第3章 第3节 金属晶体与离子晶体-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步练测（人教版2019）

第三章晶体结构与性质。 随堂巩固促应用 险证反馈迁移运用 1.下列说法正确的是 ( ):4.现有两组物质的熔点数据如下表所示： A.金刚石品体中的最小环由6个碳原子构成 A组 B组 B.AICL晶体属于共价晶体 金刚石：>3500℃ HF:-83℃ C.1 mol SiO.晶体中含2 mol Si-一(O键 品体硅：1410C HC:-115C D,晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成 品体霸：2300C HBr:-89 C 的共价晶体 二氧化硅：1710℃ H1:-51C 2.(山东高考卷)下列物质均为共价晶体且成键 根据表中数据回答下列问题： 结构相似，其中熔点最低的是 (1)A组属于 晶体，其熔化时克服的 A.金刚石(C) B.单晶硅(Si) 粒子间的作用力是 C.金刚砂(SiC) D.氮化硼(BN,立方相) (2)B组中HF熔点反常是由于 3.最近科学家在实验室里成功地将CO。在高压 下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于 (3)B组晶体不可能具有的性质是 该CO,晶体的叙述中不正确的是( (填序号)。 A.该晶体中C、O原子个数比为1：2 ①硬度小②水溶液能导电③固体能导电 B.该品体中C一O一C的键角为180 ④液体状态能导电 C.该晶体的熔点高、硬度大 提示请完成《素能提升训练训练（十一） D.该晶体中C、O原子最外层都满足8电子 结构 第三节 金属品体与离子品体 学习目标 核心素养 1.宏观辨识与微观探析：能从金属阳离子和自由 1.知道金属键的含义，能用金属键理论解释金属的物理 电子角度认识金属键的本质，并利用电子气理 性质。 论从宏观和微观相结合的视角分析金属品体的 2.了解离子晶体的结构特点。能根据离子晶体的结构特 性质和变化。 点解释其物理性质。 2.证据推理与模型认知：结合典型离子品体的结 3.了解几种常见的离子品体的品胞结构。 构模型，通过分析，推理等方法认识离子品体的 4.了解过渡晶体与混合型晶体的特点。 本质特征、构成要素及其相互关系，能运用模型 解释化学现象，揭示其规律 自主学习探新知 谋前预习双基落实 一、金属键与金属晶体 (2)本质：金属原子脱落下来的 形成 1,金属键 遍布整块晶体的“ ”,被所有原子所 (1)概念：金属阳离子和 之间存在的 共用，从而把所有的 维系在一起。 强烈的相互作用称为金属键。 这一理论称为“电子气理论”。 51 高中化学·选修性必修2（人教版） (3)成键粒子： 和 :这小试身手 (4)存在：金属单质或合金。 2.离子晶体一般不具有的特征是 2.金属晶体 A.熔点较高，硬度较大 (1)概念：金属（除汞外）在常温下都是晶体， B.易溶于水而难溶于有机溶剂 称其为金属晶体。在金属晶体中，原子间以 C.固体时不能导电 D.离子间距离较大，其密度较大 相互结合。 三、过渡晶体与混合型晶体 (2)用电子气理论解释金属的性质。 1.过渡晶体 当金属受到外力作用时，品体中的各原子层 晶体的分类中有 品体、 晶 就会发生 ,但 不变，金属 延展性 体、 晶体和 晶体四类典型 离子与自由电子形成的电子气没有被跛坏， 晶体。事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大 所以金属有良好的延展性 多数晶体是它们之间的过渡晶体。 在外加电场的作用下，金属晶体中的 例如，当晶体中的化学键介于离子键与共价 导电性 在电场中 而形成电流， 键之间时，该晶体就属于离子晶体与共价晶 呈现良好的导电性 体之间的过渡品体。 导热性 电子气中的自由电子在 与金 2.混合型晶体（石墨晶体） 碰撞，从而引起两者能量的交换 (1)晶体模型 赵小试身手 L.判断下列说法的正误（正确的打“/”：错误的 打“×”)。 (1)常温下，金属单质都以晶体形式存在。 142pm 石超品体中的二雏平面结构 石龈的层狱结将 (2)金属键可以看作许多原子共用许多电子的 相互作用，故也有方向性和饱和性。( (3)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。( (4)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔 点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。( (5)金属晶体除了纯金属还有大量合金。( 二、离子晶体 1.概念 有盈结构中未参与杂化的p轨道 由阳离子和阴离子 而形成的品体。 (2)结构特点 2.结构特点 ①同层内，碳原子采用 杂化，以 (1)构成微粒： 和 相结合形成 结构。所有碳 (2)微粒间的作用力： 原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨 3.离子晶体的性质 道中的电子可在整个平面中运动。 (1)硬度 ,难以压缩。 ②层与层之间以 相结合。 (2)熔点和沸点 (3)晶体类型 (3)固体不导电，但在 石墨晶体中，既有 ,又有 中能导电。 属于 4.常见离子晶体的结构类型 赵小试身手 晶体类型 NaCl CsCl 3.关于石墨晶体的说法错误的是 A.石墨能导电，是因为晶体中存在自由电子 品胞 一C B.同一层内，平均2个碳原子构成一个正六 边形 品胞中所 Na Cs C.石墨比金刚石的熔点高 含离子数 cr D.石墨比金刚石的硬度大 52 第三章晶体结构与性质。 互动探究解疑难 要点归纳 重难炙绒 要点一金属键与金属晶体 问题探究 :3.金属晶体物理特性分析 1.含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？ (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， 品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 2.金属键可以看成是许多原子共用许多电子所 体具有良好的延展性。 形成的强烈相互作用，和共价键类似。金属 (2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶 键有饱和性和方向性吗？ 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 3.试比较钠、镁、铝熔点的高低，并总结影响金 从温度高的部分传到温度低的部分，使整块 属键强弱的因素有哪些。 金属达到相同的温度。 典例剖析 例1门（甘肃张掖高二月考）如图是金属品体 内部电子气理论图。电子气理论可以用来解 口归纳总结 释金属的某些性质。下列说法正确的是 1.金属键 (1)金属键的特征 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，这就是 金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。 A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电 (2)金属键的强弱比较 场作用下定向移动 一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元 B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下 素原子的半径和价电子数。原子半径越大， 相互碰撞，从而发生热的传导 价电子数越少，金属键越弱：原子半径越小， C.金属具有良好的延展性是因为在外力的作 价电子数越多，金属键越强。 用下，金属品体各原子层会发生相对滑 2.金属晶体的性质 动，但不会改变原来的排列方式，而且自 由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润 (1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延 滑剂的作用 展性。 D.合金与纯金属相比，由于增加了不同的金 (2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。 属或非金属，电子数目增多，所以合金的 ①同周期金属单质，从左到右（如Na、Mg、 延展性比纯金属强、硬度比纯金属小 A1)熔、沸点升高。 。针对训练 ②同主族金属单质，从上到下（如碱金属）熔、1，（日照高二检测）下列关于金属晶体的叙述正 沸点降低。 确的是 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、 A.常温下，金属单质都以金属品体形式存在 沸点低。 B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用， ①金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液 在一定外力作用下，不因形变而消失 体，熔点很低；而铁常温下为周体，熔点很高。 C.钙的熔、沸点低于钾 (3)硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。 D.温度越高，金属的导电性越好 53 高中化学·选修性必修2（人教版） 要点二离子晶体的结构与性质 问题探究 3.常见离子晶体的晶胞结构 1.离子晶体中离子键有没有方向性？离子晶体 品体 品胞 品胞详解 化学式能表示分子的组成吗？ (1)在NaCI品体中，Na的 配位数为6，C的配位数 为6 (2)与Na(C1)等距离且最 2.每个氯化钠晶体的晶胞中分别有几个Na、 Na 近的Na(C1)有12个 CI?Na、CI的配位数分别是几个？ (3)每个品胞中有4个Na 和4个C1 (4)每个C1周用的Na构成 正八面体图形 口归纳总结 (1)在CsC1品体中，Cs的配 位数为8，C的配位数为8 1.离子晶体的结构特点 CsCl (2)每个Cs与6个Cs等距 (1)离子晶体微粒之间的作用力是离子键，由 离相邻，每个Cs与8个C 等距离相邻 于离子键没有方向性和饱和性，故离子晶体 一般采取密堆积方式。 