内容正文:
063 ▶
⑦分子晶体遵循相似相溶的原则且熔点较低,能溶于CS2,
熔点为112.8℃,沸点为444.6℃,可判断该物质属于非极性
分子晶体。
⑧共 价 晶 体 熔 点 很 高,分 子 晶 体 不 导 电,因 此 熔 点 为
97.81℃,质软、导电,密度为0.97g·cm-3的物质既不是共
价晶体也不是分子晶体。
第三节 金属晶体与离子晶体
一、金属键与金属晶体
①阳离子 ②自由电子 ③金属键
二、离子晶体
①阳离子 ②阴离子
三、过渡晶体与混合型晶体
①层状
典例1 B 【解析】A.金属键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,错误。
B.金属键是存在于金属阳离子和自由电子之间的强相互作
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,正确。C.金属含金属阳离子和自由电子,当给金属通电
时,电子定向移动而使金属导电,错误。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滑动而非金属
阳离子可以改变形状,错误。
典例2 D 【解析】A.因为 Mg2+带2个单位正电荷,Al3+
带3个单位正电荷,所以镁的金属键比铝弱,镁的熔点低于
金属铝,错误。B.碱金属都属于金属晶体,阳离子都带1个
单位正电荷,从Li到Cs金属阳离子半径增大,对外层电子
束缚能力减弱,金属键减弱,所以熔、沸点降低,错误。C.因
为 Mg2+的半径比Ca2+小,所以镁的金属键比钙强,则金属
镁的硬度大于金属钙,错误。D.因为 Al3+ 带3个单位正电
荷,Na+带1个单位正电荷,且Al3+半径小于Na+,所以铝的
金属键比钠强,则铝的硬度大于金属钠,正确。
典例3 D 【解析】A.离子晶体中,结构微粒之间存在的相
互作用不一定都是离子键,可能含有共价键,如NaOH中既
有离子键又有共价键,错误。B.原子核之间、电子之间互相
排斥,因此阴、阳离子间不只存在静电吸引作用,Ca2+与F-
间同时存在静电吸引和静电排斥作用,错误。C.分子晶体溶
于水也可能电离出自由移动的离子,如 HCl,而熔融状态能
电离产生离子的化合物一定是离子晶体,错误。D.离子晶体
熔化时要破坏离子键,因此离子化合物通常熔点较高,正确。
典例4 B 【解析】离子化合物的熔化会破坏离子键,因此
离子半径越短,阴、阳离子所带电荷越多,离子键越强,晶体
的熔点越高,三种物质离子所带电荷:MgO>NaI=NaF,离
子核间距离(≈离子半径和):MgO<NaF<NaI,故离子键强
度:MgO>NaF>NaI,因此熔点:MgO>NaF>NaI。
典例5 (1)C (2)B
【解析】(1)由于在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着
最近的等距离的6个Cl-,同样每个Cl-周围同时吸引着最
近的等距离的6个Na+,图①中符合条件,图④中选取其中
一个离子,然后沿x、y、z 三轴切割得到6个等距离且最近
的带相反电荷的离子,所以其配位数也是6,符合条件,因此
选C。图②和图③是从CsCl晶胞中分割出来的。
(2)该晶胞中Na+个数为8×
1
8+6×
1
2=4
、Cl-个数为1+
12×
1
4=4
,晶胞密度ρ=
4M
NAV
,则V=
4M
ρNA
,晶胞棱长l=
3
4M
ρNA
,食盐晶体中Na+和Cl-的最小距离为晶胞棱长的一
半,即
3
M
2ρNA
,选B。
典例6 B 【解析】A.Al2O3 是偏向共价晶体的过渡晶体,
当作共价晶体来处理,错误。B.SiO2 晶体中离子键百分数为
33%,属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理,正确。C.大多
数含有离子键的晶体的离子键百分数不高,属于过渡晶体,
错误。D.Na2O晶体中离子键的百分数为62%,根据过渡晶
体的概念,不存在离子键百分数为100%的晶体,错误。
典例7 C 【解析】A.石墨中层与层之间存在分子间作用
力,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,而非化学
键,错误。B.石墨中C原子价层电子对数是3,C原子采用
sp2 杂化,sp2 杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化形
成的,每个sp2 杂化轨道含
1
3s
轨道、2
3p
轨道,错误。C.石
墨属于混合型晶体,层与层之间存在分子间作用力,层内碳
原子之间存在碳碳共价键,正确。D.石墨烯中每个碳原子被
3个环共用,则平均每个六元环含有的碳原子个数为
1
3×6=
2,错误。
典例8 C 【解析】A.有阳离子的晶体不一定有阴离子,金
