)離子晶體的熔點一定低于共價晶體的熔點 (　　)
(5)離子晶體受熱熔化，破壞化學鍵，吸收能量，屬于化學變化 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.自然界中的CaF2又稱螢石，是一種難溶于水的固體，屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的是 (　　)
A.CaF2難溶于水，其水溶液的導電性極弱
B.CaF2的熔、沸點較高，硬度較大
C.CaF2固體不導電，但在熔融狀態(tài)下可以導電
D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小
答案　C
解析　離子晶體中含有離子鍵，離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞，電離出自由移動的陰、陽離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠導電，這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。
3.下列性質中適合離子晶體的是 (　　)
①熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
②熔點為10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
③能溶于CS2，熔點為-7.25 ℃，沸點為59.47 ℃
④熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3
⑤熔點為-218 ℃，難溶于水
⑥熔點為3 900 ℃，硬度很大，不導電
⑦難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱
⑧難溶于水，熔點較高，固體不導電，熔化時導電
A.①⑧　　　　　B.②③⑥　　　　　C.①④⑦　　　　　D.②⑤
答案　A
解析　離子晶體固體時不導電，熔融態(tài)時能導電，易溶于水的離子晶體的水溶液能導電，一般難溶于非極性溶劑，熔點較高、質硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點；⑥所表示的物質熔點達3 900 ℃，硬度很大，不導電，應是共價晶體，故只有①⑧符合題意。
4.根據(jù)CsCl的晶胞結構分析，CsCl晶體中兩個距離最近的Cs+間距離為a。
(1)則每個Cs+周圍與其距離為a的Cs+數(shù)目為　　　　。
(2)每個Cs+周圍距離相等且次近的Cs+數(shù)目為　　　　，距離為　　　　　　。
(3)每個Cs+周圍距離相等且第三近的Cs+數(shù)目為　　　　，距離為　　　　。
(4)每個Cs+周圍緊鄰且等距的Cl-數(shù)目為　　　　。
答案　(1)6　(2)12　a　(3)8　a　(4)8
解析　以題圖的一個Cs+為基準，與其最近的Cs+分別位于其上、下、前、后、左、右六個方位，有6個；與其次近的Cs+的距離為a，在1個晶胞中有3個，而1個Cs+為8個晶胞共有，故有8×3×=12個；與其第三近的Cs+的距離為a，每個晶胞中有1個，故有8個；與其緊鄰且等距的Cl-有8個。
課時對點練　［分值：100分］
(選擇題1~12題，每小題6分，共72分)
題組一　金屬鍵及金屬晶體
1.(2023·鄭州高二月考)如圖是金屬晶體內部的“電子氣理論”示意圖。電子氣理論可以用來解釋金屬的性質，下列說法正確的是 (　　)
A.金屬能導電是因為金屬陽離子在外加電場作用下定向移動
B.金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導
C.金屬具有延展性是因為在外力的作用下，金屬中各原子層間會出現(xiàn)相對滑動，而自由電子可以起到潤滑劑的作用，使金屬不會斷裂
D.合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增多，所以合金的延展性比純金屬強，硬度比純金屬小
答案　C
解析　金屬能導電是因為自由電子在外加電場作用下定向移動，A項錯誤；金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞，從而發(fā)生熱的傳導，B項錯誤；合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，相當于填補了金屬陽離子之間的空隙，所以一般情況下合金的延展性比純金屬弱，硬度比純金屬大，D項錯誤。
2.物質結構理論提出：金屬鍵越強，金屬的硬度越大，熔、沸點越高。一般來說，金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法錯誤的是 (　　)
A.硬度：Mg>Al B.熔點：Be>Mg
C.硬度：Mg>K D.熔點：Ca>K
答案　A
解析　Mg、Al的電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)大的離子半徑小，價電子數(shù)：Al>Mg，離子半徑：Al3+K，C正確；Ca、K位于同一周期，價電子數(shù)：Ca>K，離子半徑：K+>Ca2+，Ca的金屬鍵強于K，故熔點：Ca>K，D正確。
題組二　離子晶體及其性質
3.下列給出了幾種氯化物的熔點和沸點：
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸點/℃ 1 413 1 412 180 57.57
下列敘述與表中相吻合的是 (　　)
A.NaCl的沸點比SiCl4高得多是因為二者晶體類型不同
B.SiCl4晶體屬于共價晶體
C.AlCl3晶體是典型的離子晶體
D.MgCl2中含有離子鍵和非極性共價鍵
答案　A
解析　由題表可知，SiCl4的熔點和沸點都比較低，屬于分子晶體，B項錯誤；AlCl3的熔點和沸點都不高，不屬于典型的離子晶體，C項錯誤；MgCl2中只含離子鍵，不含非極性共價鍵，D項錯誤。
4.離子晶體熔點的高低取決于陰、陽離子間離子鍵的強弱，據(jù)所學知識判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點的高低順序是 (　　)
A.KCl>NaCl>BaO>CaO
B.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>KCl>NaCl
D.CaO>BaO>NaCl>KCl
答案　D
解析　對于離子晶體來說，離子所帶電荷數(shù)越多，陰、陽離子間的核間距離越小，離子鍵越強，熔點越高。一般在陰、陽離子的核間距離相當時首先看離子所帶電荷數(shù)，CaO、BaO所帶電荷數(shù)都大于KCl、NaCl，所以CaO、BaO的熔點大于KCl、NaCl；其次在電荷數(shù)相當時，看陰、陽離子的核間距離，r(Ba2+)>r(Ca2+)，熔點：CaO>BaO，r(K+)>r(Na+)，熔點：NaCl>KCl。
5.(2024·青海高二月考)如圖為NaCl和CsCl的晶體結構，下列說法錯誤的是 (　　)
A.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體
B.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同
C.NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為6和8
D.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同
答案　D
解析　NaCl和CsCl都是由陰、陽離子通過離子鍵構成的晶體，陰、陽離子個數(shù)之比都為1∶1，則都屬于AB型的離子晶體，故A、B正確；結合題圖可知，NaCl中鈉離子的配位數(shù)為6，CsCl中銫離子的配位數(shù)為8，故C正確；鈉離子半徑小于銫離子半徑，則NaCl的陽離子與陰離子的半徑比小于CsCl的，故D錯誤。
題組三　金屬晶體、離子晶體晶胞的分析
