专题08 金属晶体与离子晶体（教材深度精讲）

学而优教有方专题08金属晶体与离子晶体（教材深度精讲）【核心素养分析】1．宏观辨识与微观探析：借助实物模型，认识金属晶体、离子晶体、过渡晶体的结构，并能利用金属键电子气理论、离子键理论分别解释金属的一些物理性质和离子晶体的物理性质。2．证据推理与模型认知：借助石墨晶体模型、氯化钠晶胞、氯化铯晶胞认识晶体的结构和性质，建立离子晶体、过渡晶体的判断认知模型。【知识导图】【目标导航】本专题的主要考点：根据晶体的物理性质或微粒间作用力判断晶体类型；比较晶体的熔点、沸点、硬度等物理性质；根据晶体的晶胞结构求晶胞参数、计算离子间距，以及原子分数坐标的确定等，多数以填空题的形式出现，试题难度较大。【重难点精讲】一、金属键与金属晶体1.金属键(1)概念：金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。(2)金属键的本质——“电子气理论”：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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。(3)成键粒子：金属阳离子和自由电子。(4)金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。(5)影响金属键强弱的因素：一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。(6)存在：金属键存在与金属单质或合金中。(7)金属键的强弱及其对金属性质的影响①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。②金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。2.金属晶体(1)概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。(2)构成微粒：金属离子和自由电子(3)微粒间的相互作用：金属键(4)金属晶体的性质①金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。②熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。A.同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。B.同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。C.合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。D.金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。③硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。【易错提醒】①含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。②金属单质或合金的晶体属于金属晶体(5)电子气理论解释金属材料的有关性质①延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式,而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。【名师点拨】当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。②导电性：电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性注：金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属。例如，石墨有导电性却属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物，也不属于金属。③导热性：A.自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。B.电导率随温度的变化规律：还可用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低的现象。④颜色：由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。⑤熔沸点：金属单质熔、沸点的高低和硬度的大小与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。一般来说，金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目(价电子数)。随着原子半径的增大，金属键逐渐减弱。单位体积内自由电子的数目(价电子数)越多，则金属键就越强。如钠、镁、铝的单位体积内价电子数目逐渐增多，金属键逐渐增强；Li、Na、K的原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱。所以由Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐升高，硬度增大。合金的熔点一般比它的各组分纯金属的熔点低。如生铁比纯铁的熔点低，钠-钾合金[w(K)在50%~80%范围内]在室温下呈液态。(6)常见的合金①以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等②以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等(7)电解质导电和金属导电的区别物质类别电解质金属晶体导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体状态导电粒子自由移动的离子自由电子导电时发生的变化化学变化物理变化导电能力随温度的变化温度升高导电能力增强温度升高导电能力减弱二、离子晶体1.离子键(1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键，叫做离子键。(2)实质：离子键的本质是一种静电作用。静电作用包括静电吸引力和静电排斥力。当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。(3)特征：离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。(4)形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。2.离子晶体(1)定义：离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体(2)构成微粒：阴、阳离子【易错提醒】离子晶体不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。(3)微粒间的相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有共价键(4)常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分的盐(5)离子晶体的物理性质①较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。一般来说，离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。