3.3 金属晶体 与离子晶体 第1课时（同步讲义）化学人教版选择性必修2

本讲义聚焦金属晶体与离子晶体核心知识点，系统梳理金属键的电子气理论及金属物理性质解释，离子晶体的构成粒子、晶胞结构（如NaCl、CsCl）与性质，承接晶体基本概念，为后续晶体类型学习搭建阶梯，通过分知识点讲解、即学即练等支架辅助理解。 资料以“结构决定性质”化学观念为核心，通过电子气理论模型建构、晶胞结构分析培养科学思维，结合晶格能数据对比进行证据推理，即学即练与实践应用题目提升科学探究能力。课中助力教师系统授课，课后易错提醒与练习帮助学生查漏补缺，强化知识掌握。

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 金属晶体与离子晶体 教学目标 1．认识金属晶体的结构和性质。 2．能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物理性质。 3．借助离子晶体模型认识离子晶体的结构和性质。 4．能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。 重点和难点 重点：金属晶体的结构和性质 离子晶体的结构和性质 难点：离子晶体的结构和性质 ◆知识点一金属键与金属晶体 一、金属键 1．定义：在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子：金属阳离子和自由电子。 3．成键条件：金属单质或合金。 4．成键本质 电子气理论：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，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 二、金属晶体 1．通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 归纳总结 ①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 即学即练 1．下列关于金属键的“电子气理论”说法不正确的是 A．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用 B．金属受外力时，晶体中原子层相对滑动，电子气起润滑作用 C．温度升高，自由电子与金属原子频繁碰撞，使金属电导率降低 D．金属能导电是因为金属在外加电场作用下产生自由电子 【答案】D 【解析】A．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用，符合电子气理论的基本定义，A正确； B．金属延展性源于原子层滑动时自由电子维持金属键的连续性，电子气确实起润滑作用，B正确； C．温度升高导致离子振动加剧，阻碍自由电子定向移动，电导率降低，C正确； D．金属导电是因外加电场使自由电子定向移动，而非“产生”自由电子，自由电子本就存在，D错误； 故选D。 2．下列说法不正确的是 A．键角： B．金属的电子气理论可以很好地解释金属的导电性、导热性、延展性 C．分子中含有2个手性碳原子 D．的沸点高于原因是键键能大于键 【答案】D 【解析】A．BF3为平面三角，键角为120°，中心原子均为sp3杂化，孤电子对数分别为0、1、2，孤电子对与孤电子对之间的斥力大于孤电子对与成键电子对之间的斥力，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小，故键角：，A正确； B．电子气理论是指：把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的海洋中；金属的导电性、导热性、延展性均能用金属的电子气理论解释，B正确； C．如图所示，标注“*”为手性碳原子：，共有2个，C正确； D．的沸点高于原因是水分子之间存在氢键，D错误； 故选D。 3．下列关于金属的叙述中，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的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用 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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D．构成金属的“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 【分析】“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。 【解析】A．金属键是金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用，A正确； B．根据分析，金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，金属键无饱和性和方向性，B错误； C．根据分析，金属键无饱和性和方向性，C正确； D．根据分析，构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动，D正确； 故选B。 ◆知识点二 离子晶体 1．结构特点 (1)构成粒子：阳离子和阴离子。 (2)作用力：离子键。 (3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 2．常见的离子晶体 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 阳离子的配位数 6 8 阴离子的配位数 6 8 晶胞中所含离子个数 Cl－(4个) Na＋(4个) Cs＋(1个) Cl－(1个) 3．物理性质 (1)硬度较大，难于压缩。 (2)熔点和沸点较高。 (3)固体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电。 易错提醒 大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。 即学即练 4．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是 A．可溶于水 B．具有较高的熔点 C．水溶液能导电 D．熔融状态能导电 【答案】D 【解析】A．可溶于水不能证明存在离子键，因为共价化合物（如HCl）也可能溶于水，而某些离子化合物难溶（如CaCO3），A不符合题意； B．高熔点不能作为唯一依据，因为某些共价晶体（如SiO2）熔点也很高，B不符合题意； C．水溶液导电可能由共价化合物电离引起（如HCl），无法证明存在离子键，C不符合题意； D．熔融状态导电是离子化合物的特征，因熔融时离子键断裂产生自由移动的离子，而共价化合物熔融时无法导电，D符合题意； 故选D。 5．下列叙述正确的是 A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键 B．金属元素和非金属元素化合时不一定形成离子键 C．原子最外层只有1个电子的主族元素与卤素所形成的化学键一定是离子键 D．非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键 【答案】B 【解析】A．离子键的本质是阴、阳离子之间的静电作用，静电作用包括静电引力和静电斥力，A错误； B．活泼金属与活泼非金属容易形成离子键，一般当成键原子所属元素的电负性差值小于1.7时，原子间不易形成离子键，如AlCl3和BeCl2中金属与非金属原子形成共价键，B正确； C．