第3-3-1讲-金属晶体-离子晶体(解析版)

链接教材精准变式练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【典例1】下列叙述正确的是()A．任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子B．金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用C．价电子数越多，金属元素的金属性越强D．含有金属元素的离子不一定是阳离子【答案】D【解析】金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子，A错误；金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用，B错误；价电子数多的金属元素的金属性不一定强，如Fe的价电子数比Na多，但Fe的金属性却没有Na的强，C错误；含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlOeq\o\al(－,2)是阴离子，D正确。【典例2】下列关于金属键的叙述中不正确的是()A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间强烈的相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C．金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，金属键无饱和性和方向性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【答案】B【解析】从构成物质的基本微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属中的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。【典例3】（2021·福建·泉州市第六中学高二期中）下列说法正确的是物质氧化铝氯化铝沸点/K2323455.7A．氧化铝、氯化铝沸点相差极大，如表所示，是因为它们的晶体类型不同B．晶体中存在Na原子和氯原子C．水从液态变成气态，键断裂D．同一主族的C和Si的最高价氧化物晶体类型相同，熔沸点相差不大【答案】A【解析】A．氧化铝属于离子晶体，氯化铝属于分子晶体，故导致二者沸点相差极大，是因为它们的晶体类型不同，A正确；B．NaCl属于离子晶体，是由阴、阳离子组成的，故NaCl晶体中存在Na+和Cl-，而不存在原子，B错误；C．水从液态变成气态属于物理变化，没有键断裂，只改变了分子间作用力，C错误；D．同一主族的C和Si的最高价氧化物即CO2属于分子晶体，SiO2属于原子晶体(或共价晶体)，晶体类型不相同，熔沸点相差很大，D错误；故答案为：A。【典例4】（2021·福建·泉州市第六中学高二期中）晶胞模型如图所示，在胞中，下列说法错误的是A．该晶胞中阳离子半径与阴离子半径之比小于1B．平均每个晶胞中含有4个和4个C．晶胞中每个周围与它距离最近且相等的共有12个D．每个周围同时吸引6个，每个周围同时吸引着8个【答案】D【解析】A．该晶胞中阳离子与阴离子分别为Na+、Cl-，r(Na+)小于r(Cl-),故该晶胞中阳离子半径与阴离子半径之比小于1，A正确；B．由图中可知，Na+位于12条棱上和1个体心上，Cl-位于8个顶点和6个面心上，故平均每个晶胞中含有4个和4个，B正确；C．由图中可知，晶胞中每个周围与它距离最近且相等的位于面对角线上，3个相互垂直的面上，每个面4个，共有12个，C正确；D．由图中可知，每个周围同时吸引6个，每个周围同时吸引着6个，D错误；故答案为：D。教材知识链接教材知识链接一．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①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。②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)离子晶体的性质①熔、沸点较高，硬度较大。②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。③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：①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是12个。②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是4个，Cl－数是4个。③若晶胞参数为apm，则氯化钠晶体的密度为eq\f(234,NA·a3×10－30)g·cm－3。(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：①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有6个，构成正八面体。②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有1个，Cl－有1个。