属晶体由阳离子和自由电子构成,离子晶体由阳离子和阴离
子构成,有阴离子的晶体一定有阳离子,错误。B.由非金属
原子构成的晶体可能是分子晶体或共价晶体,也可能是离子
晶体,错误。C.离子晶体中可能有共价键,如CuSO4 等,正
确。D.金属晶体能够导电,但能够导电的晶体不一定是金属
晶体,石墨可以导电,属于混合型晶体,错误。
典例9 D 【解析】A.碳化铝,黄色晶体,熔点为2200℃,
◀064
熔融态不导电,应为共价晶体,离子晶体熔融态导电,错误。
B.溴化铝,无色晶体,易溶于水,熔融状态下不导电,具有分
子晶体的性质,属于分子晶体,共价晶体难溶于水,错误。
C.硼,熔点为2300℃,沸点为2550℃,硬度大,不溶于常见
溶剂,具有共价晶体的性质,属于共价晶体,金属晶体是金属
单质或合金,错误。D.三氯化铁,沸点为315℃,易溶于水,
易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,具有分子晶体的性质,属于分
子晶体,正确。
典例10 ②
【解析】①卤族元素单质都是分子晶体,无氢键时,分子晶体
熔、沸点与其相对分子质量正相关,单质的相对分子质量随
着原子序数的增大而增大,所以熔、沸点随着原子序数的增
大而增大,即晶体熔点由低到高:F2<Cl2<Br2<I2,正确。
②金属晶体中阳离子半径越小,阳离子所带电荷数越多,金
属的熔点越高,则熔点:Al>Mg>Na,错误。
③共价晶体中,原子半径越小,键长越短,其硬度越大,键长:
C C<C Si<Si Si,所以硬度:金刚石>碳化硅>晶体
硅,正确。
④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,金属氧化物越不稳定,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,正确。
⑤离子所带电荷越多、离子半径越小,离子晶体熔点越高,从
F到I,其简单阴离子半径随着原子序数的增大而增大,所以
其晶体熔点随着原子序数的增大而减小,则晶体熔点由高到
低:NaF>NaCl>NaBr>NaI,正确。
典例11 (1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)NaCl为离子晶体,SiCl4 为分子晶体,NaCl中离子键强度
远大于 SiCl4 分 子 间 作 用 力 熔、沸 点:SiCl4<GeCl4<
SnCl4,SiCl4、GeCl4、SnCl4 均为分子晶体,结构相似,相对分子
质量逐渐增大,随着相对分子质量的增大,熔、沸点逐渐升高
正四面体形 sp3 杂化
(3)1 MgB2
3
3a
【解析】(1)Fe是第26号元素,价电子排布式为3d64s2;非金
属性越强电负性越大,金属性越强电负性越小,橄榄石中含
有 Mg、Fe、Si、O四种元素,电负性大小顺序为O>Si>Fe>
Mg;化合物 MgxFe2-xSiO4 中 Mg元素的化合价为+2价,Si
元素的化合价为+4价,O元素的化合价为-2价,根据各元
素正、负化合价的代数和为0可得,Fe元素的化合价为+2
价。
(2)NaCl为离子晶体,SiCl4 为分子晶体,离子晶体的熔点普
遍高于分子晶体,因此 NaCl熔点明显高于 SiCl4;SiCl4、
GeCl4、SnCl4 均为分子晶体,相对分子质量逐渐增大,随着相
对分子质量的增大,熔、沸点逐渐升高;SiCl4 的σ键电子对
数为4,中心原子孤电子对数为0,因此SiCl4 的空间结构为
正四面体形,Si的轨道杂化形式为sp3 杂化。
(3)根据均摊法,晶胞中含有的 Mg原子的个数为4×
1
6+
4×
1
12=1
,B原子的个数为2,因此该物质的化学式为 MgB2;
晶胞沿c轴的投影图可知,B-B间最近距离为边长a的两个
正三角形重心间的距离,因此B-B最近距离为
3
3a
。
第四节 配合物与超分子
一、配合物
①空轨道 ②孤电子对 ③配位键
典例1 B 【解析】A.成键原子一方提供孤电子对,另一方
具有接受孤电子对的空轨道而形成的特殊共价键是配位键,
即配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对,另一方能
提供空轨道,正确。B.配位键是特殊的共价键,二者之间没
有本质区别,都是原子间的电性作用,化学键都是引力和斥
力的合力,既存在原子间的引力作用,也存在相互的斥力作
用,错误。C.配位键常用符号A→B表示,其中A是能提供
孤电子对的配位原子,B是具有能够接受孤电子对的、含有
空轨道的中心原子或离子,正确。D.NH3BH3 分子中存在
N→B配位键,NH+4 中 N、H 原子间存在配位键,所以配位
键可以存在于分子之中,也可以存在于离子之中,正确。
典例2 (1)
配合物 配离子 中心离子 配体 配位数 配位原子