原子最外层只有1个电子的主族元素包括H元素和碱金属元素，H元素与卤素形成共价键，碱金属元素与卤素形成离子键，C错误； D．由非金属元素形成的化合物中可能含有离子键，如铵盐中NH与阴离子形成离子键，D错误； 故答案为：B。 6．下列物质所形成的晶体中只含有离子键的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．氯化镁只含离子键，故A项正确； B．氮气是分子晶体，含有共价键和分子间作用力，故B项错误； C．水是分子晶体，含有共价键和分子间作用力，故C项错误； D．过氧化钠既有离子键又有共价键，故D项错误； 故本题选A。 1．金属键强弱的影响因素 金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。 2．“电子气理论”对金属性质的解释 (1)金属的导电性 在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动，从而形成电流，所以金属容易导电，如图所示： (2)金属的导热性 金属容易导热，是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，从而把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。 (3)金属的延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下发生形变，也不易断裂，因此，金属都有良好的延展性。如图所示： 3．离子键没有方向性和饱和性的原因 (1)由于离子键的实质是静电作用，而且离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。故相对共价键而言，离子键没有方向性(相对的)。 (2)在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的，所以在这个意义上，离子键是没有饱和性的。 4．离子晶体的易错知识小结 (1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 (2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体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。 (3)离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 5．离子晶体的性质 性质 原因 熔、沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化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 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 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 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 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 6．离子晶体的判断 判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。 (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。 实践应用 1．Au-Cu合金有多种晶胞结构，其中三种晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．Ⅰ中金原子周围距离最近且相等的金原子有6个 B．Ⅲ中最小核间距Au-Cu＜Au-Au C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是金属晶体，晶体内部存在金属原子与自由电子间的相互作用力 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1:1、3:1、1:3. 【答案】A 【分析】图中，金原子个数是1，铜原子个数是；图中，金原子个数是，铜原子个数是；图中，金原子个数是，铜原子个数是。 【解析】A．Ⅰ中只有一个金原子，该晶胞周围紧密相邻的晶胞有6个，所以金原子周围距离最近且相等的金原子有6个，A正确； B．设的晶胞参数为a，面对角线距离为：，的核间距为，的最小核间距也为，最小核间距，B错误； C．金属晶体中存在金属阳离子与自由电子间的相互作用力。而是合金，合金是金属与金属或金属与非金属形成的具有金属特性的混合物，合金中存在自由电子和金属阳离子，存在的是金属离子和自由电子之间的相互作用，不存在金属原子与自由电子间的相互作用力，C错误； D．根据分析可知，中，原子个数比依次为，D错误； 故选A。 2．某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 【答案】B 【解析】A．由磷青铜晶胞结构图可知，通过均摊法计算晶胞中原子个数：Sn位于顶点，个数为=1，Cu位于面心，个数为=3，，P位于体心,，个数为1，故磷青铜化学式为Cu3SnP，A正确； B．Cu原子位于面心，P位于体心，每个面心上Cu原子被2个晶胞共用，其最近的P原子为所在2个晶胞的体心P原子，共2个，B错误； C．由图可知，距离Sn原子最近的Cu原子有12个，C正确； D．以顶点Sn原子研究，与之最近的P原子处于晶胞体心共有8个，这8个P原子形成正方体，D正确； 故答案选B。 3．根据下表的数据，判断下列说法正确的是 离子化合物 电荷数Z 晶格能 熔点 NaF 1 923 993 NaCl 1 786 801 MgO 2 3791 2852 CaO 2 3401 2614 A．晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比 B．晶格能越大，即正负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度越大 C．NaF晶体比NaCl晶体稳定 D．表中物质CaO的晶体最稳定 【答案】C 【分析】根据表中的数据可知，晶格能越大，熔点越高，而晶格能的主要影响因素是离子所带电荷和离子半径，离子所带的电荷越高，晶格能越大；离子半径越小，晶格能越大。 【解析】A．表中NaF的电荷数为1(正负离子均带一个电荷)，MgO的电荷数为2，MgO的晶格能远大于NaF，说明晶格能与电荷数成正比；MgO、CaO的电荷数相同，但镁离子半径小于钙离子半径，MgO中的正负离子距离小于CaO中的，由晶格能：MgO＞CaO知，晶格能的大小与正负离子的距离成反比，而非正比，A错误； B．晶格能反映的是正负离子间的静电作用(包括引力和斥力)，而非仅引力，晶格能越大，即正负离子间的静电作用力越强，晶体的熔点就越高，硬度越大，B错误； C．晶格能越大，即正负离子间的静电作用力越强，物质越稳定，NaF的晶格能(923 kJ/mol)高于NaCl(786 kJ/mol)，说明NaF更稳定，C正确； D．晶格能越大，物质越稳定，表中MgO的晶格能最大，则MgO最稳定，D错误； 故选C。 考点一 金属键的形成 【例1】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 【答案】D 【解析】A．