③若晶胞参数为apm，则氯化铯晶体的密度为eq\f(168.5,NA·a3×10－30)g·cm－3。精准变式题精准变式题（变式训练1）金属晶体的形成是因为晶体中存在A．金属离子间的相互作用B．金属原子间的相互作用C．金属离子与自由电子间的相互作用D．自由电子间的相互作用【答案】C【解析】A．金属晶体中存在金属离子和自由电子，金属离子和自由电子之间存在较强烈的相互作用叫做金属键，因此金属晶体形成是由于金属离子与自由电子形成的金属键，故A错误；B．金属晶体中存在金属离子和自由电子，金属离子和自由电子之间存在较强烈的相互作用叫做金属键，因此金属晶体形成是由于金属离子与自由电子形成的金属键，故B错误C．金属晶体中存在金属离子和自由电子，金属离子和自由电子之间存在较强烈的相互作用叫做金属键，因此金属晶体形成是由于金属离子与自由电子形成的金属键，故C正确；D．金属晶体中存在金属离子和自由电子，金属离子和自由电子之间存在较强烈的相互作用叫做金属键，因此金属晶体形成是由于金属离子与自由电子形成的金属键，故D错误；故答案：C。（变式训练2）（2021·全国·高二课时练习）下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是A．和 B．和 C．和 D．和【答案】C【解析】A．CO2形成的晶体为分子晶体，SiO2形成的晶体为原子晶体，晶体类型不相同，故A错误；B．NaCl形成的晶体为离子晶体，HCl形成的晶体为分子晶体，晶体类型不相同，故B错误；C．CO2形成的晶体为分子晶体，CS2形成的晶体为分子晶体，晶体类型相同，故C正确；D．CCl4形成的晶体为分子晶体，MgCl2形成的晶体为离子晶体，晶体类型不相同，故D错误；故选C。（变式训练3）（2021·全国·高二课时练习）关于晶体的下列说法中，正确的是A．共价晶体中可能含有离子键B．离子晶体中可能含有共价键C．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D．任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子【答案】B【解析】A．共价晶体中不可能含有离子键，含有离子键的晶体为离子晶体，故A错误；B．离子晶体中可能含有共价键，如氢氧化钠晶体中含有离子键和共价键，故B正确；C．离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，如氢氧化钠晶体中含有离子键和共价键，故C错误；D．晶体中，含有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，故D错误；故选B。（变式训练4）（2020·四川省内江市第六中学高二期中）下列关于晶格能的叙述正确的是A．晶格能是指相邻的离子间的静电作用B．岩浆晶出时，晶格能大的矿物后晶出C．工业电解熔融氯化镁制镁而不用氧化镁与晶格能有关D．通过图中数据既能算出Cu原子的第一电离能，又能算出Cu3N晶格能【答案】C【解析】A．晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，A错误；B．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，岩浆中的矿物越易结晶析出，B错误；C．晶体的离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大。氯化镁中的氯离子比氧化镁中的氧离子半径更大，所带电荷少，晶格能更小，更容易电离，故工业电解熔融氯化镁制镁而不用氧化镁，C正确；D．第一电离能反应前后都是气态粒子，而图中铜为固态，D错误；故合理选项是C。1．（2020·上海市顾村中学高二期中）金属的下列性质中，不能用金属键解释的是A．易传热 B．加工易变性但不碎C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽【答案】C【解析】A．金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故A正确；B．金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属子离子之间流动，使金属不会断裂破碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故B正确；C．金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释，故C错误；D．自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收许多光并发射各种可见光，所以大部分金属为银白色，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论解释加以解释，故D正确；故选C。2．（2021·四川达州·高二期末）下列物质中，含有共价键的离子晶体是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．溴单质是含有非极性键的分子晶体，故A不符合题意；B．过氧化钠是含有离子键和非极性共价键的离子晶体，故B符合题意；C．二氧化碳是只含有极性键的分子晶体，故C不符合题意；D．氯化镁是只含有离子键的离子晶体，故D不符合题意；故选B。3．