第三章-晶体结构与性质【过知识】高二化学单元复习过过过(人教版2019选择性必修2)

第三章晶体结构与性质考点01物质的聚集状态1．物质三态间的相互转化2．不含分子的物质(1)常见晶体：例如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等不含分子。(2)等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质。(3)离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。3．物质的聚集状态物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介于晶态和非晶态的塑晶态、液晶态等。聚集状态组成与结构特征主要性能非晶体内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体。某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大。等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动。具有良好的导电性和流动性。液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态。既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等。【典例1】下列关于聚集状态的叙述中，错误的是()A．物质只有气、液、固三种聚集状态B．气态是高度无序的体系存在状态C．固态中的原子或者分子结合的较紧凑，相对运动较弱D．液态物质的微粒间距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性答案：A解析：物质的聚集状态，除了气、液、固三态外，还有非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等聚集状态，A错误；物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速度快，体系处于高度无序状态，B正确；据物质固态时微粒间距离较小可判断，固态中的原子或者分子结合的较紧凑，相对运动较弱，C正确；对液态物质而言，分子相距比较近，分子间作用力也较强，表现出明显的流动性，D正确。【特别提示】(1)固态、液态和气态物质不一定都由分子构成，也可能由原子或离子等微粒构成；由分子构成的物质，其聚集状态也不一定只有固态、液态和气态，也可能为晶态，非晶态等。(2)同种物质在不同条件下可形成不同的聚集状态，物质的聚集状态会影响物质的性质，如硬度、熔点等。【典例2】1925年贝尔德在英国首次成功装配世界第一台电视机，短短几十年时间，电视机经历了从黑白到彩色，从手动到遥控，从平板电视机到液晶电视机的发展历程。下列关于液晶的叙述中，错误的是()A．液晶是物质的一种聚集状态B．液晶具有流动性C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态D．液晶具有各向异性答案：C解析：液晶是介于液态和晶态之间的一种特殊的聚集状态，A对、C错；液晶是液态晶体的简称，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，B对、D对。【特别提示】液晶的性质及原因液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现各向异性。其原因是液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。考点02晶体与非晶体1．晶体与非晶体的比较比较类别晶体非晶体微观结构特征粒子周期性有序排列粒子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定各向异性有无鉴别方法间接方法看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性科学方法对固体进行X射线衍射实验举例NaCl、I2、SiO2、Na晶体等玻璃、橡胶等2．晶体呈现自范性的条件晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。3．获得晶体的途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。4．晶体的特点(1)自范性。①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。②形成条件：晶体生长的速率适当。③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。(2)各向异性：晶体在不同方向上表现许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)的差异。(3)有固定的熔点。【典例3】晶体与非晶体的本质区别是()A．晶体具有各向异性，而非晶体具有各向同性B．晶体具有自范性，而非晶体没有自范性C．晶体具有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点D．晶体能使X射线产生衍射，而非晶体则不能答案：B解析：易将晶体与非晶体的本质区别及性质区别混为一谈。晶体与非晶体的性质差异是二者本质区别的外在表现。晶体具有自范性(本质)，而晶体的性质是有固定的熔、沸点，能使X射线产生衍射等。分析此类问题时，要分析晶体、非晶体的本质与性质，采用辩证的观点分析问题。同时也要注意不能用固体是否有规则的几何外形来判断其是否为晶体。【特别提示】晶体和非晶体的比较晶体和非晶体的本质差异主要表现在自范性和微观结构两个方面，二者的相互联系是自范性是微观结构的表现，微观结构是自范性的原因。【典例4】下列有关晶体常识的叙述错误的是()A．水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体B．当单一波长的X射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线C．晶体都具有自范性。自范性是晶体的本质属性D．晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形答案：D解析：水晶的化学成分是二氧化硅，属于晶体，而玻璃是混合物，属于非晶体，A正确；当单一波长的X射线通过晶体时，可发生衍射，可以看到明显的分立的斑点或者谱线，B正确；在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则和凸面体外形的性质，即晶体的自范性，C正确；晶体具有规则的几何外形，但非晶体也可能具有规则的几何外形，如钻石形状的玻璃制品，D错误。【特别提示】关于晶体与非晶体的认识误区(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。(2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如食盐。考点03晶胞晶体结构的测定1．晶胞的概念晶胞是描述晶体结构的基本单元。2．晶胞的结构晶胞一般都是平行六面体，晶体是由无数晶胞无隙并置而成。(1)无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。3．晶胞结构的测定(1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。(2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。【典例5】下列有关晶胞的叙述错误的是()A．晶胞是描述晶体结构的基本单元B．整块晶体中，相邻晶胞之间没有间隙C．晶体中晶胞的形状及其内部的原子个数完全相同，而几何排列及取向可以不同D．晶胞都是平行六面体答案：C解析：晶胞是晶体微观空间里的一个基本重复单元，A正确；在晶体中，晶胞是最小的结构单元，在它的上、下、前、后、左、右无隙并置地排列着无数晶胞，“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙，B正确；晶体中晶胞的排列及取向是完全相同的，C错误；晶体结构一般来说，晶胞为平行六面体，D正确。考点04晶胞组成的计算均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子1/n属于该晶胞。1．长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算位于顶角：同为6个晶胞共有，eq\f(1,6)粒子属于该晶胞；位于水平棱上：同为4个晶胞共有，eq\f(1,4)粒子属于该晶胞；位于垂直棱上：同为3个晶胞共有，eq\f(1,3)粒子属于该晶胞；位于面上：同为2个晶胞共有，eq\f(1,2)粒子属于该晶胞；位于内部：整个粒子属于该晶胞。