K2[Cu(CN)4] [Cu(CN)4]2- Cu2+ CN 4 C
(NH4)2[PtCl6] [PtCl6]2- Pt4+ Cl- 6 Cl
[Cd(NH3)4](OH)2 [Cd(NH3)4]2+ Cd2+ NH3 4 N
[Fe(NO)(H2O)5]SO4 [Fe(NO)(H2O)5]2+ Fe2+ NO、H2O 6 N、O
293 ▶
◀294
295 ▶
知识点一 金属键与金属晶体
1(金属键和电子气理论)下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键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.金属具有延展性是因为金属阳离子可以改变形状
总结 金属晶体与金属键
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。还有能导电的有机高
分子化合物,也不属于金属。金属晶体中有金属阳离子,但有金属阳离子的不一定是金属晶体,离子晶体中也
可能有金属阳离子。
2(金属晶体熔点、硬度影响因素)要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、
沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属镁的熔点高于金属铝
B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的
C.金属镁的硬度小于金属钙
D.金属铝的硬度大于金属钠
总结 金属晶体的熔点、硬度
金属晶体的熔点差别较大。例如,汞在常温下是液体,熔点很低(-38.9℃),而钨的熔点很高(3410℃),这是
由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成。一般情况下对于同类型的金属晶
体,阳离子半径越小,所带的电荷数越多,自由电子越多,金属键越强,熔点越高,硬度越大。
总结 金属之最
在地壳中含量最高的金属元素是铝元素(Al)
密度最大的金属是锇(Os),密度最小的金属是锂(Li)
熔点最高的金属是钨(W),熔点最低的金属是汞(Hg,常温下呈液态)
最硬的金属是铬(Cr)
导电性能最好的金属是银(Ag),金(Au)、铜(Cu)的导电性能也很强,导电性能最差的金属是汞 (Hg)
延展性最好的金属是金(Au)
◀296
知识点二 离子晶体
3(离子键与离子晶体)下列关于离子键与离子晶体的叙述正确的是( )
A.离子晶体中,结构微粒之间存在的相互作用都是离子键
B.CaF2 是由离子构成的,所以Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
C.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体
D.离子晶体熔化时要破坏离子键,因此离子化合物通常熔点较高
总结 离子晶体的物理性质
熔、沸点 离子晶体变成液态或气态需要破坏离子键,因此离子晶体具有较高的熔、沸点,难挥发
硬度和脆性
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,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎
导电性 离子晶体不导电,熔融态或溶于水后有自由移动的离子,能导电
溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如H2O),难溶于非极性溶剂(苯、CCl4 等)
离子晶体中一定有离子键,可能有共价键和氢键等,如NaOH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。
4(离子晶体熔、沸点比较)NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体,根据下列数据,这三种晶体的
熔点高低顺序是( )
物质 NaF NaI MgO
离子所带电荷数 1 1 2
离子核间距离/10-10m 2.31 3.18 2.10
A.NaF>NaI>MgO B.MgO>NaF>NaI
C.MgO>NaI>NaF D.NaI>NaF>MgO
总结
离子晶体熔、沸点比较:一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔、沸点越
高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
5(典型离子晶体模型)
(1)如图是从NaCl或CsCl晶体结构图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.图①和图③ B.图②和图③