6.鐵有δ Fe、γ Fe、α Fe三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下可以發(fā)生轉化。如圖是三種晶體的晶胞，下列說法正確的是 (　　)
δ Fe　　γ Fe　　α Fe
A.三種同素異形體的性質相同
B.γ Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子有6個
C.α Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子有6個
D.將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同
答案　C
解析　由于三種同素異形體的結構不同，所以三者的性質不同，A項錯誤；γ Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子數(shù)為12，B項錯誤；α Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子數(shù)為6，C項正確；將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，會得到晶體類型不同的鐵，D項錯誤。
7.某離子晶體DxEC6的晶胞結構如圖1所示，圖2表示晶胞的一部分，陽離子D+位于晶胞棱的中點和晶胞內部，陰離子E位于晶胞的頂角和面心。則DxEC6中x的值為 (　　)
A.1　　　　　　　B.2　　　　　　　　C.3　　　　　　D.4
答案　C
解析　1個晶胞中，N(D+)=12×+9=12，N(E)=8×+6×=4，故N(D+)∶N(E)=12∶4=3∶1，所以x=3。
8.已知某離子晶體的晶胞結構如圖所示，其摩爾質量為M g·mol-1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為d g·cm-3。下列說法正確的是 (　　)
A.晶胞中M、N的個數(shù)都為1
B.該晶胞中兩個距離最近的同種離子的核間距為cm
C.與M距離最近且相等的M的個數(shù)為6
D.該晶胞可能是NaCl晶體的晶胞
答案　D
解析　晶胞中N、M的個數(shù)分別為8×+6×=4、12×+1=4，A項錯誤；因為晶胞中含有4個M和4個N，則晶胞的體積為 cm3，進而計算出晶胞的邊長為cm，兩個距離最近的同種離子的核間距為晶胞面對角線長的一半，即為×cm，B項錯誤；由晶胞的結構可知與體心M距離最近且相等的M的個數(shù)為12，C項錯誤；由晶胞結構可知該晶胞可能為NaCl晶體的晶胞，D項正確。
9.鋇在氧氣中燃燒時得到一種晶體，其晶胞的結構如圖所示，下列有關說法正確的是 (　　)
A.該晶體屬于離子晶體
B.晶體的化學式為Ba2O2
C.該晶體的晶胞結構與CsCl相似
D.與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有8個
答案　A
解析　晶體中含有Ba2+和，則該晶體屬于離子晶體，A正確；該晶體的晶胞結構與NaCl的晶胞結構相似，所以與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個，C、D不正確；該物質的1個晶胞中含有4個Ba2+和4個，則晶體的化學式為BaO2，B不正確。
10.下列關于晶體的說法正確的組合是 (　　)
①金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低；②離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵；③硬度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>NaI；④SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合；⑤分子晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定。
A.①②③ B.①②④
C.③⑤ D.①③
答案　D
解析　金剛石、SiC是共價晶體，原子半徑越小，晶體熔點越高，金剛石的熔點高于碳化硅，NaF、NaCl是離子晶體，熔點比共價晶體的低，熔點：NaF>NaCl，H2O、H2S為分子晶體，但水分子之間存在氫鍵，熔點比硫化氫的高，所以晶體的熔點依次降低，故①正確；離子晶體中可能含有共價鍵，如氫氧化鈉，分子晶體中肯定沒有離子鍵，故②錯誤；F-、Cl-、Br-、I-的離子半徑逐漸增大，所以離子鍵強度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，硬度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故③正確；SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵相結合，每個氧原子與2個硅原子以共價鍵相結合，故④錯誤；共價鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定，與分子間作用力大小無關，故⑤錯誤。
11.已知冰晶石(Na3［AlF6］)熔融時的電離方程式為Na3［AlF6］===3Na++［AlF6］3-。現(xiàn)有冰晶石的晶胞結構如圖所示，位于大立方體頂角和面心，位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，▽是圖中、中的一種。下列說法正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值) (　　)
A.冰晶石是共價晶體
B.大立方體的體心處▽代表［AlF6］3-
C.與Na+距離相等且最近的Na+有6個
D.冰晶石晶體的密度為 g·cm-3
答案　D
解析　由冰晶石熔融時能發(fā)生電離，可知冰晶石是離子晶體，A項錯誤；每個晶胞中含有的個數(shù)為8×+6×=4，的個數(shù)為12×+8=11，根據(jù)冰晶石的化學式可知，［AlF6］3-與Na+的個數(shù)比為1∶3，故▽為Na+，B項錯誤；與Na+距離相等且最近的Na+有8個，C項錯誤；晶胞的質量為 g，晶胞的體積為a3 cm3，則晶體的密度為 g·cm-3，D項正確。
12.有一種藍色晶體，化學式可表示為Mx［Fey(CN)6］，經X射線衍射實驗發(fā)現(xiàn)，它的結構特征是Fe3+和 Fe2+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的基本結構單元如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.該晶體的化學式為M2［Fe2(CN)6］
B.該晶體屬于離子晶體，M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體，M呈+2價
D.晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有3個
答案　B
解析　由題圖可得，晶體中陰離子的基本結構單元中Fe2+的個數(shù)為4×=，F(xiàn)e3+的個數(shù)也為，CN-的個數(shù)為12×=3，因此陰離子的化學式為［Fe2(CN)6］-，則該晶體的化學式為M［Fe2(CN)6］，A錯誤；由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體，M的化合價為+1價，B正確、C錯誤；晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有6個，D錯誤。
13.(8分)氫氣的安全貯存和運輸是氫能應用的關鍵。鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示。
(1)鐵鎂合金的化學式為　　　　。
(2)距離Mg原子最近的Fe原子個數(shù)是　　　　。
(3)若該晶體儲氫時，H2分子在晶胞的體心和棱心位置，則含Mg 96 g的該儲氫合金可儲存標準狀況下H2的體積約為　　　　　L。