金属键只影响金属的物理性质，故A错误； B．最外层电子数少于3的原子不一定是金属，例如氢和氦最外层电子数小于3，氢和氦为非金属，故B错误； C．延展性是金属固态时的特性，液态金属因结构破坏失去延展性，故C错误； D．金属晶体中自由电子可自由移动，因此固态和液态金属均能导电、传热，故D正确； 选D。 归纳总结 金属晶体微观结构与其物理性质的关系 (1)金属晶体中有金属阳离子和自由电子，两者间的强烈相互作用形成金属键，金属键无方向性和饱和性，这些特点决定了金属晶体的物理性质，如导电性、导热性和延展性等。 (2)在不通电的情况下，金属晶体中的自由电子在整块金属中做无规则运动。在外加电场作用下，自由电子发生定向移动，形成电流。但金属阳离子只在一定范围内振动，而不会自由移动，温度升高，碰撞次数增多，电阻增大，金属导电能力变弱，这与电解质溶液导电是有区别的。 【变式1-1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般说来，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强。由此判断下列说法错误的是 A．硬度： B．熔点： C．硬度： D．熔点： 【答案】B 【解析】A．一般而言，离子的电子层数越多，半径越大，当电子层数相同时，核电荷数越大，离子的半径越小，则半径比小，由于所带电荷数更多，所以金属Al的金属键更强，硬度：Al＞Mg，A正确； B．的电子层数为2，的电子层数为3，则半径比小，两种离子所带的电荷数相同，则金属键强度：Mg＞Ca，熔点：Mg＞Ca，B错误； C．的电子层数为2，K+的电子层数为3，则半径比K+小，所带的电荷数更多，则金属键强度：Mg＞K，硬度：Mg＞K，C正确； D．半径比K+小，所带的电荷数更多，则金属键强度：Ca＞K，熔点：Ca＞K，D正确； 故选B。 【变式1-2】6．下列叙述错误的是 A．构成金属的微粒是原子 B．金属晶体内部都有自由电子 C．金属晶体内自由电子分布均匀，不专属于某个特定的金属阳离子 D．同一类晶体间，熔点差距最大的是金属晶体 【答案】A 【解析】A．金属的构成微粒是金属阳离子和自由电子，而非原子，A错误； B．金属晶体内部存在自由电子，这是金属导电性的基础，B正确； C．自由电子在金属晶体内均匀分布，属于整个晶体而非特定阳离子，C正确； D．金属晶体的熔点差异最大（如汞与钨），远高于其他类型晶体，D正确； 故选A。 考点二 金属键强弱与金属晶体的物理性质 【例2】最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪(Al-Zr-Sc)合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是 A．基态的简化电子排布式是 B．第一电离能大小关系： C．Al-Zr-Sc合金具有高强度与合金的结构相关 D．Al-Zr-Sc合金的导电性与自由电子的运动相关 【答案】A 【解析】A．Sc的核电荷数为21，结合核外电子排布规律书写电子排布式，能级能量3d＞4s；基态的简化电子排布式是，故A错误； B．Mg的价电子为3s2，为全满结构，更稳定，故第一电离能大小：，故B正确； C．Al-Zr-Sc合金具有高强度、高硬度等性质，与合金的结构相关，故C正确； D．Al-Zr-Sc合金内存在自由移动的电子，能导电，合金的导电性与自由电子的运动相关，故D正确； 答案选A。 易错提醒 金属键的强弱与金属的物理性质的关系 （1）金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强，金属的熔、沸点越高。 同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。 一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。 （2）金属导电性与电解质导电性的区别 金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。 【变式2-1】下列说法正确的是 A．金属导电是因为金属在外加电场作用下产生自由电子 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C．“电子气理论”用于描述金属键的本质，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性 D．硬铝合金的硬度和熔点均高于纯铝 【答案】C 【解析】A．金属导电是因为自由电子的定向移动，A项错误； B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用和静电排斥作用，B项错误； C．电子气理论为：把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的海洋中，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性，故C正确； D．硬铝的硬度比纯铝大，但熔点比纯铝低，D项错误； 故答案选C。 【变式2-2】镁铝合金具有优异的性能，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是 A．镁铝合金的化学式为 B．晶体中镁原子配位数为12 C．晶体中存在的化学键类型为金属键 D．该晶胞的质量是(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】B 【解析】A．依据均推法，晶胞中镁原子共有个，铝原子共有8个，则化学式为，A正确； B．由晶胞结构可知，晶体中镁原子配位数为8，B错误； C．合金属于金属晶体，晶体中存在的化学键类型为金属键，C正确； D．一个晶胞中含有4个“”，其质量为，D正确； 故选B。 考点三 离子键的形成 【例2】具有选项中电负性的两种元素，最容易形成离子键的是 A．4和1 B．3.5和1 C．1.8和2 D．4和0.8 【答案】D 【解析】两种元素电负性差别越大，越容易形成离子键，D选项中两元素的电负性差值最大，最容易形成离子键，故选D。 易错提醒 1.离子键特征：离子键没有方向性和饱和性。 2.离子键形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。 3.离子键影响因素：离子晶体中离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。 【变式2-1】下列哪一组元素的原子间容易形成离子键 元素 a b c d e f g M层电子数 1 2 3 4 5 6 7 A．a和c B．c和g C．a和f D．e和g 【答案】C 【分析】由原子a～g的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元素a～g均为第三周期元素，分别为Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl，据此作答； 【解析】A．钠与铝都是金属，不能形成离子键，错误； B．铝与氯形成共价化合物，无离子键，错误； C．钠与硫可以形成离子化合物，C正确； D．磷与氯形成共价化合物或，D错误； 本题选C。 【变式2-2】下列关于离子键的说法正确的是 A．溶于水后所得溶液中含有金属阳离子和酸根阴离子的物质中一定含有离子键 B．形成离子键时离子间的静电作用指的是静电引力 C．形成离子键时，离子半径越大，离子键就越强 D．