3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算位于顶角：同为12个晶胞共有，eq\f(1,12)粒子属于该晶胞；位于水平棱上：同为4个晶胞共有，eq\f(1,4)粒子属于该晶胞；位于垂直棱上：同为6个晶胞共有，eq\f(1,6)粒子属于该晶胞；位于面上：同为2个晶胞共有，eq\f(1,2)粒子属于该晶胞；位于内部：整个粒子属于该晶胞。【典例6】某晶体结构模型如图所示，则该晶体的化学式是_________________；在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。答案：CoTiO3612解析：晶胞中含有O：6×eq\f(1,2)＝3个，含Co：8×eq\f(1,8)＝1个，含Ti：1个，故化学式为CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的O原子位于6个面的中心，所以周围距离最近的O原子数目为6个；Co原子位于晶胞的顶点，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周围距离最近的O原子数目为12个。【特别提示】(1)晶胞中粒子个数的计算，要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。(2)根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。考点05晶体密度的计算1．计算晶胞棱长晶胞模型晶胞棱长(a)与粒子半径(r)关系a＝2req\r(3)a＝4req\r(2)a＝4ra＝2req\r(3)a＝8r2．计算晶体密度以一个晶胞为研究对象，根据晶胞质量m＝ρ×V，由公式eq\f(M,NA)×n＝ρ×a3进行计算，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞棱长。【典例7】已知在晶体中仍保持一定几何形状的最小单位称为晶胞。干冰晶胞是一个面心立方体，在该晶体中每个顶角各有1个二氧化碳分子，每个面心各有一个二氧化碳分子。实验测得25℃时干冰晶体的晶胞棱长为acm，其摩尔质量为Mg·mol－1，则该干冰晶体的密度为(单位：g·cm－3)()A．eq\f(M,a3)B．eq\f(M,a3NA)C．eq\f(4M,a3)D．eq\f(4M,a3NA)答案：D解析：每个顶点上的二氧化碳分子被8个晶胞共用，每个面心上的二氧化碳分子被两个晶胞共用，所以该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(M（g·mol－1）,NA（1/mol）)×4,（acm）3)＝eq\f(4M,a3NA)g·cm－3，故D正确。【特别提示】有关立方晶胞的计算公式(1)立方晶胞的棱长a与面对角线、体对角线的关系：①面对角线长＝eq\r(2)a；②体对角线长＝eq\r(3)a。(2)立方晶胞的密度ρ与棱长a、晶胞内微粒数n之间的关系：a3ρ＝eq\f(n,NA)·M(M为晶体的摩尔质量)。考点06分子晶体的结构特点1．概念及微粒间的作用力(1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。2．堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有分子间作用力，无氢键有分子间氢键，它具有方向性空间特点每个分子周围一般有12个紧邻的分子空间利用率不高，留有相当大的空隙举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4．两种典型分子晶体的组成和结构(1)冰①水分子之间的主要作用力是范德华力，也存在氢键。②氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。(2)干冰①干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。②结构特点每个晶胞有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。【典例8】下列关于分子晶体的说法正确的是()A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性B．在分子晶体中一定存在氢键C．冰和Br2都是分子晶体D．稀有气体不能形成分子晶体答案：C解析：分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力中的氢键也有方向性，故A错误；在分子晶体中不一定存在氢键，如甲烷分子间及分子内都不存在氢键，故B错误；冰和Br2均由分子构成，均属于分子晶体，故C正确；稀有气体构成微粒是单原子分子，可形成分子晶体，故D错误。考点07分子晶体的物理性质1．分子晶体的物理特性(1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。(2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。2．分子晶体熔沸点低的原因分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。3．分子晶体的熔、沸点比较(1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。(2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。4．分子晶体的导电性分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子，因而不能导电，易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质自身不能导电。【典例9】下列叙述正确的是()A．由分子构成的物质其熔点一般较低B．分子晶体在熔化时，共价键被破坏C．分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定D．物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变答案：A解析：分子晶体熔化时共价键未被破坏，B错；分子晶体的稳定性与共价键有关，C错；物质溶于水化学键不一定被破坏或改变，例如蔗糖溶于水，D错。【特别提示】(1)分子晶体的物理性质由分子间作用力(氢键、范德华力)强弱决定。(2)分子晶体的化学性质由分子内共价键的强弱(键长、键能)决定。考点08共价晶体的结构和性质1．共价晶体的结构特点(1)共价晶体的构成微粒是原子，微粒间作用力是共价键。(2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。2．共价晶体与物质的类别物质种类实例某些非金属单质晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等某些非金属化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等3．共价晶体的熔、沸点(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。(2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。【典例10】有下列几种晶体：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金刚石，E.晶体氩，F.干冰。(1)属于分子晶体的是________(填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)属于共价晶体的化合物是________。(3)直接由原子构成的晶体是________。(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是_______，需克服共价键的是_______。答案：(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD解析：根据构成晶体的粒子不同，分子晶体仅由分子组成，共价晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F，其中晶体氩是单原子分子构成的晶体；共价晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，共价晶体有A、D，但化合物只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；共价晶体熔化时，破坏化学键。