(4)若該晶胞的晶胞參數(shù)為d nm，則該合金的密度為　　　　　 g·cm-3(列表達式，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
答案　(1)Mg2Fe　(2)4　(3)44.8
(4)
解析　(1)該晶胞中Fe的個數(shù)為8×+6×=4，Mg的個數(shù)為8，故鐵鎂合金的化學式為Mg2Fe。(3)Mg的物質的量為=4 mol，故儲存H2為4 mol×=2 mol，標準狀況下H2的體積約為2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L。(4)該合金的密度為= g·cm-3。
14.(20分)中科院大連化物所化學研究團隊在化學鏈合成NH3研究方面取得新進展，該研究中涉及的物質有Ni BaH2/Al2O3、Fe K2O Al2O3、Cs Ru/MgO等，相關研究成果發(fā)表于《自然》上。
請回答下列問題：
(1)基態(tài)Fe原子核外電子占據(jù)最高能層的符號為　　　　　，Ni位于元素周期表中的　　　區(qū)。
(2)元素的第一電離能：Mg　　　　(填“>”或“<”)Al。H、N、O的電負性由大到小的順序為　　　　　　　　(用元素符號表示)。
(3)NH3分子中中心原子的雜化方式為　　　　。
(4)已知MgO的熔點為2 852 ℃，CaO的熔點為2 614 ℃，二者的晶體類型為　　　　，MgO的熔點高于CaO的原因是　　　　 　　　　。
(5)研究發(fā)現(xiàn)，只含Ni、Mg和C三種元素的晶體竟然也具有超導性，該晶體的晶胞結構如圖所示：
①與C原子緊鄰的Ni原子有　　　　個。
②已知該晶胞中a原子的坐標參數(shù)為(1，0，0)，b原子的坐標參數(shù)為(，，0)，則c原子的坐標參數(shù)為　　　　　　。
③已知該晶體的密度為d g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞中Ni原子、Mg原子之間的最短距離為　　　　　　　　 pm(用含d、NA的代數(shù)式表示)。
答案　(1)N　d　(2)>　O>N>H　(3)sp3
(4)離子晶體　Mg2+的半徑小于Ca2+，MgO的離子鍵強度大于CaO　(5)①6　②(，0，)　③××1010
解析　(2)同一周期主族元素第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能分別大于其相鄰的第ⅢA、ⅥA族元素，所以第一電離能：Mg>Al。
(3)NH3分子中N原子價層電子對數(shù)為3+=4，N原子的雜化方式為sp3。
(5)③設晶胞中Ni原子、Mg原子之間的最短距離為a pm，則晶胞棱長為a pm，晶胞體積為(a×10-10)3 cm3，該晶胞中Mg原子個數(shù)為8×=1，Ni原子個數(shù)為6×=3，C原子個數(shù)是1，晶體的密度為d g·cm-3=g·cm-3，所以a=××1010。第三節(jié)　金屬晶體與離子晶體
第1課時　金屬晶體　離子晶體
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］　1.能辨識常見的金屬晶體，能從微觀角度分析金屬晶體中構成微粒及微粒間作用，并解釋金屬的物理性質。2.能辨識常見的離子晶體，能從微觀角度理解離子鍵對離子晶體性質的影響，能從宏觀角度解釋離子晶體性質的差異。3.通過對離子晶體模型的認識，理解離子晶體的結構特點，預測其性質。
一、金屬鍵與金屬晶體
1.金屬鍵
(1)概念：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用。
(2)成鍵粒子：金屬鍵的成鍵粒子是　　　　　　　　和　　　　　　。
(3)本質：金屬原子脫落下來的　　　　　形成遍布整塊晶體的“　　　　　”，被所有原子所共用，從而把所有的　　　　　維系在一起。
(4)特征：電子氣被所有的金屬原子所共用，所以金屬鍵　　　(填“有”或“沒有”)方向性和飽和性。
(5)影響因素
①金屬元素的原子半徑：一般而言，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強。
②金屬原子價電子數(shù)：一般而言，金屬元素的價電子數(shù)越多，金屬鍵越強。
(6)對物質性質的影響：金屬鍵強弱不同，所以金屬的性質差異很大。如金屬鈉的熔點　　　、硬度　　　，而　　　是熔點最高的金屬、　　　是硬度最大的金屬。
2.金屬晶體
(1)概念
金屬(除汞外)在常溫下都是晶體，稱其為金屬晶體。它們的結構就好像很多硬球一層一層很　　　地堆積，每一個金屬原子的周圍有較多相同的　　　圍繞著。在金屬晶體中，原子間以　　　　相互結合。
(2)用“電子氣理論”解釋金屬的性質
3.金屬晶體熔點的變化規(guī)律
(1)金屬晶體熔點的變化規(guī)律
金屬晶體熔點差別較大，一般熔點較高，但有部分熔點較低，如Cs、Hg等。汞在常溫下是液體，熔點很低(-38.87 ℃)，而鎢的熔點為3 410 ℃。
(2)金屬鍵的強弱對堿金屬單質物理性質的影響
元素 3Li(鋰) 11Na(鈉) 19K(鉀) 37Rb(銣) 55Cs(銫)
熔點/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸點/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金屬硬度的大小，熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越　　，硬度越　　。
(3)一般合金的熔點比各組分的熔點低。
1.試用金屬鍵解釋Na、Mg、Al的熔點逐漸升高的原因。
2.純鋁硬度不大，形成硬鋁合金后，硬度很大，金屬形成合金后為什么有些物理性質會發(fā)生很大的變化？
3.為什么金屬在粉末狀態(tài)時，失去金屬光澤而呈暗灰色或黑色？
1.正誤判斷
(1)不存在只有陽離子，而沒有陰離子的物質 (　　)
(2)金屬晶體在外力作用下，各層之間發(fā)生相對滑動，金屬鍵也被破壞 (　　)
(3)金屬原子半徑越小，價電子數(shù)越多，其金屬單質熔、沸點越高，硬度越大 (　　)
(4)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高，分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低 (　　)
2.(2023·濟南高二檢測)下列有關金屬的說法正確的是 (　　)
A.金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子
B.金屬晶體有導電性，能導電的物質一定是金屬
C.金屬原子在化學變化中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強
D.金屬晶體的堆積方式會影響金屬的性質
3.金屬晶體熔、沸點的高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強度與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是 (　　)
A.金屬鎂的熔點大于金屬鋁
B.堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的
C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉
D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣
金屬晶體的常見堆積方式
(1)金屬原子在二維空間中排列的兩種方式
金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間)，可有兩種排列方式——a：非密置層，b：密置層(如圖所示)。
特別提醒　密置層排列時，平面的利用率比非密置層的高。
(2)金屬晶體的原子在三維空間里的3種常見堆積方式(圖中不同顏色的小球都代表同一種金屬原子)
堆積方式 圖式 實例