（2022·吉林·梅河口市第五中学高二期末）下列各组物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是A． B．C． D．金刚石>碳化硅>晶体硅【答案】D【解析】A．三者都为分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高，因此，故A错误；B．离子半径，三者都是离子晶体，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，因此熔点，故B错误；C．三者都是金属晶体，Na、Mg、Al半径逐渐减小，金属键越强，熔点越高，所以熔点，故C错误；D．三者都是原子晶体，原子半径越小，共价键越强，熔点越高，所以熔点金刚石>碳化硅>晶体硅，故D正确。综上所述，答案为D。4．（2021·山东威海·高二期末）下列说法中正确的是A．共价化合物形成的晶体一定属于共价晶体B．金属晶体中一定不含有阴离子C．离子晶体中一定不含有共价键D．分子晶体中，共价键键能越大，该晶体的熔沸点越高【答案】B【解析】A．共价化合物形成的晶体也可能是分子晶体，A错误；B．金属晶体是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的，金属晶体中没有阴离子，B正确；C．离子晶体中一定含离子键，可能含共价键，如NH4Cl属于离子晶体，但N和4个H之间均形成共价键，C错误；D．分子晶体中，共价键键能越大，该晶体越稳定，熔沸点决定于范德华力和氢键，D错误；选B。5．（2020·四川省荥经中学高二期中）下列关于金属及金属键的说法不正确的是A．金属键不具有方向性和饱和性B．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用C．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用，因而具有延展性【答案】C【解析】A．金属键存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，不是存在于相邻原子之间的作用力，而是属于整块金属，没有方向性和饱和性，A项正确；B．金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，这些“自由电子”为所有阳离子所共用，其本质也是电性作用，B项正确；C．金属中存在金属阳离子和“自由电子”，当给金属通电时，“自由电子”定向移动而导电，C项错误；D．金属具有具有良好的延展性，受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用，D项正确；答案选C。6．（2021·山东济宁·高二期中）下列关于晶体的说法正确的是A．组成金属的粒子是原子B．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定C．离子晶体中一定有离子键，分子晶体中肯定没有离子键D．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合【答案】C【解析】A．组成金属的粒子是金属阳离子和自由电子，A错误；B．分子间作用力与分子稳定性无关，B错误；C．离子晶体由离子构成，因此一定含离子键，分子晶体由分子构成，一定不含离子键，C正确；D．SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，D错误；选C。7．（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高二期中）钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示，晶胞参数a=b=c，α=β=γ，下列有关说法正确的是A．该晶体属于离子晶体，晶体的化学式为BaOB．该晶体中化学键类型只有离子键C．该晶体晶胞结构与ZnS相似D．填入Ba2+堆积产生的八面体空隙，填隙率100%【答案】D【解析】A．晶胞中Ba2+离子位于晶胞的顶点和面心位置，晶胞中共含有Ba2+离子的个数为8×+6×=4，位于晶胞的边上和体心位置，共含有的个数为12×+1=4，该氧化物为BaO2，A错误；B．中O和O之间为非极性共价键，B错误；C．由晶胞结构可知，离子配位数为6，与NaCl结构相似，C错误；D．位于体心和棱心，均处在Ba2+堆积产生的八面体空隙内，因此填隙率为100%，D正确；故选D。8．（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高二期中）下列说法正确的是①不同元素组成的多原子分子中的化学键一定都为极性键②第ⅠA族和第ⅦA族元素原子化合时，一定生成离子键③含有离子键的化合物一定是离子化合物④离子化合物中可能同时含有离子键和共价键⑤晶体中有金属阳离子，就一定有阴离子⑥He晶体中相邻He原子间存在范德华力A．②④ B．③④ C．③④⑥ D．②④⑥【答案】C【解析】①不同元素组成的多原子分子中的化学键不一定都为极性键，如H2O2，其结构式为H－O－O－H，是由非极性键和极性键组成，①错误；②第ⅠA族包括H和碱金属，如果是H与ⅦA族元素形成化合物，该化合物属于共价化合物，②错误；③离子化合物的定义是含有离子键的化合物，因此含有离子键的化合物一定是离子化合物，③正确；④离子化合物中可能同时含有离子键和共价键，如NaOH、Na2O2，④正确；⑤金属晶体中含有阳离子，但没有阴离子，有电子，⑤错误；⑥He为分子晶体，He原子间存在范德华力，⑥正确；综上所述，③④⑥正确，故选C。