非金属元素组成的物质也可以含离子键 【答案】D 【解析】A．AlCl3溶于水后得到Al3+和Cl-，但在AlCl3中只存在共价键，A项错误； B．形成离子键时，离子间的静电作用既有静电引力也有静电斥力，B项错误； C．形成离子键时，离子半径越小，离子键越强，C项错误； D．活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，D项正确； 答案选D。 考点四 离子化合物及离子晶体的性质 【例2】下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点：NaF＜MgF2＜AlF3 B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO＜CaO＜BaO 【答案】D 【解析】A．NaF、、均为离子晶体，，所带电荷数依次增大，NaF、、所含离子键依次增强，所以熔点依次升高，A正确； B．的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr离子键依次减弱，所以熔点依次降低，B正确； C．晶体为离子晶体，晶体存在共价键、氢键等，C正确； D．半径依次增大，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，硬度应依次减小，D错误； 故选D。 易错提醒 离子晶体的物理性质 ①较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。 ②硬而脆，无延展性。 ③不导电，但熔化后或溶于水后能导电。 ④大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。 【变式2-1】下列关于熔沸点的说法不正确的是 A．熔点：铯>钾>钠>锂 B．熔点：单晶硅＜碳化硅＜金刚石 C．沸点： D．熔点：BaO＜SrO＜CaO＜MgO 【答案】A 【解析】A．碱金属的熔点随原子半径增大而降低，正确顺序应为Li＞Na＞K＞Cs，A错误； B．共价晶体的熔点由共价键键能决定，键能越大、熔点越高，键能：金刚石（C-C）＞碳化硅（Si-C）＞单晶硅（Si-Si），故熔点：单晶硅＜碳化硅＜金刚石，B正确； C．H2O因分子间氢键沸点最高，其余氢化物沸点随分子量增大而升高，沸点由高到低的顺序为H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，C正确； D．离子半径：Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+，BaO、SrO、CaO、MgO的熔点随阳离子半径减小而升高，顺序应为MgO＞CaO＞SrO＞BaO，D正确； 故选A。 【变式2-2】山西运城盐湖是我国重要的盐产地之一，其产出的食盐（主要成分为NaCl）在结晶过程中形成规则的立方体结构。下列关于NaCl晶体的描述中，正确的是 A．该晶体中Na+与Cl⁻通过共价键结合，熔沸点较高 B．该晶体属于离子晶体，每个Na+周围最近Cl⁻有6个 C．该晶体结构单元为分子，硬度小且易溶于有机溶剂 D．该晶体由阴阳离子组成，可导电且延展性强 【答案】B 【解析】A．NaCl晶体是离子晶体，在晶体中，构成微粒Na+与Cl⁻通过离子键结合，而不是通过共价键结合，离子晶体的熔沸点较高，因此NaCl晶体的熔沸点较高，A错误； B．NaCl属于离子晶体，其结构中每个Na+周围有6个Cl⁻，符合面心立方配位数的特点，B正确； C．NaCl晶体的结构单元是离子而不是分子，且离子晶体中由于离子键是比较强的相互作用力，因此其硬度较大、易溶于极性溶剂（如水），而不易溶于有机溶剂，C错误； D．固态NaCl中构成微粒离子Na+与Cl⁻通过离子键结合，无法自由移动，故不能导电；其延展性也很差，D错误； 故合理选项是B。 考点五 离子晶体的有关计算 【例2】由La、Ba、Co、O元素组成的新型双钙钛矿型阴极材料成为低温固体氧化物燃料电池领域的一大研究热点。一种双钙钛矿型阴极材料晶体的典型结构单元(正方体)如图所示，真实的晶体中存在5%的O原子缺陷，从而让在其中传导。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．晶体中与La最近且等距的Ba有6个 C．粒子A、B之间的距离为 pm D．该晶体的密度为 【答案】D 【解析】A．计算晶胞中各原子数目：La和Ba各4个顶点（4×=0.5），Co为体心（1×1=1），完美晶体中O原子数为 6×=3，5%缺陷后O=3×0.95=2.85，化学式为LaBaCo2O5.7，A正确； B．以La原子（顶点）为中心，在三维空间中上下、左右、前后六个方向各有1个最近且等距的Ba原子，共6个，B正确； C．A为顶点Ba（坐标(0,0,0)），B为面心O（坐标(a, , )），距离== pm，C正确； D．晶胞中含0.5个LaBaCo2O5.7单元，摩尔质量=139+137+2×59+5.7×16=485.2 g/mol，密度ρ==g/cm3≠，D错误； 故选D。 易错提醒 离子晶体的有关计算 （1）离子晶体化学式的计算 根据均摊法。平行六面体晶胞中处于顶点、棱上、面上的离子分别有、、属于该晶胞，处于内部的离子完全属于该晶胞。 （2）离子的配位数的确定 根据晶胞结构示意图，确定一个离子周围等距离且最邻近的异性离子有几个，从而确定阴、阳离子的配位数。 （3）离子晶体的密度及微粒间距离的计算 若1个晶胞中含有x个微粒（离子）时，则1mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g（M为微粒的相对分子质量）。 1个晶胞的质量为ρa3 g （a3为晶胞的体积），则1mol晶胞的质量为ρa3 NA g。因此有：xM =ρa3 NA 【变式2-1】NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 A．晶体密度 B．M的分数坐标为 C．Nb的配位数是6 D．Nb和O最短距离为anm 【答案】B 【解析】A．根据均摊法计算可知，Nb的个数为，O的个数为12×=3，即晶胞中含有3个NbO，晶胞密度为ρ=，故A错误； B．P的分数坐标为（0，0，0），M位于立方体的面心，M的分数坐标为，故B正确； C．由图可知，NbO的立方晶胞中距离Nb原子最近且距离相等的O原子有4个，Nb的配位数是4，故C错误； D．由图可知，Nb和O最短距离为边长的，晶胞参数为anm，Nb和O最短距离为anm，故D错误； 故答案选B。 【变式2-2】锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是 A．该晶体属于共价晶体 B．该晶胞中Zn2＋和S2-数目不相等 C．阳离子的配位数为6 D．氧化锌的熔点大于硫化锌 【答案】D 【解析】A．锌与硫形成的化合物为硫化锌(ZnS)，锌为金属元素、硫为非金属元素，硫化锌属于离子化合物，二者通过离子键结合形成离子晶体，故A错误； B．根据均摊原则，黑球(Zn2+)位于顶点和面心，顶点8个×=1，面心6个×=3，共1+3=4个；白球(S2-)位于晶胞内部，共4个，Zn2+和S2-数目均为4，故B错误； C．ZnS晶体中Zn2+填充在S2-构成的四面体空隙中，配位数为4，故C错误； D．ZnO和ZnS均为离子晶体，O2-半径小于S2-半径，ZnO中离子键更强，晶格能更大，熔点更高，故D正确； 选D。 基础达标 1．（24-25高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，下列说法错误的是 A．