簡單立方堆積 釙
體心立方堆積 鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等
面心立方堆積 金、銀、銅、鉛等
二、離子晶體
1.離子晶體
(1)定義：離子晶體是由　　　和　　　　相互作用形成的晶體。
(2)成鍵粒子：大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：陽離子、陰離子之間以　　　結合，有些離子晶體中可能存在　　　　、　　　等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
(4)物理性質：硬度較大，難壓縮；熔點和沸點較高；固體不導電，但在熔融狀態(tài)或水溶液中能導電。
2.典型離子晶體
(1)NaCl晶體
NaCl晶胞如圖所示，每個Na+周圍距離最近的Cl-有　　個(上、下、左、右、前、后各1個)，構成正八面體，每個Cl-周圍距離最近的Na+有 　　個，構成正八面體，由此可推知晶體的化學式為________________。
①每個Na+(Cl-)周圍距離相等且最近的Na+(Cl-)是　　個。
②每個晶胞中實際擁有的Na+數(shù)是　　個，Cl-數(shù)是　　個。
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化鈉晶體的密度為　　　　　　　　　　　 g·cm-3。
(2)CsCl晶體
CsCl晶胞如圖所示，每個Cs+周圍距離最近的Cl-有　　個，每個Cl-周圍距離最近的Cs+有　　個，它們均構成正六面體，由此可推知晶體的化學式為___________________。
①每個晶胞中實際擁有的Cs+數(shù)是　　個，Cl-數(shù)是　　個。
②每個Cs+(Cl-)周圍距離最近的Cs+(Cl-)有 　　個，構成__________________。
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化銫晶體的密度為　　　　　　　　　　　　 g·cm-3。
1.含有陰離子的晶體一定含有金屬陽離子嗎？
2.NaCl、CsCl表示的是分子式嗎？
3.NaCl的熔點為801 ℃，CsCl的熔點為645 ℃，試解釋其原因。
1.正誤判斷
(1)離子晶體一定是離子化合物 (　　)
(2)離子晶體中只含離子鍵 (　　)
(3)由金屬與非金屬形成的晶體一定屬于離子晶體 (　　)
(4)離子晶體的熔點一定低于共價晶體的熔點 (　　)
(5)離子晶體受熱熔化，破壞化學鍵，吸收能量，屬于化學變化 (　　)
2.自然界中的CaF2又稱螢石，是一種難溶于水的固體，屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的是 (　　)
A.CaF2難溶于水，其水溶液的導電性極弱
B.CaF2的熔、沸點較高，硬度較大
C.CaF2固體不導電，但在熔融狀態(tài)下可以導電
D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小
3.下列性質中適合離子晶體的是 (　　)
①熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
②熔點為10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
③能溶于CS2，熔點為-7.25 ℃，沸點為59.47 ℃
④熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3
⑤熔點為-218 ℃，難溶于水
⑥熔點為3 900 ℃，硬度很大，不導電
⑦難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱
⑧難溶于水，熔點較高，固體不導電，熔化時導電
A.①⑧ B.②③⑥
C.①④⑦ D.②⑤
4.根據(jù)CsCl的晶胞結構分析，CsCl晶體中兩個距離最近的Cs+間距離為a。
(1)每個Cs+周圍與其距離為a的Cs+數(shù)目為　　　　。
(2)每個Cs+周圍距離相等且次近的Cs+數(shù)目為　　　　，距離為　　　　　　。
(3)每個Cs+周圍距離相等且第三近的Cs+數(shù)目為　　　　，距離為　　　　。
(4)每個Cs+周圍緊鄰且等距的Cl-數(shù)目為　　　　。
答案精析
一、
1.(2)金屬陽離子　自由電子　(3)價電子　電子氣　金屬原子　(4)沒有　(6)較低　較小　鎢　鉻
2.(1)緊密　原子　金屬鍵　(2)相對滑動　不變　電子氣
定向移動　降低　碰撞
3.(2)高　大
深度思考
1.Na、Mg、Al的原子半徑逐漸減小，價電子數(shù)逐漸增多，金屬鍵逐漸增強，熔點逐漸升高。
2.金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，影響了金屬的延展性和硬度。
3.金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的晶面分布在各個方向，非常雜亂，晶格排列也不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。
應用體驗
1.(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2.D　［因金屬的價電子受原子核的吸引力小，則金屬原子中的價電子在金屬晶體中為自由電子，而不是所有的核外電子，A錯誤；金屬原子在化學變化中失去電子越容易，其還原性越強，C錯誤；金屬晶體中原子的堆積方式會影響金屬的性質，如延展性，D正確。］
3.C　［金屬陽離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬鍵越強，據(jù)此判斷。］
二、
1.(1)陽離子　陰離子　(3)離子鍵　共價鍵　氫鍵
2.(1)6　6　NaCl　①12　②4　4　③
(2)8　8　CsCl　①1　1　②6　正八面體　③
深度思考
1.含有陰離子的晶體，一定含有陽離子，但不一定是金屬陽離子，如銨鹽。
2.不是，NaCl、CsCl是離子晶體，只表示晶體中陰、陽離子個數(shù)比，為化學式。
3.Na+、Cs+所帶電荷一樣，但Na+的半徑小于Cs+的半徑，NaCl中的離子鍵強于CsCl中的離子鍵，所以NaCl的熔點高于CsCl的熔點。
應用體驗
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.C　［離子晶體中含有離子鍵，離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞，電離出自由移動的陰、陽離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠導電，這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。］
3.A　［離子晶體固體時不導電，熔融態(tài)時能導電，易溶于水的離子晶體的水溶液能導電，一般難溶于非極性溶劑，熔點較高、質硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點；⑥所表示的物質熔點達3 900 ℃，硬度很大，不導電，應是共價晶體，故只有①⑧符合題意。］
4.(1)6　(2)12　a　(3)8　a　(4)8
解析　以題圖的一個Cs+為基準，與其最近的Cs+分別位于其上、下、前、后、左、右六個方位，有6個；與其次近的Cs+的距離為a，在1個晶胞中有3個，而1個Cs+為8個晶胞共有，故有8×3×=12個；與其第三近的Cs+的距離為a，每個晶胞中有1個，故有8個；與其緊鄰且等距的Cl-有8個。(共75張PPT)
金屬晶體　離子晶體
　第1課時
第三章　第三節(jié)
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核心素養(yǎng)
發(fā)展目標
1.能辨識常見的金屬晶體，能從微觀角度分析金屬晶體中構成微粒及微粒間作用，并解釋金屬的物理性質。