考点09常见的共价晶体1．金刚石(1)在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。(2)晶体中C—C键夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。(3)最小环上有6个碳原子。(4)晶体中碳原子个数与C—C键数之比为1∶(4×eq\f(1,2))＝1∶2。2．二氧化硅(1)二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。(1)二氧化硅晶体的结构①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。②1molSiO2中含4molSi—O键③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。⑤每个Si—O键被6个12元环共用。(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。【典例11】已知SiC晶体具有较大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体的说法正确的是()A．SiC晶体是分子晶体B．SiC晶体中，C—Si键的键长比金刚石中C—C键的键长要短C．SiC晶体中微粒间通过离子键结合D．SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子答案：D解析：SiC晶体具有较大的硬度，因此SiC属于共价晶体，故A项错误；根据元素周期律可知，Si的原子半径比C的原子半径大，则SiC晶体中，C—Si键的键长比金刚石中C—C键的键长要长，故B项错误；SiC晶体中构成的微粒为原子，故微粒之间通过共价键结合，而非离子键，故C项错误；根据C和Si原子元素均属于第ⅣA族元素可知，SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子，故D项正确。【特别提示】(1)共价晶体都是空间网状结构。(2)共价晶体中原子之间以共价键结合，键长越短、键能越大，共价键越强，共价晶体的熔沸点越高，硬度越大。考点10分子晶体与共价晶体的比较1．分子晶体与共价晶体的比较晶体类型共价晶体分子晶体概念相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体只含分子的晶体组成微粒原子分子微粒间作用力共价键分子间作用力熔、沸点很高较低硬度很大较小溶解性一般不溶于各种溶剂部分溶于水导电性不导电，个别为半导体不导电，部分水溶液导电熔化时破坏的作用力共价键分子间作用力实例金刚石干冰结构特点其最小的碳原子环中有6个碳原子，碳碳键夹角为109°28′CO2晶体中存在CO2分子2．分子晶体与共价晶体的判断(1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断。构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断。共价晶体的熔点高，常在1000℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。(3)依据晶体的导电性判断。分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。(4)依据晶体的硬度和机械性能判断。共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。(5)依据物质的分类判断。①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。【典例12】下列晶体性质的比较中不正确的是()A．沸点：NH3>PH3B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅答案：C解析：A项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH3>PH3，正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错误；D项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径C<Si，所以键长C—C<C—Si<Si—Si，故键能C—C>C—Si>Si—Si，而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。【特别提示】晶体熔沸点比较方法①判断晶体类型→分析作用力强弱→得出熔沸点高低。②不同晶体熔沸点：共价晶体＞分子晶体；③分子晶体熔沸点影响的三要素：氢键、范德华力、极性。④共价晶体的作用力为共价键：键长短、键能大，熔沸点高。考点11金属键金属晶体1．金属键(1)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)本质：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”。(3)成键粒子：金属阳离子和自由电子。(4)金属键存在与金属单质或合金中。2．金属键的特点金属键无方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用。3．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)金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。4．金属晶体原子间以金属键结合形成的晶体。5．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。①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。④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。6．金属晶体物理特性分析(1)良好的延展性金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(3)金属的导热性是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。【典例13】关于金属性质和原因的描述不正确的是()A．金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光，又把部分能量以光的形式释放出来B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递能量D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以通过破坏金属键以达到相对滑动答案：D解析：金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后，发生跃迁，成为高能态，然后又会回到低能态，把多余的能量以可见光的形式释放出来，故A正确；金属内部有自由电子，当有外加电压时电子定向移动，故B正确；金属自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量，故金属有良好的导热性，故C正确；当金属晶体受到外力作用时，金属原子间滑动而不断裂金属键，所以表现出良好的延展性，故D错误。【特别提示】金属的物理性质和化学性质金属的物理性质用晶体结构和电子气理论解析和分析；金属的化学性质由原子结构和金属活动性决定。考点12离子晶体的结构1．离子晶体的结构特点(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。2．常见离子晶体的结构类型(1)NaCl晶体①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为6，Cl－的配位数为6②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有12个③每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－④每个Cl－周围的Na＋构成正八面体图形(2)CsCl晶体①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为8，Cl－的配位数为8②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋与8个Cl－等距离相邻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。