AlCl3为离子化合物 B．Ni和Al的电导率随温度的升高而降低 C．金属Ni不透明的原因是自由电子能够吸收所有频率的光并很快放出 D．Al具有良好的延展性，是由于金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 【答案】A 【解析】A．AlCl3中只存在共价键，为共价化合物，A错误；     B．金属内部有“自由电子”，“自由电子”受热后运动速度增大，与金属离子碰撞频率增大，导致电导率随温度的升高而降低，B正确； C．当可见光照射到金属表面时，金属键中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽，C正确；   D．当金属晶体受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而在此过程中“自由电子”能够维系整个金属键的存在，金属键不断裂，所以表现出良好的延展性，D正确； 故选A。 2．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 【答案】C 【解析】A．卤素单质的晶体都属于分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体熔点越高，则晶体熔点由低到高的顺序为F2 < Cl2 < Br2 < I2，故A正确； B．共价键键长越短，键能越大，共价晶体的熔点越大，键长：C-C键<Si-C键<Si-Si键，故熔点由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B正确； C．Na、K、Rb均属于金属晶体，熔点与金属键的强弱有关，金属原子的价层电子数越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，Na、K、Rb原子的价层电子数相同，原子半径由大到小的顺序为Rb>K>Na，故熔点由低到高的顺序为Rb<K<Na，故C错误； D．离子晶体中离子所带电荷数越多，离子间距越小，离子键越强，熔点越高，晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故D正确； 故答案为C。 3．（24-25高一上·江苏连云港·期末）2024年12月26日，我国第六代战机首飞成功。战机中常使用高强度、耐高温的钛合金材料，钛合金材料属于 A．分子晶体 B．离子晶体 C．金属晶体 D．共价晶体 【答案】C 【解析】金属材料包含合金材料，金属晶体中除了纯金属还有合金，则战机中常使用高强度、耐高温的钛合金材料属于金属晶体，故选C。 4．（23-24高二下·天津南开·期中）下列各组物质的晶体类型相同的是 A．和 B．和 C．Cu和Ge D．SiC和AlN 【答案】D 【解析】A．形成的晶体类型为共价晶体，形成的晶体类型为分子晶体，晶体类型不相同，A不符合题意； B．形成的晶体类型为离子晶体，形成的晶体类型为分子晶体，晶体类型不相同，B不符合题意； C．Cu形成的晶体类型均为金属晶体，而Ge为半导体材料，共价键相连，属于共价晶体，C不符合题意； D．SiC和AlN形成的晶体类型均为共价晶体，D符合题意； 故答案选D。 5．（23-24高二下·天津·阶段练习）金属晶体、离子晶体、分子晶体采取密堆积方式的原因是 A．构成晶体的微粒均可视为圆球 B．金属键、离子键、范德华力均无饱和性和方向性 C．三种晶体的构成微粒相同 D．三种晶体的构成微粒多少及相互作用相同 【答案】B 【解析】所谓密堆积结构是指在由无方向性的金属键、离子键和分子间作用力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微粒总是趋向于相互配位数高、能充分利用空间的堆积密度大的那些结构，故B正确； 故选B。 6．（22-23高二下·山西太原·期中）金属能导电的原因是 A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强 B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子 【答案】B 【解析】组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子，在金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动，故能导电，与金属阳离子无关，故选B。 7．（24-25高二下·天津河北·期末）某些物质的熔点数据如下表。下列判断错误的是 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920℃ 801℃ 1291℃ 190℃ BCl3 SO2 CO2 SiO2 -107℃ 44.8℃ -57℃ 1723℃ A．BCl3是分子晶体 B．铝的化合物的晶体均是离子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 【答案】B 【解析】A．的熔点极低（-107℃），符合分子晶体的特性，A正确； B．的熔点仅为190℃，属于分子晶体，而为离子晶体，因此铝的化合物并非均为离子晶体，B错误； C．（分子晶体）和（原子晶体）同属碳族氧化物，但晶体类型不同，C正确； D．SO2和CO2属于不同族的氧化物，但晶体类型相同，D正确； 故答案为B。 8．（24-25高二下·全国·课后作业）离子化合物的熔点与离子的半径、离子所带的电荷数有关，离子的半径越小，离子所带的电荷数越多，则离子化合物的熔点就越高。①、②、③均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物的熔点高低顺序 物质 ① ② ③ 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10 m) 2.31 3.18 2.10 A．①>②>③ B．③>①>② C．③>②>① D．②>①>③ 【答案】B 【解析】离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量，离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高，根据表格数据可知，三种物质所带电荷：③＞①=②，键长：③＜①＜②，因此三种化合物熔点由高到低的顺序是：③＞①＞②。 故答案为B。 9．（24-25高三上·辽宁·开学考试）下列关于晶胞的说法错误的是 A．图I可表示晶胞，白球可表示，黑球可表示(忽略离子半径大小) B．图Ⅱ可表示晶胞，熔点： C．在晶胞中，距离最近且等距的数目为8 D．图Ⅲ可表示晶胞，若晶胞边长为，则与之间最近距离为 【答案】D 【解析】A．NaCl晶胞中忽略离子半径大小，Na+和Cl-可以互换，白球可表示Na+黑球可表示Cl-，反之亦可，故A正确； B．NaCl和CsCl均为离子晶体，Na+的半径小于Cs+，NaCl的晶格能更大，所以熔点NaCl>CsCl，故B正确； C．在CsCl晶胞中，Cl-位于顶点且被8个晶胞共用，Cs+位于体心，则距离Cl-最近且等距的Cs+数目为8，故C正确； D．根据ZnS 的晶胞结构可知，Zn2+与S2-之间最近距离为体对角线的，若晶胞边长为a pm，则Zn2+与S2-之间最近距离为，故D错误； 故选D。 10．（21-22高二·全国·课后作业）下列关于、的化合物的说法错误的是 A．为离子化合物，可推知也为离子化合物 B．与相比，熔点更高 C．与晶体中的配位数均为8 D．与晶体中离子的配位数不同主要原因是离子半径的差异 【答案】C 【解析】A．