②硬而脆，无延展性离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴、阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，分离子键发生断裂，导致晶体破碎。③不导电，但熔化后或溶于水后能导电。离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。④大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等),遵循“相似相溶”规律。【名师点拨】①离子晶体的熔、沸点和硬度与离子键的强弱有关，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。②离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带的电荷数越多，离子键越强。(6)常见离子晶体的晶胞结构①NaCl型离子晶体在NaCl晶体中，不存在单个的NaCl分子。每个Na+周围同时吸引着6个C1—，每个C1—周围也同时吸引着6个Na+,故Na+和C1—的配位数均为6。在NaCl晶体的基本单元(一个晶胞)中，含C1—的个数：8×+6×=4,含Na+的个数：1+12×=4,故Na+与Cl—的个数比为4:4=1:1所以，化学式NaCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比。②CsCl型离子晶体CsCl晶体中,，不存在单个的氯化铯分子。每个Cs+周围同时吸引着8个Cl—,每个Cl—周围同时吸引着8个Cs+。故Cs+和Cl—的配位数均为8,在每个Cs+周围距离最近且相等的Cs有6个(上、下、左右、前、后),在每个Cl—周围距离最近且相等的Cl—也有6个。在CsCl晶体的基本单元(一个小晶胞)中，Cl—含的个数：8×=1,含Cs+的个数为1,故Cs+与Cl—的个数比为1:1。化学式CsCl表示该晶体中阴、阳离子的个数比。【易错提醒】①离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。②离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除离子键外，还含有共价键和氢键。晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。③离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。④由金属元素和非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；全由非金属元素形成的晶体也可能是离子晶体，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐为离子晶体。3．离子晶体的判断(1)利用物质的分类金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。(2)利用元素的性质和种类如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。(3)利用物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。【思考与讨论p88】参考答案：化合物熔点/℃化合物熔点/℃CaO2613Na2SO4884CuCl2498Ca2SiO42130NH4NO3170Na3PO4340BaSO41580CH3COOCs194LiPF6200(分解温度)NaNO2270结论：离子晶体的熔点有的很高，如Ca0的熔点为2613℃，有的较低，如LiPF6的熔点为200℃（分解温度)，故离子晶体的熔点差异很大。注意：离子晶体的熔点不一定比共价晶体的熔点低，如CaO晶体的熔点是2613℃，石英晶体的熔点约为1710℃。4.离子液体与离子化合物的区别(1)表示的物质范围不同：离子化合物是指所有的离子化合物，而离子液体所对应的是部分子化合物。(2)组成不同：离子化合物对所含的阴、阳离子没有更具体的要求，而离子液体中的大多数含有体积很大的阴、阳离子。(3)熔点不同：离子化合物的熔点，有的较低，有的较高，有的很高，而离子液体保持液态的温度为室温或稍高于室温。三、过渡晶体与混合型晶体1.过渡晶体(1)定义：介于典型晶体之间的晶体(2)常见类型：纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。一般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，通常当作离子晶体来处理，如Na2O。偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。P2O5、SO3、Cl2O7，等则视为分子晶体。(3)范围：四类晶体都有过渡型(4)离子键的呈现规律：同周期主族元素从左到右，最高价氧化物中离子键成分的百分数逐渐减小。2.混合型晶体——石墨(1)晶体模型(2)结构特点①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p电子可在整个平面中运动。②层内的碳原子的核间距为142pm,层间距离为335pm,说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。③最小的环：六元环。石墨中每个碳原子采取sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，分别与相邻的3个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成键，6个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成平面六元并环结构，由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为6×=2，碳碳键为两个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为6×=3,键角为120°。④每个碳原子的配位数为3，每个碳原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有1个未成对电子，这些2p轨道互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面。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，而且，由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。(3)晶体类型：该晶体介于共价晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。(4)性质：熔点很高、质软、易导电等。【研究与实践-明矾晶体的制备p93】1.有关明矾晶体四个知识点：(1)明矾晶体的化学式为KAI(SO4)2・12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H20。(2)明矾晶体易溶于水。(3)明矾晶体在水中电离出K+和A13+两种金属阳离子和一种阴离子，它是一种复盐。(4)明矾晶体在水中发生水解反应生成氢氧化铝胶体，它可用作自来水的净水剂。2.【结果与讨论】参考答案：(2)问题一：因为杂质的存在会影响晶体生长的速度和大小。问题二：如果晶体离烧杯底部太近，由于有沉底晶体生成，会与晶体长在一起，使得晶体形状不规则；若晶种离溶液表面太近，或靠近烧杯壁，都会产生同样的结果。