9．（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高二期中）下列说法中，正确的是A．金属晶体的熔、沸点一定比分子晶体的高B．同类型原子晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高C．分子内共价键越强，分子热稳定性越强，其晶体熔沸点越高D．离子晶体晶格能越大，熔沸点越高，导电能力越强【答案】B【解析】A．金属晶体的熔、沸点一搬比分子晶体的高，但也有特例，如Hg的熔沸点就比硫晶体的低，A错误；B．同类型共价(原子)晶体中，共价键的键长越短，共价键越强，键能越大，熔点就越高，B正确；C．分子内共价键越强，分子热稳定性越强，但熔沸点与共价键无关，与分子间作用力、是否含有氢键有关，故分子内共价键强弱与分子晶体熔沸点高低无关，C错误；D．离子晶体在熔融状态下或水溶液中才能导电，D错误；选B。10（2022·四川绵阳·高二期末）下列相关比较中，正确的是A．分解温度：MgCO3>CaCO3>BaCO3 B．熔点：Na>Mg>AlC．微粒半径：r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+) D．热稳定性：H2O>H2S>HCl【答案】C【解析】A．当阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越大，其结合氧离子能力就越弱，对应的碳酸盐受热分解温度就越高，则碳酸盐的分解温度：MgCO3＜CaCO3＜BaCO3，A错误，B．金属晶体中离子半径越小，离子的电荷越多，金属的熔点越高，则熔点由高到低：Al＞Mg＞Na，B错误；C．Cl-具有三个电子层，O2-、Na+具有相同的电子排布，核电荷数越大半径越小，电子层数越多半径越大，故微粒半径：r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+)，C正确；D．简单气态氢化物的热稳定性与元素非金属性一致，已知非金属性比O＞Cl＞S，故H2O>HCl>H2S，D错误；故答案为：C。11．（2022·四川宜宾·高二期末）下列关于晶体性质的比较中，错误的是A．熔点：SiO2＞CO2 B．硬度：金刚石＞晶体硅C．延展性：Fe＞Au D．晶格能：MgO＞Na2O【答案】C【解析】A．SiO2是原子晶体，原子间存以较强的共价键相互作用，而CO2是分子晶体，分子间只有较小的范德华力，所以熔点SiO2＞CO2，故A正确；B．金刚石和晶体硅都是原子晶体，原子晶体中化学键键能越大、键长越短，其硬度越大，键长C-C<Si-Si，所以硬度：金刚石＞晶体硅，故B正确；C．Au质软，延展性在金属中最好，则延展性：Fe<Au，故C错误；D．晶格能与离子半径成反比，与电荷成正比，离子半径：Mg2+<Na+，则晶格能MgO＞Na2O，故D正确；答案选C。12．（2021·吉林·白城一中高二期中）回答以下问题：(1)金属Cu晶体采取的是以下___________(填序号)面心立方最密堆积方式。(2)CuSO4晶体类型为___________晶体。的空间构型为___________(填“正四面体”、“直线型”或“平面三角”)。(3)如图所示，(代表Cu原子，代表O原子)，一个Cu2O晶胞中Cu原子的数目为___________。(4)鉴别晶体与非晶体最科学的实验方法为：___________。【答案】④离子晶体正四面体4X-射线衍射实验【解析】(1)金属Cu晶体采取的是面心立方最密堆积；(2)CuSO4中铜离子和硫酸根离子间是离子键，故为离子晶体。中S原子是sp3杂化，故为正四面体结构；(3)黑球代表是Cu原子，数目是体内的4个；(4)鉴别晶体与非晶体最科学的实验方法为X-射线衍射实验。13．（2021·上海市南洋模范中学高二期中）金属的通性与其晶体结构有若密切的关系，根据铝晶体内部结构示意图，回答下列问题。(1)图中“大球”指___________其结构示意图为___________，微粒间产生的强烈地相互作用称为___________键。(2)因为铝晶体内部存在___________微粒，所以金属铝具有导电性。(3)国产C919飞机外壳应用了铝合金材料。下列铝合金的性质与其用于飞机外壳无关的是___________a．密度小b．能导电c．抗腐蚀性能强d．硬度大(4)、MgO和都可以制耐火材料，是因为它们都是___________。a．不溶于水b．白色固体c．氧化物d．很高熔点物质(5)是用量最大、应用最广的无机阻燃添加剂，结合化学方程式说明解释其能做阻燃剂的原因___________，在胶性溶液中的电离方程式是___________。【答案】(1)Al3+金属键(2)自由移动的电子(3)b(4)d(5)受热分解吸收大量的热，同时分解生成高熔点的氧化铝覆盖在可燃物表面，阻止与氧气接触【解析】(1)金属晶体是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合形成的，其中金属阳离子的半径大于电子半径，则金属铝中铝离子半径大于电子，铝离子的结构示意图为：，故答案为：Al3+；；金属键；(2)金属之所以能导电是因存在自由移动的电子，故答案为：自由移动的电子；(3)铝合