高中化学【金属晶体与离子晶体】学案

金属晶体与离子晶体

学习目标：

1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质。

2.了解几种离子晶体的晶胞和离子晶体的物理性质。

3.了解晶格能的概念和意义。

学习内容：

复习回顾：

每个晶胞所

堆积模型常见金属晶体晶胞结构示意图配位数

含原子数

简单立方件-(

堆积

—

体心立方—1

)>卜

密堆积A2

六方最密

自々!

堆积A3

b

面心立方。

最密堆积

OY

Ai£

金属晶体与金属键

1、金属晶体：金属原子通过形成的晶体

2、金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有和

3、金属共同的物理性质：容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。

金属晶体的结构与金属性质的内在联系

导电性导热性延展性

自由电子在外加电场自由电子与金属离子碰撞传递晶体中各原子层相对滑动仍保

1

作用下定向移动捕1量持相互作用

4、金属键与金属性质

(1)金属键强弱的影响因素

金属阳离子的半径和金属原子的价电子数

金属阳离子半径越小，价电子数越多，金属键越强

(2)金属键与金属性质

金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度大

离子晶体

1*概念

概念阳离子和阴离子通过离子键结合,在空间呈现有规律的排列所形成的晶体

成键微粒

微粒间作用力

2.常见离子晶体

晶体

NaCI型CsCI型ZnS型CaF2

类型

晶体

结构

模型

配位

数

晶胞

中

粒

微

数

Li、Na、K、Rb的

符合CsBr、CsKNH4CI

卤化物、AgF、MgOBaO、BeS等

类型等

等

3.晶格能

2

4.离

概念将1mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量

意义衡量离子键的强弱。晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定

①晶格能华，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳

影响因素

离子间的距离成反比;

②与离子晶体的结构型式有关

对晶体物理性

晶体结构型式相同时，晶格能越大，熔、沸点越高，硬度越大

质的影响

性质

熔、沸点较高

硬度较大，但较脆

溶解性一般水中易演，非极性溶剂中难造

导电性固态时不导电,熔融状态或在水溶液中能导电

关键提醒：

(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)离子晶体中不存在单个分子。

(3)含有金属阳离子的晶体可能是金属晶体，也可能是离子晶体，因此含金属阳离子的晶

体中不一定存在阴离子。

3

定时检测

1.金属具有延展性的原因是（）

A.金属原子半径都较大，价电子较少

B.密堆积的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式和金属键

C.金属键很弱

D.金属键没有饱和性

2.下列关于NaQ晶体结构的说法中正确的是（）

A.NaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等

B.NaCl晶体中，每个Na卡周围吸引1个

C.NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl

D.NaCl晶体中存在单个的NaCl分子

3.下列关于晶格能的叙述中正确的是（）

A.晶格能是气态原子形成1mol离子晶体所释放的能量

B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关

C.晶格能是指相邻的离子间的静电作用

D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高、硬度越大

C.固体时不能导电

D.离子间距离较大，其密度较大

4.离子晶体一般不具有的特征是（）

A.熔点较高，硬度较大B.易溶于水而难溶于有机溶剂

5.关于金属晶体的体心立方密堆积的结构形式的叙述中，正确的是（）

A.晶胞是六棱柱B.属于A2型密堆积

C.每个晶胞中含有4个原子D.每个晶胞中含有5个原子.

6.关于钾型晶体（如右图所示）的结构的叙述中正确的是（）4

A.是密置层的一种堆积方式B.晶胞是六棱柱；

C.每个晶胞内含2个原子D.每个晶胞内含6个原子心

7.金属晶体密度大，原子配位数大，能充分利用空间的原因是（）

A.金属原子价电子数少B.金属晶体中有自由电子

C.金属原子的半径大D.金属键没有饱和性和方向性

8.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方

式，六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心

立方密堆积，下图（a）、（b）、（c）分别代表这三种

晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为（

(a)

A.3：2：1B.11：8：4C.9：8：4D.21：14：9

9.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是（）

A.熔点：NaF>MgF2>AlF3

B晶格能：NaF>NaCl>NaBr

C.阴离子的配位数：CsCl>NaCl>ZnS

D.硬度：MgO>CaO>BaO

10.下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是（）

A.Na+（g）+Cr（g）==NaCl（s）AHB.Na（s）+]ci2（g）^=NaQ（s）AHi

C.Na(s)==Na(g)A%D.Na(g)—e-=Na+(g)NH3

11.NaF、Nai、MgO均为离子晶体，这三种化合物的熔点高低顺序是()