与是同一主族元素，元素的金属性：>，若为离子化合物，则可推知也为离子化合物，故A正确； B．由于半径比半径小，NaCl中的离子键比中的离子键强，离子键越强，断裂离子键消耗的能量就越高，物质的熔点就越高，所以的熔点比高，故B正确； C．是离子晶体，1个被6个吸引，1个被6个吸引，所以晶体中的配位数为6，在晶体中，1个被8个吸引，1个被8个吸引，所以晶体中的配位数为8，故C错误； D．NaCl 晶体和CsCl晶体中正负离子半径比不相等，所以两晶体中离子的配位数不相等，即与晶体中离子的配位数不同主要在于离子半径的差异，故D正确； 故答案选C。 综合应用 11．（2025高二上·全国·专题练习）下列关于晶体性质的说法正确的是 A．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高 B．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体 D．离子晶体由离子构成，其在固态、熔融态和水溶液中均可导电 【答案】C 【解析】A．共价晶体的熔点不一定比金属晶体高，如钨(金属晶体)的熔点高于石英晶体(共价晶体)，A错误； B．分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如碘(分子晶体)的熔点高于汞(金属晶体)，B错误； C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体，可能为分子晶体，如干冰等，C正确； D．离子晶体在固态时不存在自由移动的离子，不能导电；在熔融态和水溶液中存在自由移动的离子，能导电，D错误； 故选C。 12．（25-26高二上·全国·周测）金属晶体有多种堆积方式，如图分别代表着三种晶体的晶体结构，其晶胞内金属原子个数之比为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据均摊法可推知，第一个晶胞中有个金属原子；第二个晶胞中有个金属原子；第三个晶胞中有个金属原子；所以原子个数之比为，即，所以选A。 13．（25-26高二上·山东·课后作业）在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，金属阳离子的半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔点越高。由此判断下列各组金属熔点的高低顺序，其中正确的是 A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al 【答案】C 【解析】A．Al的价电子数（3）多于Mg（2）且半径小于，因此Al的熔点比Mg高，故A错误； B．Na的价电子数（1）和Li（1）相同，但Li+半径小于Na+，故Li熔点应高于Na，B错误； C．Al的价电子数最多，且半径最小；半径小于，因此熔点顺序为Al＞Mg＞Ca，C正确； D．Al的价电子数最多且阳离子半径最小，熔点应最高，D错误； 故选C。 14．（24-25高二下·安徽芜湖·期中）NiO是一种极有前景的功能材料，已被广泛应用于冶金、化工及电子工业等领域。其晶胞结构（与NaCl相同）如图所示。按面对角线对晶胞进行垂直切割，得到的截面图是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】该晶胞为立方晶胞，若按面对角线对晶胞进行垂直切割，所得的截面图为长方形，4个顶点被占据，体心被占据，故选D。 15．（24-25高二下·新疆喀什·期中）下列有关晶体的叙述中，错误的是 A．干冰晶体中，每个周围紧邻12个 B．氯化钠晶体中，每个周围紧邻且距离相等的共有6个 C．氯化绝晶体中，每个周围紧邻8个 D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 【答案】B 【解析】A．干冰是分子晶体，CO2分子位于立方体的顶点和面心上，则每个CO2周围紧邻CO2=12个，故A正确； B．氯化钠晶体中，钠离子在体心和棱心位置，每个Na+周围距离相等的Na+个数==12，故B错误； C．根据氯化铯晶体晶胞结构知，每个晶胞中含有一个铯离子，每个顶点上的氯离子被8个晶胞共用，则每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cl-有8个，故C正确； D．金刚石的晶胞结构如图所示：，根据图可知由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，故D正确； 故选：B。 16．（23-24高二下·广西玉林·阶段练习）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．每个O原子周围有6个紧邻的O原子 C．原子之间的最短距离为 D．该氧化物的密度为 【答案】D 【分析】根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、=8个O，则立方氧化锆的化学式为ZrO2，据此回答。 【解析】A．根据分析可知，该氧化物的化学式为ZrO2，A正确； B．每个O原子在xyz轴上各有2个紧邻的氧原子，则周围有6个紧邻的O原子，B正确； C．Zr原子之间的最短距离为面对角线的一半，即，C正确； D．结合A分析可知，晶体密度为g⋅cm−3，D错误； 故选D。 拓展培优 17．（24-25高二下·河北沧州·期中）下列关于晶体结构或性质的描述正确的是 A．离子晶体溶于水时只破坏离子键 B．共价晶体中共价键越强，晶体的熔点越高 C．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高 D．分子晶体中分子间作用力越大，该物质越稳定 【答案】B 【解析】A．离子晶体溶于水时可能破坏离子键和共价键（如NaHSO4在水中电离），因此“只破坏离子键”错误，A错误； B．共价晶体的熔点由共价键强度决定，键越强熔点越高（如金刚石），B正确； C．金属晶体熔点不一定更高（如汞熔点-39℃，低于硫等分子晶体），C错误； D．分子晶体的稳定性由化学键决定，而非分子间作用力（如O2稳定性取决于O=O键），D错误； 故选B。 18．（24-25高二下·贵州黔西·期末）氧化亚铜()为一价铜的氧化物，为鲜红色粉末状固体，常用于催化有机物的合成，其立方晶胞如图所示。设为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是 A．Cu位于元素周期表的d区 B．晶胞中黑球表示氧原子 C．的晶胞中的配位数是4 D．若氧原子间的最短距离为apm，则该晶体的密度为 【答案】C 【分析】本题结合物质结构与性质，根据核外电子排布，离子晶体，晶胞等知识点进行有关晶胞结构的综合计算。 【解析】A．已知Cu是29号元素，价层电子排布式为3d104s1，故Cu位于元素周期表ds区，A错误； B．由图可知，一个晶胞中含有的白球个数为，黑球个数为4，故晶胞中白球表示氧原子，黑球表示铜原子，B错误； C．从图中可知，一个晶胞中黑球有4个，白球有2个，白球代表氧离子，O2-的配位数是4，故C正确； D．若O原子间的最短距离为a pm，由图可知，两个O原子间的最短距离为体对角线的一半，设晶胞边长为x pm，则，即，则该晶体的密度=，D错误； 故答案选C。 19．（24-25高二·全国·假期作业）钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题： (1)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，金属钾是体心立方晶系，其结构如图。