1易错提程川 (2)离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离 离子晶体的组成认识误区 子，离子品体的化学式只表示晶体中阴、阳离 (1)离子晶体中不一定都舍有金属元素，如NH,CI 子的个数比，而不是表示其分子组成。 是离子品体。 (2)离子品体中除离子键外不一定不含其他化学 (3)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电 健，如Na(OH品体中还含有极性共价键，N,).品体中 荷越多，离子键越强。 还含有非极性共价键。 2.离子晶体的判断 (3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定 (1)利用物质的分类 是离子品体，如ACI是由企属元素A和非金属元素 C组成的分子品体 大多数盐（包括铵盐）、强碱、活泼金属的氧化 (4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金 物、过氧化物（如NaO)、金属氢化物、金属 属品体中舍有金属阳离子， 硫化物等都是离子晶体。 典例剖析 (2)利用元素的性质和种类 ①利用电负性：如成键元素的电负性差值大 [例2]（玉溪高二检测）关于离子品体的下列 说法正确的是 () 于1.7的物质； ①离子品体中的组成微粒是阴、阳离子②离 ②利用元素周期表中位置：金属元素（如： 子晶体中微粒间的作用是离子键③离子品体 IA、ⅡA族元素等)与非金属元素（如IA、 中微粒间只存在异性电荷的互相吸引④离子 MA族元素等)组成的化合物。 品体中只存在离子键 (3)利用物质的性质 A.①② B.①③ 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发， C.②③ D.③④ 硬而脆：固体不导电，但熔融或溶于水时能导： 口针对训练 电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶2.（吉林通化高二期未）萤石是制作光学玻璃的 于非极性溶剂。 原料之一，其主要成分氟化钙的晶胞结构如 54 第三章晶体结构与性质 图所示。下列说法正确的是 川课堂小结川 杓成撒粒 金闻原千 金属键金属品体 故子向相互作用 物现特性 导电、导热、 延展件 构戏粒子 阴、阳离子 A.氟化钙的化学式为CaF 离键腐子品体 粒了间相互作用 一物理行性 熔、添点 B.每个晶胞中含有14个Ca+ 导电性 C.氟化钙中只含有离子键 过该品体与 游工茶称体心的m 混合型品休 D.每个Ca+周围距离最近且等距的F-有 混合型品体一石基品体 4个 随堂巩固促应用 验证反馈迁移话用 1.(济南高二检测)下列有关金属的说法正确的： A.从石墨中剥离出石墨烯需要破坏化学键 是 () B.石墨中的碳原子采取sp杂化，每个sp杂 A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是 化轨道含号轨道与p轨道 自由电子 B.金属导电的实质是金属阳离子在外电场作 C.石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范 德华力，层内碳原子间存在共价键，能 用下的定向移动 导电 C.金属原子在化学变化中失去的电子数越 D.石墨稀中平均每个六元环含有3个碳原子 多，其还原性越强 4.(长春高二检测)(1)碳化硅(SiC)是一种晶 D.金属晶体的堆积方式会影响金属的性质 体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅 2.(忻州高二检测)金属晶体和离子晶体是重要： 原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶 的晶体类型。下列关于它们的说法中正确的 体硅：②硝酸钾：③金刚石：④碳化硅：⑤干 是 冰：⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是 A.金属晶体和离子晶体都能导电 (填序号) B.在镁晶体中，1个Mg只与2个价电子存 (2)下列离子品体的立体构型示意图，如下图 在强烈的相互作用 所示 C.金属品体和离子晶体都可采取紧密堆积 方式 D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和 ▣国圆问 离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因 ·代表阳高子O代表阴离子 而都具有延展性 以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各 3.(吉林省吉林市高二期末)石墨烯是从石墨材 离子晶体的组成表达式。 料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原 A. ,B. ,C. 子厚度的晶体。下列关于石墨与石墨烯的说 D. 