【典例14】有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是()A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE答案：A解析：在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，所以钠离子的配位数是6，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有Ca2＋的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故B正确；在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每两个碳原子形成一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为4×eq\f(1,2)＝2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数之比为1∶2，故C正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。【典例15】在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。(1)其中只含有离子键的离子晶体是______________________。(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________。答案：(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S【特别提示】离子晶体组成的认识误区(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。(2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。(3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。(4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。考点13离子晶体的性质1．熔沸点离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。2．硬度硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。3．导电性不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。4．溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。5．延展性离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。【典例16】下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A．离子键：NaF＞NaCl＞NaBrB．硬度：MgO＞CaO＞BaOC．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3D．1个阴离子周围等距离且最近的阳离子数：CsCl＞NaCl＞CaF2答案：C解析：A.离子半径Br－＞Cl－＞F－，离子半径越小，所带电荷数越大，离子键越强，故A正确；B.原子半径Ba＞Ca＞Mg，原子半径越大，键能越小，硬度越小，故B正确；C.离子半径Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，离子半径越小，电荷越多，则熔点越高，故C错误；D.CsCl晶胞中1个Cl－周围有8个Cs＋；CaF2晶胞中1个F－周围有4个Ca2＋；NaCl晶胞中1个Cl－周围有6个Na＋，故D正确。考点14过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体(1)四种典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。(2)过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。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，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，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。2．混合型晶体(石墨晶体)(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层与层之间以范德华力相结合。(3)晶体类型石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于混合型晶体。【典例17】石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是()A．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键B．石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含eq\f(2,3)s轨道与eq\f(1,3)p轨道C．石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键D．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子答案：C解析：石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故A错误；石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含eq\f(1,3)s轨道与eq\f(2,3)p轨道，故B错误；石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键，故C正确；每个C原子为3个环共有，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×eq\f(1,3)＝2，故D错误。考点15配位键1．配位键的概念配位键是一种特殊的共价键。提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键。2．配位键的形成条件(1)成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。(2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。3．配位键的表示方法用箭头“→”来表示孤电子对的共用情况，其中箭头由提供孤电子对的配位体指向提供空轨道的中心离子。A—→B电子对给与体电子对接受体例如：H3O+的结构式：；NH4+的结构式：。4．配位键的稳定性(1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3>H2O。(2)接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。(3)配位键越强，配合物越稳定。如Cu2+←OH-<Cu2+←NH3<H+←NH3【典例18】以下微粒含配位键的是()①N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))②CH4③OH－④NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))⑤Fe(CO)5 ⑥Fe(SCN)3⑦H3O＋⑧[Ag(NH3)2]OHA．①④⑤⑥⑦⑧B．①②④⑦⑧ C．①③④⑤⑥⑦D．全部答案：A解析：①N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))中有一个H＋与一个N原子间形成配位键；②CH4中4个H原子与C原子间形成共价单键，不存在配位键；③OH－中O与H间形成共价键，不存在配位键；④NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中有1个H＋与N原子间形成配位键；⑤Fe(CO)5中配位体CO与中心原子Fe之间形成配位键；⑥Fe(SCN)3中配位体SCN－与Fe3＋间形成配位键；⑦H3O＋中有1个H＋与O原子间形成配位键；⑧[Ag(NH3)2]OH中配位体NH3与Ag＋间形成配位键。综合以上分析，①④⑤⑥⑦⑧中都存在配位键。考点16配合物1．配合物的概念把金属离子或原子(称为中心离