其中原子坐标参数A(0，0，0)、B(1，0，0)，则C处原子的坐标参数为 。 (2)钾晶体的晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA．假定金属钾原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切，则钾原子的半径为 pm，晶体钾的密度计算式是 g·cm-3。 【答案】(1)(，，) (2) 【解析】（1）C处原子位于体心处，则C处原子的坐标参数为(，，)。 （2）钾晶体的晶胞参数为a pm，则体对角线是a pm，所以钾原子的半径为 pm；晶胞中含有钾原子的个数2，所以晶体钾的密度计算式是= g·cm-3。 20．（24-25高二下·河北衡水·期中）自然界中绝大多数物质是固体，其中有一大类为晶体，晶体具有周期性的微观结构。回答下列问题： (1)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子结构如图所示，它的化学式为 。 (2)BeO的立方晶胞结构如图所示，每个晶胞中含的数目为 ；在该晶胞中与一个距离最近且相等的有 个；若该晶体的密度为g·cm-3，设阿伏加德罗常数的值为，则晶胞边长 nm(用含d、的代数式表示)。 (3)一种立方钙钛矿结构[如图(a)所示]的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞结构如图(b)所示，其中与图(a)中 的空间位置相同；有机碱中，N原子的杂化轨道类型是 。 【答案】(1) (2) 4 12 (3) 【解析】（1）由于该结构为“气态团簇分子”的结构，给出的结构就是一个“完整”的分子，因此结构中的每个原子都是构成分子的一部分。因该“气态团簇分子”结构中含有14个Ti原子和13个C原子，故该物质的化学式为。 （2）如图，晶胞中数目：晶胞内 为内部原子，共 4个；该晶胞中位于顶点的周围等距且最近的位于与之相邻的3个面的面心，顶点被8个晶胞共用，面心被2个晶胞共用，共计个；根据“均摊法”，晶胞中含个O2-，晶胞质量，体积 ，，； （3）由图(b)可知，该晶胞中位于面心上，每个周围有6个，图(a)中每个周围有6个，由此可知，与图(a)中的位置相同；中N原子的价电子对数为，有1个孤电子对，因此杂化轨道类型是。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 金属晶体与离子晶体 教学目标 1．认识金属晶体的结构和性质。 2．能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物理性质。 3．借助离子晶体模型认识离子晶体的结构和性质。 4．能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。 重点和难点 重点：金属晶体的结构和性质 离子晶体的结构和性质 难点：离子晶体的结构和性质 ◆知识点一金属键与金属晶体 一、金属键 1．定义：在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子： 和 。 3．成键条件： 或 。 4．成键本质 电子气理论：金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把 维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 二、金属晶体 1．通过金属阳离子与 之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 归纳总结 ①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 即学即练 1．下列关于金属键的“电子气理论”说法不正确的是 A．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用 B．金属受外力时，晶体中原子层相对滑动，电子气起润滑作用 C．温度升高，自由电子与金属原子频繁碰撞，使金属电导率降低 D．金属能导电是因为金属在外加电场作用下产生自由电子 2．下列说法不正确的是 A．键角： B．金属的电子气理论可以很好地解释金属的导电性、导热性、延展性 C．分子中含有2个手性碳原子 D．的沸点高于原因是键键能大于键 3．下列关于金属的叙述中，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的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用 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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D．构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动 ◆知识点二 离子晶体 1．结构特点 (1)构成粒子： 和 。 (2)作用力： 。 (3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 2．常见的离子晶体 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 阳离子的配位数 阴离子的配位数 晶胞中所含离子个数 Cl－(4个) Na＋(4个) Cs＋(1个) Cl－(1个) 3．物理性质 (1)硬度 ，难于压缩。 (2)熔点和沸点 。 (3)固体不导电，但在 时能导电。 易错提醒 大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。 即学即练 4．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是 A．可溶于水 B．具有较高的熔点 C．水溶液能导电 D．熔融状态能导电 5．下列叙述正确的是 A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键 B．金属元素和非金属元素化合时不一定形成离子键 C．原子最外层只有1个电子的主族元素与卤素所形成的化学键一定是离子键 D．非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键 6．下列物质所形成的晶体中只含有离子键的是 A． B． C． D． 1．金属键强弱的影响因素 金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。 2．“电子气理论”对金属性质的解释 (1)金属的导电性 在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动，从而形成电流，所以金属容易导电，如图所示： (2)金属的导热性 金属容易导热，是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，从而把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。 (3)金属的延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下发生形变，也不易断裂，因此，金属都有良好的延展性。如图所示： 3．