法中正确的是 ) (3)已知FeS,晶体（黄铁矿的主要成分）具有 A的立体结构。 ①FeS,晶体中具有的化学键类型是 ②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距 离为acm,且用VA代表阿伏加德罗常数，则 FeS,晶体的密度是 g·cm4。 提示请完成《素能提升训练》训练（十二） 石墨烯品体 55数目为4N。,故C错误：D.金鬧石和二氧化硅都是共价 小试身手 品体，熔化时都破坏共价健，故D错误。 3.D [答案]A 互动探究解疑难 针对训练 要点一 2.B①指的是A12O,的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两 问题探究 项都无法说明A山，O,是一种共价晶体，共价晶体往往具 1.提示不一定，如金属品体中只有阳离子和自由电子， 有硬度大、熔点高、溶解性差等特点。B项符合题意。 没有阴离子：但含有阴离子时一定有阳离子（如离子化 随堂巩固促应用 合物)。 1.A金刚石是共价晶体，原子间以共价键相结合，形成 2.提示没有。金属键是金属阳离子和自由电子之间的 三维的空间网款结构，最小的环上有6个碳原子，A正 强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共 确：AICL熔、沸点较低，其晶体属于分子品体，B错误： 有，故金离键没有方向性和饱和性。 1个硅原子与周图4个氧原子形成4个Si一0健，而 3.提示嫦点高低顺序是A1>Mg>Na。由于金属键是 1个氧原子能形成2个Si一O键，1 mol SiO2晶体有 产生在自由电子（带负电）和金属阳离子（带正电）之间 1mol硅原子和2mol氧原子，含有Si一O键的物质的量 的电注作用，所以金属阳离子电荷越多，半径越小，则金 为4mol,C错误，晶体氖是由原子构成的分子品体， 属健越强。 D错误。 典例剖析 2.B金刚石(C)、单品硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化聊 [例1][解析]金属能导电是因为金属中自由移动的 (BN),都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，健长 电子在外加电场作用下定向移动，A错误：金属能导热 越长，键能越小，馆点越低，在这几种晶体中，健长：S 是因为自由电子和金属阳离子在热的作用下运动加快， S>Si一C>B一N>C一C,所以落，点最低的为单晶硅 相互碰楂频率增加，从而发生热的传导，B错误：金属具 故选B. 有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会 3.B若为共价品体，则不再是直线形分子，而是转化为与 石英(SO2)相似的空间立体网秋结构：A、C、D正确， 出现相对滑动，但不改变原有的排列方式，自由电子可 以起到“润滑”的作用，使金属不会断裂，C正确，合金与 B错误. 纯金属相比，由于增加了不同的金属成非金属，改变了 4.解析A组嫁点很高，应是共价品体，共价晶体嫁化时 破坏的是共价键。B组是分子品体，且结构相似，一般 金属原子原有规则的层状排列，一般情况下，其层与层 是相对分子质量越大，熔点越高，HF的相对分子质量 之间相对滑动变得国雄，所以合金的延展性比纯金属 最小，但嫁点比HCI高，出现反常的原因是HF分子间 差，硬度比纯金属大，D错误。 存在氢键，HF然化时徐了破坏范德华力，还要破坏氢 [答案]C 健，所需能量更多，因而熔点更高。分子晶体在固态和 针对训练 熔化状态都不导电。 1.BA项，汞在常温下为液态：C项，r(Ca)<r(K)且价 答案(1)共价共价键(2)HF分子间能形成氢键 电子数：Ca>K,所以金属键：Ca>K,故熔、沸，点±Ca>K: (3)③④ D项，金属的导电性随温度升高而降低。 要点二 第三节 金属晶体与离子晶体 问题探究 自主学习探新知 1.提示离子晶体中离子键没有方向性。离子晶体的化 学式只表示离子晶体中阴、阳离子的个数比，不表示分 1.(1)自由电子(2)价电子电子气金属原子(3)金 子的组成。 属阳离子自由电子 2.提示每个品胞中Na,C1都是4个，故二者个数比为 2.(1)金属键(2)相对滑动排列方式电子气定向 1:1,故化学式为NaCl:Na、Cl厂的配位数均为6。 移动热的作用下原子频繁 典例剖析 小试身手 [例2]解析离子品体中的组成燧粒只有阴、阳离子， 1.(1)× (2)×(3)×(4)/(5)/ 故①正确：离子晶体中阴、阳离子间的静电作用称为离 、 子键，故②正确：离子品体中微粒间的作用包括吸引力 1.相互作用 和排斥力，故③错误：离子品体一定含离子键，可能含共 2.(1)阳离子阴离子(2)离子键 价键，如NaOH既有离子键，又有共价键，故④错误。 3.(1)较大(2)较高(3)熔融状态下或水溶液 答案A 4.4411 针对训练 小试身手 2.C由题图可知，Ca+位于品胞的顶角和面心，数目为8 2.D离子品体的结构决定着离子品体具有一系列特性， 这些特性包括A、B、C项所述：离子间的距离取决于离 ×号十6X号=4，F位于品胞体内，数日为8。