(3)称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作得为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5一6℃后，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液的中心位置。30min后，就会很明显地观象到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化（此方案仅作参考)。【典题精练】考点1、考查金属键及金属晶体的结构与性质例1．（2022春·甘肃兰州·高二兰州一中统考期中）下列关于金属键的叙述中正确的是A．金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的静电吸引作用B．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子C．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动考点2、考查离子晶体的结构与性质例2．（2022春·广东珠海·高二珠海市第四中学校考期中）下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是A．熔点很高且熔化时能导电 B．能溶于水，且水溶液能导电C．固态时不导电而熔化时能导电 D．有固定熔点且晶态时表现各向异性考点3、考查过渡型晶体及混合型晶体的结构与性质例3．（2022春·浙江杭州·高二校考期中）下列说法不正确的是A．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理：SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理B．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体C．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型考点4、考查晶体类型的判断例4．（2021秋·宁夏石嘴山·高二石嘴山市第三中学校考期中）下列有关晶体类型的判断正确的是ASiI4：熔点120.5℃，沸点271.5℃共价晶体BB：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大金属晶体C锑：熔点630.74℃，沸点1750℃，晶体导电共价晶体DFeCl3：熔点282℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂分子晶体A．A B．B C．C D．D考点5、考查晶体熔点高低的比较例5．（2022春·广东江门·高二江门市棠下中学校考期中）晶体的熔点高低与微粒间的作用力大小有关，下列各组物质中，熔点高低的顺序排列正确的是A．Na>Mg>Al B．CsCl>KC1>NaClC． D．金刚石>碳化硅>晶体硅考点6、考查晶体结构微观分析例6．（2022秋·四川乐山·高二四川省峨眉第二中学校校考期中）下面有关晶体的叙述中，不正确的是A．金刚石空间网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小环上有6个碳原子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Cl-共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻6个Cl-D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子考点7、考查晶体的有关计算例7．（2022秋·辽宁葫芦岛·高三校联考期中）氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞边长为a。下列说法错误的是A．该晶体属于离子晶体 B．O原子与O原子的最短距离为aC．原子周围等距且最近的原子数为6 D．该晶胞中含有4个O原子，4个原子

专题08金属晶体与离子晶体（教材深度精讲）【核心素养分析】1．宏观辨识与微观探析：借助实物模型，认识金属晶体、离子晶体、过渡晶体的结构，并能利用金属键电子气理论、离子键理论分别解释金属的一些物理性质和离子晶体的物理性质。2．证据推理与模型认知：借助石墨晶体模型、氯化钠晶胞、氯化铯晶胞认识晶体的结构和性质，建立离子晶体、过渡晶体的判断认知模型。【知识导图】【目标导航】本专题的主要考点：根据晶体的物理性质或微粒间作用力判断晶体类型；比较晶体的熔点、沸点、硬度等物理性质；根据晶体的晶胞结构求晶胞参数、计算离子间距，以及原子分数坐标的确定等，多数以填空题的形式出现，试题难度较大。【重难点精讲】一、金属键与金属晶体1.金属键(1)概念：金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。(2)金属键的本质——“电子气理论”：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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。(3)成键粒子：金属阳离子和自由电子。(4)金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。(5)影响金属键强弱的因素：一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。(6)存在：金属键存在与金属单质或合金中。(7)金属键的强弱及其对金属性质的影响①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。②金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。2.金属晶体(1)概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。(2)构成微粒：金属离子和自由电子(3)微粒间的相互作用：金属键(4)金属晶体的性质①金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。②熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。A.同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。B.同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。C.合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。D.金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。③硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。【易错提醒】①含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。②金属单质或合金的晶体属于金属晶体(5)电子气理论解释金属材料的有关性质①延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式,而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。【名师点拨】当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。②导电性：电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性注：金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属。