C.图①和图④ D.只有图④
297 ▶
(2)食盐晶体的结构示意图如图所示,已知食盐的密度为ρ,摩尔质量为 M,阿伏加德罗常数的值为
NA,则在食盐晶体中Na+和Cl-的最小距离大约是( )
A.
3
2M
ρNA
B.
3
M
2ρNA
C.
3
2NA
ρM
D.
3
M
8ρNA
总结 典型离子晶体模型
类别 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2 型
晶胞
配位数
配位数 6 8 4 F-:4,Ca2+:8
影响因素 阳离子与阴离子的半径比值越大,配位数越多,配位数还与阴、阳离子的电荷比等有关
空隙及
占有率
空隙
阴离子采取面心立方密堆积,阳离
子占据八面体空隙
阴离子采取简单
立方堆积,阳离
子占据立方体空
隙
阴离子采取面
心立方密堆积,
阳离子占据四
面体空隙
阳离子采取面
心立方密堆积,
阴离子占据四
面体空隙
占有率 1 1 12 1
晶胞中离子数 Cl-:4,Na+:4 Cs+:1,Cl-:1 Zn2+:4,S2-:4 Ca2+:4,F-:8
密度(棱长为a)
4×58.5
NA·a3
168.5
NA·a3
4×97
NA·a3
4×78
NA·a3
阴、阳离子最短
距离b与晶胞参
数a 的关系
b=
1
2a b=
3
2a b=
3
4a b=
3
4a
知识点三 过渡晶体与混合型晶体
6(过渡晶体)下列关于过渡晶体的说法正确的是( )
A.Al2O3 为过渡晶体,当作离子晶体来处理
B.SiO2 属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理
C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体
D.Na2O晶体中离子键的百分数为100%
◀298
7(混合型晶体)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
2
3s
轨道与1
3p
轨道
C.石墨属于混合型晶体,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
总结 石墨的结构与性质
性质
导电
导热
石墨晶体中,形成大π键的电子可以在整个原子平面上活动,相当于金属中的自由电子,有类
似金属键的性质,所以石墨能导电、导热,并且沿层的平行方向导电性强
润滑
石墨层间为范德华力,作用力较弱,层与层之间可以相对滑动,使之具有润滑性。因而可用作
润滑剂、铅笔芯等
熔、沸
点高
在同一层内,相邻的碳原子以共价键相结合。由于C—C键的键能大,所以石墨的熔点很高;
由于石墨平面层中C—C键除了形成σ键还有π键,比金刚石立体结构中的C—C键更短,键
能更大,所以石墨的熔点比金刚石更高
数量
关系
石墨晶体中,1个碳原子形成3个C—C键,为3个六元环共用。1个六元环平均拥有2个碳原子、3个
C—C键,碳原子数与C—C键数目之比为2∶3,12g石墨晶体中含有的C—C键数目为1.5NA
石墨同时具有分子晶体、共价晶体和金属晶体的部分特性,属于混合型晶体。
知识点四 晶体性质综合
8(基本晶体类型汇总)关于晶体的叙述正确的是( )
A.有阳离子的晶体一定有阴离子,反之有阴离子的晶体一定有阳离子
B.由非金属原子构成的晶体一定是分子晶体或共价晶体
C.离子晶体中可能含有共价键
D.能够导电的晶体一定是金属晶体
9(晶体类型判断)已知下列晶体的部分性质,其晶体类型判断正确的是( )
选项 性质 晶体类型
A 碳化铝,黄色晶体,熔点为2200℃,熔融状态下不导电,晶体不导电 离子晶体
B 溴化铝,无色晶体,易溶于水,熔融状态下不导电 共价晶体
C 硼,熔点为2300℃,沸点为2550℃,硬度大,不溶于常见溶剂 金属晶体
D 三氯化铁,沸点为315℃,易溶于水,易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 分子晶体
299 ▶
总结 晶体类型判断方法
依据构成晶体
的微粒和微粒
间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键
②共价晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键
③分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力(部分分子间存在氢键)
④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键
依据物质的
分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2 等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体