2.能辨識常見的離子晶體，能從微觀角度理解離子鍵對離子晶體性質的影響，能從宏觀角度解釋離子晶體性質的差異。
3.通過對離子晶體模型的認識，理解離子晶體的結構特點，預測其性質。
內容索引
一、金屬鍵與金屬晶體
二、離子晶體
課時對點練
金屬鍵與金屬晶體
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一
1.金屬鍵
(1)概念：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用。
(2)成鍵粒子：金屬鍵的成鍵粒子是 和 。
(3)本質：金屬原子脫落下來的 形成遍布整塊晶體的“ ”，被所有原子所共用，從而把所有的 維系在一起。
(4)特征：電子氣被所有的金屬原子所共用，所以金屬鍵 (填“有”或“沒有”)方向性和飽和性。
一、金屬鍵與金屬晶體
金屬陽離子
自由電子
價電子
電子氣
金屬原子
沒有
(5)影響因素
①金屬元素的原子半徑：一般而言，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強。
②金屬原子價電子數(shù)：一般而言，金屬元素的價電子數(shù)越多，金屬鍵越強。
(6)對物質性質的影響：金屬鍵強弱不同，所以金屬的性質差異很大。如金屬鈉的熔點 、硬度 ，而 是熔點最高的金屬、 是硬度最大的金屬。
較低
較小
鎢
鉻
2.金屬晶體
(1)概念
金屬(除汞外)在常溫下都是晶體，稱其為金屬晶體。它們的結構就好像很多硬球一層一層很 地堆積，每一個金屬原子的周圍有較多相同的 圍繞著。在金屬晶體中，原子間以 相互結合。
緊密
原子
金屬鍵
(2)用“電子氣理論”
解釋金屬的性質
相對滑動
不變
電子氣
定
向移動
降低
碰撞
3.金屬晶體熔點的變化規(guī)律
(1)金屬晶體熔點的變化規(guī)律
金屬晶體熔點差別較大，一般熔點較高，但有部分熔點較低，如Cs、Hg等。汞在常溫下是液體，熔點很低(-38.87 ℃)，而鎢的熔點為3 410 ℃。
(2)金屬鍵的強弱對堿金屬單質物理性質的影響
元素 3Li(鋰) 11Na(鈉) 19K(鉀) 37Rb(銣) 55Cs(銫)
熔點/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸點/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金屬硬度的大小，熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越 ，硬度越 。
(3)一般合金的熔點比各組分的熔點低。
高
大
1.試用金屬鍵解釋Na、Mg、Al的熔點逐漸升高的原因。
深度思考
提示　Na、Mg、Al的原子半徑逐漸減小，價電子數(shù)逐漸增多，金屬鍵逐漸增強，熔點逐漸升高。
2.純鋁硬度不大，形成硬鋁合金后，硬度很大，金屬形成合金后為什么有些物理性質會發(fā)生很大的變化？
深度思考
提示　金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，影響了金屬的延展性和硬度。
3.為什么金屬在粉末狀態(tài)時，失去金屬光澤而呈暗灰色或黑色？
深度思考
提示　金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的晶面分布在各個方向，非常雜亂，晶格排列也不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。
應用體驗
1.正誤判斷
(1)不存在只有陽離子，而沒有陰離子的物質
(2)金屬晶體在外力作用下，各層之間發(fā)生相對滑動，金屬鍵也被破壞
(3)金屬原子半徑越小，價電子數(shù)越多，其金屬單質熔、沸點越高，硬度越大
(4)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高，分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低
×
×
√
×
應用體驗
2.(2023·濟南高二檢測)下列有關金屬的說法正確的是
A.金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子
B.金屬晶體有導電性，能導電的物質一定是金屬
C.金屬原子在化學變化中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強
D.金屬晶體的堆積方式會影響金屬的性質
√
應用體驗
因金屬的價電子受原子核的吸引力小，則金屬原子中的價電子在金屬晶體中為自由電子，而不是所有的核外電子，A錯誤；
金屬原子在化學變化中失去電子越容易，其還原性越強，C錯誤；
金屬晶體中原子的堆積方式會影響金屬的性質，如延展性，D正確。
應用體驗
3.金屬晶體熔、沸點的高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強度與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是
A.金屬鎂的熔點大于金屬鋁
B.堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的
C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉
D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣
√
應用體驗
金屬陽離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬鍵越強，據(jù)此判斷。
知識拓展
金屬晶體的常見堆積方式
(1)金屬原子在二維空間中排列的兩種方式
金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。
把它們放置在平面上(即二維空間)，可有兩
種排列方式——a：非密置層，b：密置層(如
圖所示)。
特別提醒　密置層排列時，平面的利用率比非密置層的高。
(2)金屬晶體的原子在三維空間里的3種常見堆積方式(圖中不同顏色的小球都代表同一種金屬原子)
堆積方式 圖式 實例
簡單立方堆積 釙
體心立方堆積 鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等
面心立方堆積 金、銀、銅、鉛等
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知識拓展
離子晶體
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二
二、離子晶體
1.離子晶體
(1)定義：離子晶體是由 和 相互作用形成的晶體。
(2)成鍵粒子：大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：陽離子、陰離子之間以 結合，有些離子晶體中可能存在 、 等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
陽離子
陰離子
離子鍵
共價鍵
氫鍵
(4)物理性質：硬度較大，難壓縮；熔點和沸點較高；固體不導電，但在熔融狀態(tài)或水溶液中能導電。
2.典型離子晶體
(1)NaCl晶體
NaCl晶胞如圖所示，每個Na+周圍距離最近的Cl-有 個(上、下、左、右、前、后各1個)，構成正八面體，每個Cl-周圍距離最近的Na+有 個，構成正八面體，由此可推知晶體的化學式為 。
6
6
NaCl
①每個Na+(Cl-)周圍距離相等且最近的Na+(Cl-)是____個。
②每個晶胞中實際擁有的Na+數(shù)是 個，Cl-數(shù)是___個。
12
4
4
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化鈉晶體的密
度為 g·cm-3。
(2)CsCl晶體
CsCl晶胞如圖所示，每個Cs+周圍距離最近的Cl-有 個，每個Cl-周圍距離最近的Cs+有 個，它們均構成正六面體，由此可推知晶體的化學式為 。
①每個晶胞中實際擁有的Cs+數(shù)是 個，Cl-數(shù)是 個。