C“数 子半径的大小及晶体的密堆积方式等。 目为4，F数目为8，则氟化钙的化学式为CaF,,故A错 三、 误：每个品胞中含有4个Ca+,故B错误，氟化钙是由 1.分子共价金属离子 钙离子和氯离子构成的化合物，只含有离子健，故C正 2.(2)①sp共价键平面六元并环②范德华力 确：以面心处Ca+为研究对象，每个Ca+周园距离最近 (3)共价键范德华力混合型晶体 且相等的F有8个，故D错误。 13 随堂巩固促应用 56+64 1.D园金属的价电子受原子核的吸引力小，则金属原子 以晶体的密度为P= N 1 X2g·m3 中的价电子在金属品体中为自由电子，而不是所有的核 外电子，A错误：金属导电的实质是在外电场作用下自 60 由电子定向移动而产生电流的结采，B错误：金属原子 Nag·cm。 答案(1)③④①②⑤⑤(2)AN MNMN,MN 在化学变化中失去电子越容易，其还原性她强，C错误： 金属品体中原子的堆积方式会影响金属的性质，如延展 (3)①离子键、非极性共价键 ©2 性，D正确。 2.C离子晶体固态时不导电，如氯化钠固体不导电，故A 第四节配合物与超分子 错误：金属品体中有电子气，能导电，金属品体中的电子 自主学习探新知 气属于整个品体，不属于哪一个离子，故B错误：金属品 体和离子品体都可采取“紧密堆积”方式，原子品体都可 1.(1)共用电子对(2)孤电子对孤电子对 采取“非紧密堆积”方式，故C正确：离子晶体没有延展 2.(1)配体配位键(2)蓝色沉淀深蓝色深蓝色品体 性，易断裂，故D错误。 变红白色消失无色 3.C:石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，层 小试身手 内碳原子间存在共价健，每个C原子形成3个σ键，且 1.(1)/(2)/(3)×(4)× 每个C原子为3个六元环所共有，据此分析解题。石墨 二、 品体中，层与层之间的作用力为范德华力，从石墨中剥 1.两种两种分子间 离出石墨烯需要破坏范德华力，故A错误：石墨中的碳 2.(1)CzoCzo 杯酚(2)空穴 原子米取5p杂化，每个甲杂化轨道合行轨道与号D 3.分子识别自组装 轨道，故B错误：石墨属于混合型晶体，层与层之间存在 小试身手 范德华力，层内碳原子间存在共价键，能导电，故C正 2.B 确：每个C原子为3个六元环所共有，则石墨烯中平均 互动探究解疑难 要点一 每个六元环含有的残原子数为6×号=2，故D错误。 问题探究 4.解析(1)品体属于共价晶体的有①③④，离子品体的 1.提示相同。在NH2分子中，中心原子氨采取sp杂 有②，分子品体的有⑤@。一般来说，共价品体的熔，点 化，孤电子对占据一个杂化轨道，3个未成对电子分别 >离子品体的熔点>分子品体的熔点；对于共价晶体， 占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ 原子半径越大，键长越长，键能越小，熔点越低，键长 健，由于孤电子对的撸斥，所以NH,分子的空间结构为 Si-SD>SiC>C—C,相应键能Si一Si<Si—C<C一C, 三角锥形，键角压缩至107。当N原子的孤电子对进 故它们的熔，点：金刚石>碳化硅>晶体硅：分子品体中 入H的空轨道以配位键形成NH时，这样N原子就 有氢健的熔点较高，所以熔点：冰>干冰，所以它们的熔 不再存在孤电子对，键角恢复至109°28'，故NH为正 点由高到低的顺序是③④①②⑥⑤。(2)AM位于顶 四面体形，4个N一H健完全相同，各种键参数完全 点：数目为X宫-之N位千项点，数目为4X日日 相同。 2.提示[Cu(NH),SO,中含有的化学键有离子键、共 微粒数目为1：1，即化学式为MN:B.M分别位于品弛 价键和配位键。 的体心和顶点位置，体心占1个，顶点古8X号=1个， 3.提示N原子提供弧电子对，B原子提供空轨道。 典例剖析 共2个，N分别位于面上和体内，面上4X号=2个，体 [例1][解析]Cu+有空轨道，NH中的氯原子上的孤 内2个，共4个，即晶胞中两种微粒数目之比为1：2，化 电子对，可以形成配位键，A错误：氨气分子中的氨原子 含有孤电子对，H有空执道，所以能形成配位健，B错 学式为MN,:CM位于顶点，数目为4X宫=合，N位 误：C+、H两种离子都漫有孤电子对，所以不能形成 于体心，数目为1，化学式为MN,:D.M住于顶点，数目 配位键，C正确：Fe*有空轨道，CO中的氧原子上的菲 为8X日=1，N位于体心，数目为1，化学式为MN 电子对，可以形成配位健，D错误。 [答案]C (3)①根据FS晶体的晶体结构可知，晶体中阳离子与 针对训练 阴离子个数比为1：1，所以晶体中存在亚铁离子与 1.(1)一方能够提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电 S,亚铁离子与S之间是离子健，S中存在非极性 子对的空轨道 共价健，所以品体中存在离子健和（非极性）共价能。② 品体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为acm,所以品 (2)NB(3)H—N→B-F 胞的体积为口m,晶胞中含有阴阳离子个数都是2，所 H F 14