例如，石墨有导电性却属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物，也不属于金属。③导热性：A.自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。B.电导率随温度的变化规律：还可用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低的现象。④颜色：由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。⑤熔沸点：金属单质熔、沸点的高低和硬度的大小与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。一般来说，金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目(价电子数)。随着原子半径的增大，金属键逐渐减弱。单位体积内自由电子的数目(价电子数)越多，则金属键就越强。如钠、镁、铝的单位体积内价电子数目逐渐增多，金属键逐渐增强；Li、Na、K的原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱。所以由Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐升高，硬度增大。合金的熔点一般比它的各组分纯金属的熔点低。如生铁比纯铁的熔点低，钠-钾合金[w(K)在50%~80%范围内]在室温下呈液态。(6)常见的合金①以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等②以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等(7)电解质导电和金属导电的区别物质类别电解质金属晶体导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体状态导电粒子自由移动的离子自由电子导电时发生的变化化学变化物理变化导电能力随温度的变化温度升高导电能力增强温度升高导电能力减弱二、离子晶体1.离子键(1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键，叫做离子键。(2)实质：离子键的本质是一种静电作用。静电作用包括静电吸引力和静电排斥力。当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。(3)特征：离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。(4)形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。2.离子晶体(1)定义：离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体(2)构成微粒：阴、阳离子【易错提醒】离子晶体不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。(3)微粒间的相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有共价键(4)常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分的盐(5)离子晶体的物理性质①较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。一般来说，离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。②硬而脆，无延展性离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴、阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，分离子键发生断裂，导致晶体破碎。③不导电，但熔化后或溶于水后能导电。离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。④大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等),遵循“相似相溶”规律。【名师点拨】①离子晶体的熔、沸点和硬度与离子键的强弱有关，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。②离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带的电荷数越多，离子键越强。(6)常见离子晶体的晶胞结构①NaCl型离子晶体在NaCl晶体中，不存在单个的NaCl分子。每个Na+周围同时吸引着6个C1—，每个C1—周围也同时吸引着6个Na+,故Na+和C1—的配位数均为6。在NaCl晶体的基本单元(一个晶胞)中，含C1—的个数：8×+6×=4,含Na+的个数：1+12×=4,故Na+与Cl—的个数比为4:4=1:1所以，化学式NaCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比。②CsCl型离子晶体CsCl晶体中,，不存在单个的氯化铯分子。每个Cs+周围同时吸引着8个Cl—,每个Cl—周围同时吸引着8个Cs+。故Cs+和Cl—的配位数均为8,在每个Cs+周围距离最近且相等的Cs有6个(上、下、左右、前、后),在每个Cl—周围距离最近且相等的Cl—也有6个。在CsCl晶体的基本单元(一个小晶胞)中，Cl—含的个数：8×=1,含Cs+的个数为1,故Cs+与Cl—的个数比为1:1。化学式CsCl表示该晶体中阴、阳离子的个数比。【易错提醒】①离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。②离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除离子键外，还含有共价键和氢键。晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。③离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。④由金属元素和非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；全由非金属元素形成的晶体也可能是离子晶体，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐为离子晶体。3．离子晶体的判断(1)利用物质的分类金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。(2)利用元素的性质和种类如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。(3)利用物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。【思考与讨论p88】参考答案：化合物熔点/℃化合物熔点/℃CaO2613Na2SO4884CuCl2498Ca2SiO42130NH4NO3170Na3PO4340BaSO41580CH3COOCs194LiPF6200(分解温度)NaNO2270结论：离子晶体的熔点有的很高，如Ca0的熔点为2613℃，有的较低，如LiPF6的熔点为200℃（分解温度)，故离子晶体的熔点差异很大。注意：离子晶体的熔点不一定比共价晶体的熔点低，如CaO晶体的熔点是2613℃，石英晶体的熔点约为1710℃。4.