②每個Cs+(Cl-)周圍距離最近的Cs+(Cl-)有 個，構成 。
③若晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則氯化銫晶體的密度為
g·cm-3。
8
8
CsCl
1
1
6
正八面體
1.含有陰離子的晶體一定含有金屬陽離子嗎？
深度思考
提示　含有陰離子的晶體，一定含有陽離子，但不一定是金屬陽離子，如銨鹽。
2.NaCl、CsCl表示的是分子式嗎？
提示　不是，NaCl、CsCl是離子晶體，只表示晶體中陰、陽離子個數(shù)比，為化學式。
3.NaCl的熔點為801 ℃，CsCl的熔點為645 ℃，試解釋其原因。
深度思考
提示　Na+、Cs+所帶電荷一樣，但Na+的半徑小于Cs+的半徑，NaCl中的離子鍵強于CsCl中的離子鍵，所以NaCl的熔點高于CsCl的熔點。
應用體驗
1.正誤判斷
(1)離子晶體一定是離子化合物
(2)離子晶體中只含離子鍵
(3)由金屬與非金屬形成的晶體一定屬于離子晶體
(4)離子晶體的熔點一定低于共價晶體的熔點
(5)離子晶體受熱熔化，破壞化學鍵，吸收能量，屬于化學變化
√
×
×
×
×
應用體驗
2.自然界中的CaF2又稱螢石，是一種難溶于水的固體，屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的是
A.CaF2難溶于水，其水溶液的導電性極弱
B.CaF2的熔、沸點較高，硬度較大
C.CaF2固體不導電，但在熔融狀態(tài)下可以導電
D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小
√
應用體驗
離子晶體中含有離子鍵，離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞，電離出自由移動的陰、陽離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠導電，這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。
應用體驗
3.下列性質中適合離子晶體的是
①熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
②熔點為10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
③能溶于CS2，熔點為-7.25 ℃，沸點為59.47 ℃
④熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3
⑤熔點為-218 ℃，難溶于水
⑥熔點為3 900 ℃，硬度很大，不導電
⑦難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱
⑧難溶于水，熔點較高，固體不導電，熔化時導電
A.①⑧　　B.②③⑥　　C.①④⑦　　D.②⑤
√
應用體驗
離子晶體固體時不導電，熔融態(tài)時能導電，易溶于水的離子晶體的水溶液能導電，一般難溶于非極性溶劑，熔點較高、質硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點；
⑥所表示的物質熔點達3 900 ℃，硬度很大，不導電，應是共價晶體，故只有①⑧符合題意。
應用體驗
4.根據(jù)CsCl的晶胞結構分析，CsCl晶體中兩個距離最近
的Cs+間距離為a。
(1)則每個Cs+周圍與其距離為a的Cs+數(shù)目為　　。
(2)每個Cs+周圍距離相等且次近的Cs+數(shù)目為　　，
距離為　　　。
(3)每個Cs+周圍距離相等且第三近的Cs+數(shù)目為　　，距離為　　　。
(4)每個Cs+周圍緊鄰且等距的Cl-數(shù)目為　　。
6
12
a
8
a
8
應用體驗
以題圖的一個Cs+為基準，與其最近的Cs+分別位于其上、下、前、后、左、右六個方位，有6個；與其次近的Cs+的距離為a，在1個晶胞中有3個，而1個Cs+為8個晶胞共有，故有8×3×=12個；與其第三近的Cs+
的距離為a，每個晶胞中有1個，故有8個；與其緊鄰且等距的Cl-有8個。
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課時對點練
題組一　金屬鍵及金屬晶體
1.(2023·鄭州高二月考)如圖是金屬晶體內部的“電子氣理論”示意圖。電子氣理論可以用來解釋金屬的性質，下列說法正確的是
A.金屬能導電是因為金屬陽離子在外加電場作用下定向移動
B.金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而
　發(fā)生熱的傳導
C.金屬具有延展性是因為在外力的作用下，金屬中各原子層
　間會出現(xiàn)相對滑動，而自由電子可以起到潤滑劑的作用，使金屬不會斷裂
D.合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增多，所以合金的延展
　性比純金屬強，硬度比純金屬小
√
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金屬能導電是因為自由電子在外加電場作用
下定向移動，A項錯誤；
金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下與
金屬原子頻繁碰撞，從而發(fā)生熱的傳導，B項錯誤；
合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，相當于填補了金屬陽離子之間的空隙，所以一般情況下合金的延展性比純金屬弱，硬度比純金屬大，D項錯誤。
2.物質結構理論提出：金屬鍵越強，金屬的硬度越大，熔、沸點越高。一般來說，金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法錯誤的是
A.硬度：Mg>Al B.熔點：Be>Mg
C.硬度：Mg>K D.熔點：Ca>K
√
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Mg、Al的電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)大的離子半徑小，價電子數(shù)：Al>Mg，離子半徑：Al3+離子半徑：Mg2+K，C正確；
Ca、K位于同一周期，價電子數(shù)：Ca>K，離子半徑：K+>Ca2+，Ca的金屬鍵強于K，故熔點：Ca>K，D正確。
題組二　離子晶體及其性質
3.下列給出了幾種氯化物的熔點和沸點：
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸點/℃ 1 413 1 412 180 57.57
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸點/℃ 1 413 1 412 180 57.57
下列敘述與表中相吻合的是
A.NaCl的沸點比SiCl4高得多是因為二者晶體類型不同
B.SiCl4晶體屬于共價晶體
C.AlCl3晶體是典型的離子晶體
D.MgCl2中含有離子鍵和非極性共價鍵
√
由題表可知，SiCl4的熔點和沸點都比較低，屬于分子晶體，B項錯誤；
AlCl3的熔點和沸點都不高，不屬于典型的離子晶體，C項錯誤；
MgCl2中只含離子鍵，不含非極性共價鍵，D項錯誤。
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸點/℃ 1 413 1 412 180 57.57
4.離子晶體熔點的高低取決于陰、陽離子間離子鍵的強弱，據(jù)所學知識判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點的高低順序是
A.KCl>NaCl>BaO>CaO
B.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>KCl>NaCl
D.CaO>BaO>NaCl>KCl
√