②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
③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类共价晶体有碳化硅、二
氧化硅等
④金属单质及合金是金属晶体
依据晶体的
熔点判断
离子晶体的熔点较高;共价晶体的熔点很高;分子晶体的熔点低;大多数金属晶体熔点高,但
也有少数熔点相当低
依据导电
性判断
①离子晶体溶于水或熔融状态时能导电
②共价晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使
分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电
④金属晶体是电的良导体
依据硬度和机
械性能判断
离子晶体硬度较大、硬而脆;共价晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度
大,但也有较低的,且具有延展性
10(晶体熔、沸点比较)下面排序不正确的是 (填序号)。
①晶体熔点由低到高:F2<Cl2<Br2<I2
②熔点由高到低:Na>Mg>Al
③硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅
④碳酸盐的分解温度:MgCO3<CaCO3<BaCO3
⑤晶体熔点由高到低:NaF>NaCl>NaBr>NaI
◀300
总结 晶体溶、沸点高低比较
一般情况下,晶体熔、沸点的大小顺序为共价晶体>离子晶体>分子晶体(并不绝对)
晶体类型 熔、沸点比较规律
共价晶体 原子半径越小,键长越短,键能越大,熔、沸点越高。如熔点:金刚石>碳化硅>硅
分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,能形成氢键的分子晶体熔、沸点反常地高,如 H2O>
H2Te>H2Se>H2S
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4
③相等(或接近)的物质,分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3
④有机物同分异构体的支链越多,熔、沸点越低
离子晶体
通常,离子所带的电荷越多,离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:
MgO>NaCl>CsCl
金属晶体 金属离子半径越小,所带电荷越多,其金属键越强,熔、沸点越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al
碳酸盐的分解温度:碳酸盐的热分解是晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子分解为二氧
化碳分子的结果。碳酸盐的分解温度与金属阳离子所带的电荷数及阳离子半径有关。第ⅡA族元素(又称为
碱土金属元素)的碳酸盐的稳定性规律:阳离子半径越小,盐的稳定性越差,分解温度越低。即:BaCO3>
SrCO3>CaCO3>MgCO3,这是由于阳离子半径越小,结合氧离子所形成的氧化物的晶格能就越大,氧化物就
越稳定,阳离子结合氧离子这个过程就越容易发生,因此碳酸盐的分解温度就越低。
11(晶体结构与性质综合)[2023·全国乙·11]中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。
探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4),回答下列问题:
(1)基态Fe原子的价电子排布式为 。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为 ,
铁的化合价为 。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表:
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是 。
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4 熔点变化趋势及其原因: 。
SiCl4 的空间结构为 ,其中Si的轨道杂化形式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于
立方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图
所示,晶胞中含有 个 Mg。该物质的化学
式为 ,B-B最近距离为 。