离子液体与离子化合物的区别(1)表示的物质范围不同：离子化合物是指所有的离子化合物，而离子液体所对应的是部分子化合物。(2)组成不同：离子化合物对所含的阴、阳离子没有更具体的要求，而离子液体中的大多数含有体积很大的阴、阳离子。(3)熔点不同：离子化合物的熔点，有的较低，有的较高，有的很高，而离子液体保持液态的温度为室温或稍高于室温。三、过渡晶体与混合型晶体1.过渡晶体(1)定义：介于典型晶体之间的晶体(2)常见类型：纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。一般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，通常当作离子晶体来处理，如Na2O。偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。P2O5、SO3、Cl2O7，等则视为分子晶体。(3)范围：四类晶体都有过渡型(4)离子键的呈现规律：同周期主族元素从左到右，最高价氧化物中离子键成分的百分数逐渐减小。2.混合型晶体——石墨(1)晶体模型(2)结构特点①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p电子可在整个平面中运动。②层内的碳原子的核间距为142pm,层间距离为335pm,说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。③最小的环：六元环。石墨中每个碳原子采取sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，分别与相邻的3个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成键，6个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成平面六元并环结构，由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为6×=2，碳碳键为两个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为6×=3,键角为120°。④每个碳原子的配位数为3，每个碳原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有1个未成对电子，这些2p轨道互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面。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，而且，由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。(3)晶体类型：该晶体介于共价晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。(4)性质：熔点很高、质软、易导电等。【研究与实践-明矾晶体的制备p93】1.有关明矾晶体四个知识点：(1)明矾晶体的化学式为KAI(SO4)2・12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H20。(2)明矾晶体易溶于水。(3)明矾晶体在水中电离出K+和A13+两种金属阳离子和一种阴离子，它是一种复盐。(4)明矾晶体在水中发生水解反应生成氢氧化铝胶体，它可用作自来水的净水剂。2.【结果与讨论】参考答案：(2)问题一：因为杂质的存在会影响晶体生长的速度和大小。问题二：如果晶体离烧杯底部太近，由于有沉底晶体生成，会与晶体长在一起，使得晶体形状不规则；若晶种离溶液表面太近，或靠近烧杯壁，都会产生同样的结果。(3)称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作得为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5一6℃后，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液的中心位置。30min后，就会很明显地观象到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化（此方案仅作参考)。【典题精练】考点1、考查金属键及金属晶体的结构与性质例1．（2022春·甘肃兰州·高二兰州一中统考期中）下列关于金属键的叙述中正确的是A．金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的静电吸引作用B．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子C．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动【解析】A．金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。既有金属阳离子和自由电子间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，故A错误；B．金属原子的最外层电子在金属晶体中是自由电子，故B错误；C．金属具有导热性，是通过金属阳离子与自由电子之间的碰撞来传导热量，故C错误；D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动，自由电子属于整块金属，故D正确；选D。【答案】D考点2、考查离子晶体的结构与性质例2．（2022春·广东珠海·高二珠海市第四中学校考期中）下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是A．熔点很高且熔化时能导电 B．能溶于水，且水溶液能导电C．固态时不导电而熔化时能导电 D．有固定熔点且晶态时表现各向异性【解析】A．熔点很高且熔化时能导电的晶体可能是离子晶体，也可能是金属晶体，故A不合题意；B．能溶于水，且水溶液能导电的晶体可能是离子晶体，也可能是分子晶体，故B不合题意；C．固态时不导电而熔化时能导电的晶体一定是离子晶体，故C符合题意；D．有固定熔点且晶态时表现各向异性是晶体的特性，不能说明晶体一定是离子晶体，故D不合题意；故选C。【答案】C考点3、考查过渡型晶体及混合型晶体的结构与性质例3．（2022春·浙江杭州·高二校考期中）下列说法不正确的是A．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理：SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理B．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体C．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型【解析】A．Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，故A错误；B．Na2O中离子键的百分数为62%，说明Na2O中存在共价键，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，故B正确；C．离子键和共价键的本质区别是形成两元素电负性的差值，差值大为离子键，差值小为共价键，Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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，故C正确；D．根据微粒间的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属