①NaF②Nai③MgO

A.①，②>③B.③，①〉②C.③，②>①D.②，①〉③

12.高温下，超氧化钾晶体（KO2）呈立方体结构（与NaCl晶体结构相似）。如图为超氧化

钾晶体的一个晶胞。则有关下列说法不正确的是（

A.KO2中既存在离子键也存在共价键

B.一个KO2晶胞中摊得的K+和05粒子数均为4个

C.晶体中与每个K+距离最近的02■有8个

D.与K+距离相等且最近的K+有12个

13.如图是CsCl晶体的晶胞结构，已知晶体中两个最近的Cs+核间

距离为acm,氯化钠的相对分子质量为NA为阿伏加德罗常数，

则CsCl晶体的密度为（)

33

8M_Ma-3「M-3Ma

A•而$cmB.嬴g・cm43$cmD^VTa

5

-3

14.铁有6、y>a三种晶体结构，以下依次是6、丫、a三种晶体不同温度下转化的图示。

有关说法不正确的是（）

（体心立方）（面心立方）（体心立方）

A.6-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有8个

B.y-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有12个

C.如图a-Fe晶胞边长若为acm,y-Fe晶胞边长若为bcm,则两种晶体密度比

为〃：/

D.将铁加热到1500°C分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不相同

15.如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或C「所处的位置。这两种离子在

空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

⑴请将其中代表Na+的圆圈涂黑（不必考虑体积大小），以完成NaCl二四二技

（2）晶体中，每个Na+的周围距离相等且最近的C「有个，

它们所围成的空间几何构型为o

⑶每个Na+周围距离相等且最近的Na+共有个。

（4）一个NaCl晶胞中C厂的个数等于,即（填计算式）；Na+的个数

等于，即（填计算式）。

⑸关于NaCl晶体，下列描述正确的是（填字母）。

a.它属于六方最密堆积

b.相邻的阴、阳离子的核间距离等于Na+和C厂的半径之和

c.与CsCl晶体结构相同d.离子键无方向性和饱和性

e.可以看成是Na+按面心立方进行最密堆积，C「填在Na+形成的空隙中

（6）已知NaCl晶体中最近的Na+和CF核间距离为acm,NaCl的摩尔质量为

NA表示阿伏加德罗常数，则NaCl晶体的密度为gcm^o

16.已知有关物质的熔、沸点数据如下表：

6

物质

MgOAI2O3MgCl2AICI3

熔点/℃28522072714190(2.6X105Pa)

沸点/℃360029801412182.7

(l)MgCl2的熔点远高于A1CL熔点的原因是o

(2)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，用电解A12O3与冰晶石熔融混合物的

方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁，也不用电解A1CL的方法生产铝？

(3)MgO的熔点比BaO的熔点(填“高”或"低”)o

(4)设计可靠的实验证明MgCL、AlCb所属的晶体类型，其实验方法是

17.铁、铜、金是日常生活中三种重要金属，请回答下列问题：

⑴金属铜采取如图所示堆积方式，可称为堆积，则Cu晶体

中Cu原子的配位数为o

⑵元素金(Au)处于周期表中的第6周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为

;一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面

心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比

为;该晶体中，原子之间的作用力是，若该晶胞的

边长为acm,则该合金密度为g・cnT3(阿伏加德罗常数的值为

NA)。

oCa2+•F-

CaF2晶胞

⑶上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。

若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶

体储氢后的化学式应为o

(4)金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为dem,用NA表示阿伏加德罗常数，

M表示金的摩尔质量(单位：g-moF^o欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小

球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有

33

个金原子。1个晶胞的体积为cmo金晶体的密度为g-cmo

⑸C112O的熔点比Cu2s的(填“高”或“低”)，请解释原因

18.前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电

7

子均只有1个，并且A-和B+的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D,它们价

电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。

回答下列问题:

(1)D2+的价电子轨道表示式为

⑵四种元素中第一电离能最小的是,电负性最大的是o(填元素

符号)

(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为;D的配位数为；

②列式计算该晶体的密度gym、。

(1)A，B+和C3+三种离子组成的化合物B3cA6,其中化学键

的类型有;该化合物中存在一个复杂离

子，该离子的化学式为，配位体是

19.回答下列问题:

⑴下图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶

体中分割出来的结构图是()

A.I和inB.n和mc.i和wD.只有IV

⑵下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：

①Ca2+的配位数是,F-的配位数是o

②该晶胞中含有的Ca2+数目是一，丁数目是