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對于離子晶體來說，離子所帶電荷數(shù)越多，陰、陽離子間的核間距離越小，離子鍵越強，熔點越高。一般在陰、陽離子的核間距離相當時首先看離子所帶電荷數(shù)，CaO、BaO所帶電荷數(shù)都大于KCl、NaCl，所以CaO、BaO的熔點大于KCl、NaCl；其次在電荷數(shù)相當時，看陰、陽離子的核間距離，r(Ba2+)>r(Ca2+)，熔點：CaO>BaO，r(K+)>r(Na+)，熔點：NaCl>KCl。
5.(2024·青海高二月考)如圖為NaCl和CsCl的晶體結構，下列說法錯誤的是
A.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體
B.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同
C.NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為
　6和8
D.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比
　相同
√
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NaCl和CsCl都是由陰、陽離子通過離子鍵構成的晶體，陰、陽離子個數(shù)之比都為1∶1，則都屬于AB型的離子晶體，故A、B正確；
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結合題圖可知，NaCl中鈉離子的配位數(shù)為6，CsCl中銫離子的配位數(shù)為8，故C正確；
鈉離子半徑小于銫離子半徑，則NaCl的陽離子與陰離子的半徑比小于CsCl的，故D錯誤。
題組三　金屬晶體、離子晶體晶胞的分析
6.鐵有δ Fe、γ Fe、α Fe三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下可以發(fā)生轉化。如圖是三種晶體的晶胞，下列說法正確的是
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δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
A.三種同素異形體的性質相同
B.γ Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子有6個
C.α Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子有6個
D.將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同
√
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δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
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由于三種同素異形體的結構不同，所以三者的性質不同，A項錯誤；
γ Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子數(shù)為12，B項錯誤；
δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
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α Fe晶胞中與每個鐵原子距離最近且相等的鐵原子數(shù)為6，C項正確；
將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，會得到晶體類型不同的鐵，D項錯誤。
δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
7.某離子晶體DxEC6的晶胞結構如圖1所示，圖2表示晶胞的一部分，陽離子D+位于晶胞棱的中點和晶胞內部，陰離子E位于晶胞的頂角和面心。則DxEC6中x的值為
A.1　　　　　　　B.2　　　　　　　　C.3　　　　　　D.4
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1個晶胞中，N(D+)=12×+9=12，N(E)=8×+6×=4，故N(D+)∶N(E)=12∶4=3∶1，所以x=3。
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8.已知某離子晶體的晶胞結構如圖所示，其摩爾質量為M g·mol-1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為d g·cm-3。下列說法正確的是
A.晶胞中M、N的個數(shù)都為1
B.該晶胞中兩個距離最近的同種離子的核間距
　為cm
C.與M距離最近且相等的M的個數(shù)為6
D.該晶胞可能是NaCl晶體的晶胞
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晶胞中N、M的個數(shù)分別為8×+6×=4、12×+1=4，A項錯誤；
因為晶胞中含有4個M和4個N，則晶胞的體積
為 cm3，進而計算出晶胞的邊長為cm，兩個距離最近的同種離子的核間距為晶胞面對角線長的一半，即為×cm，B項錯誤；
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由晶胞的結構可知與體心M距離最近且相等的M的個數(shù)為12，C項錯誤；
由晶胞結構可知該晶胞可能為NaCl晶體的晶胞，D項正確。
9.鋇在氧氣中燃燒時得到一種晶體，其晶胞的結構如圖所示，下列有關說法正確的是
A.該晶體屬于離子晶體
B.晶體的化學式為Ba2O2
C.該晶體的晶胞結構與CsCl相似
D.與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有8個
√
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晶體中含有Ba2+和，則該晶體屬于離子晶體，
A正確；
該晶體的晶胞結構與NaCl的晶胞結構相似，所以
與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個，C、
D不正確；
該物質的1個晶胞中含有4個Ba2+和4個，則晶體的化學式為BaO2，B不正確。
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10.下列關于晶體的說法正確的組合是
①金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低；②離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵；③硬度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>NaI；④SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合；⑤分子晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定。
A.①②③ B.①②④
C.③⑤ D.①③
√
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金剛石、SiC是共價晶體，原子半徑越小，晶體熔點越高，金剛石的熔點高于碳化硅，NaF、NaCl是離子晶體，熔點比共價晶體的低，熔點：NaF>NaCl，H2O、H2S為分子晶體，但水分子之間存在氫鍵，熔點比硫化氫的高，所以晶體的熔點依次降低，故①正確；
離子晶體中可能含有共價鍵，如氫氧化鈉，分子晶體中肯定沒有離子鍵，故②錯誤；
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F-、Cl-、Br-、I-的離子半徑逐漸增大，所以離子鍵強度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，硬度由大到小的順序：NaF>NaCl>NaBr>　NaI，故③正確；
SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵相結合，每個氧原子與2個硅原子以共價鍵相結合，故④錯誤；
共價鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定，與分子間作用力大小無關，故⑤錯誤。
11.已知冰晶石(Na3[AlF6])熔融時的電離方程式為Na3[AlF6]===3Na++[AlF6]3-。現(xiàn)有冰晶石的晶胞結構如圖所示， 位于大立方體頂角和面心， 位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，▽是圖中 、 中的一種。下列說
法正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)
A.冰晶石是共價晶體
B.大立方體的體心處▽代表[AlF6]3-
C.與Na+距離相等且最近的Na+有6個
D.冰晶石晶體的密度為 g·cm-3
√
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由冰晶石熔融時能發(fā)生電離，可知冰晶石是離子晶體，A項錯誤；
每個晶胞中含有 的個數(shù)為8×+6×=4， 的個
數(shù)為12×+8=11，根據(jù)冰晶石的化學式可知，
[AlF6]3-與Na+的個數(shù)比為1∶3，故▽為Na+，B項錯誤；
與Na+距離相等且最近的Na+有8個，C項錯誤；
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晶胞的質量為 g，晶胞的體積為a3 cm3，則晶體的密度為 g·cm-3，D項正確。
12.有一種藍色晶體，化學式可表示為Mx[Fey(CN)6]，經X射線衍射實驗發(fā)現(xiàn)，它的結構特征是Fe3+和 Fe2+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的基本結構單元如圖所示。下列說法正確的是
A.該晶體的化學式為M2[Fe2(CN)6]
B.該晶體屬于離子晶體，M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體，M呈+2價
D.晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有3個
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√
由題圖可得，晶體中陰離子的基本結構單元中Fe2+的
個數(shù)為4×=，F(xiàn)e3+的個數(shù)也為，CN-的個數(shù)為12×
=3，因此陰離子的化學式為[Fe2(CN)6]-，則該晶體的
化學式為M[Fe2(CN)6]，A錯誤；
由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體，M的化合價為+1價，B正確、C錯誤；
晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有6個，D錯誤。
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13.氫氣的安全貯存和運輸是氫能應用的關鍵。鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示。
(1)鐵鎂合金的化學式為　　　　。
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Mg2Fe
該晶胞中Fe的個數(shù)為8×+6×=4，Mg的個數(shù)為8，故鐵鎂合金的化學式為Mg2Fe。
(2)距離Mg原子最近的Fe原子個數(shù)是　　。
(3)若該晶體儲氫時，H2分子在晶胞的體心和棱心位置，則含Mg 96 g的該儲氫合金可儲存標準狀況下H2的體積約為　　　L。
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Mg的物質的量為=4 mol，故儲存H2為4 mol×=2 mol，標準狀況下H2的體積約為2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L。
44.8
(4)若該晶胞的晶胞參數(shù)為d nm，則該合金的密度
為　　　 　　 g·cm-3(列表達式，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
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該合金的密度為= g·cm-3。
14.中科院大連化物所化學研究團隊在化學鏈合成NH3研究方面取得新進展，該研究中涉及的物質有Ni BaH2/Al2O3、Fe K2O Al2O3、Cs Ru/MgO等，相關研究成果發(fā)表于《自然》上。
請回答下列問題：
(1)基態(tài)Fe原子核外電子占據(jù)最高能層的符號為　　，Ni位于元素周期表中的　　區(qū)。
(2)元素的第一電離能：Mg　　(填“>”或“<”)Al。H、N、O的電負性由大到小的順序為　　　　　(用元素符號表示)。
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N
d
>
O>N>H
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同一周期主族元素第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能分別大于其相鄰的第ⅢA、ⅥA族元素，所以第一電離能：Mg>Al。
(3)NH3分子中中心原子的雜化方式為　　　。
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sp3
NH3分子中N原子價層電子對數(shù)為3+=4，N原子的雜化方式為sp3。
(4)已知MgO的熔點為2 852 ℃，CaO的熔點為2 614 ℃，二者的晶體類型為　　　 　，MgO的熔點高于CaO的原因是________________________
__________________________。
離子晶體
Mg2+的半徑小于Ca2+，
MgO的離子鍵強度大于CaO
(5)研究發(fā)現(xiàn)，只含Ni、Mg和C三種
元素的晶體竟然也具有超導性，該
晶體的晶胞結構如圖所示：
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①與C原子緊鄰的Ni原子有　　個。
②已知該晶胞中a原子的坐標參數(shù)為(1，0，0)，b原子的坐標參數(shù)為(，，0)，則c原子的坐標參數(shù)為　　　　　。
6
(，0，)
③已知該晶體的密度為d g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞中Ni
原子、Mg原子之間的最短距離為　　　　　　　　 pm(用含d、NA的代數(shù)式表示)。
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××1010
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14
設晶胞中Ni原子、Mg原子之間的最短距離為a pm，則晶胞棱長為a pm，晶胞體積為(a×10-10)3 cm3，該晶胞中Mg
原子個數(shù)為8×=1，Ni原子個數(shù)為6×=3，C原子個數(shù)是1，晶體的密度為d g·cm-3=g·cm-3，所以a=××1010。
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