离子键没有方向性和饱和性的原因 (1)由于离子键的实质是静电作用，而且离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。故相对共价键而言，离子键没有方向性(相对的)。 (2)在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的，所以在这个意义上，离子键是没有饱和性的。 4．离子晶体的易错知识小结 (1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 (2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体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。 (3)离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 5．离子晶体的性质 性质 原因 熔、沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化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 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 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 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 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 6．离子晶体的判断 判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。 (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。 实践应用 1．Au-Cu合金有多种晶胞结构，其中三种晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．Ⅰ中金原子周围距离最近且相等的金原子有6个 B．Ⅲ中最小核间距Au-Cu＜Au-Au C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是金属晶体，晶体内部存在金属原子与自由电子间的相互作用力 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1:1、3:1、1:3. 2．某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 3．根据下表的数据，判断下列说法正确的是 离子化合物 电荷数Z 晶格能 熔点 NaF 1 923 993 NaCl 1 786 801 MgO 2 3791 2852 CaO 2 3401 2614 A．晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比 B．晶格能越大，即正负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度越大 C．NaF晶体比NaCl晶体稳定 D．表中物质CaO的晶体最稳定 考点一 金属键的形成 【例1】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 归纳总结 金属晶体微观结构与其物理性质的关系 (1)金属晶体中有金属阳离子和自由电子，两者间的强烈相互作用形成金属键，金属键无方向性和饱和性，这些特点决定了金属晶体的物理性质，如导电性、导热性和延展性等。 (2)在不通电的情况下，金属晶体中的自由电子在整块金属中做无规则运动。在外加电场作用下，自由电子发生定向移动，形成电流。但金属阳离子只在一定范围内振动，而不会自由移动，温度升高，碰撞次数增多，电阻增大，金属导电能力变弱，这与电解质溶液导电是有区别的。 【变式1-1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般说来，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强。由此判断下列说法错误的是 A．硬度： B．熔点： C．硬度： D．熔点： 【变式1-2】6．下列叙述错误的是 A．构成金属的微粒是原子 B．金属晶体内部都有自由电子 C．金属晶体内自由电子分布均匀，不专属于某个特定的金属阳离子 D．同一类晶体间，熔点差距最大的是金属晶体 考点二 金属键强弱与金属晶体的物理性质 【例2】最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪(Al-Zr-Sc)合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是 A．基态的简化电子排布式是 B．第一电离能大小关系： C．Al-Zr-Sc合金具有高强度与合金的结构相关 D．Al-Zr-Sc合金的导电性与自由电子的运动相关 易错提醒 金属键的强弱与金属的物理性质的关系 （1）金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强，金属的熔、沸点越高。 同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。 一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。 （2）金属导电性与电解质导电性的区别 金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。 【变式2-1】下列说法正确的是 A．金属导电是因为金属在外加电场作用下产生自由电子 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C．“电子气理论”用于描述金属键的本质，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性 D．硬铝合金的硬度和熔点均高于纯铝 【变式2-2】镁铝合金具有优异的性能，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是 A．镁铝合金的化学式为 B．晶体中镁原子配位数为12 C．晶体中存在的化学键类型为金属键 D．该晶胞的质量是(NA表示阿伏加德罗常数的值) 考点三 离子键的形成 【例2】具有选项中电负性的两种元素，最容易形成离子键的是 A．4和1 B．3.5和1 C．1.8和2 D．4和0.8 易错提醒 1.离子键特征：离子键没有方向性和饱和性。 2.离子键形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。 3.离子键影响因素：离子晶体中离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。 【变式2-1】下列哪一组元素的原子间容易形成离子键 元素 a b c d e f g M层电子数 1 2 3 4 5 6 7 A．a和c B．c和g C．a和f D．e和g 【变式2-2】下列关于离子键的说法正确的是 A．溶于水后所得溶液中含有金属阳离子和酸根阴离子的物质中一定含有离子键 B．形成离子键时离子间的静电作用指的是静电引力 C．形成离子键时，离子半径越大，离子键就越强 D．非金属元素组成的物质也可以含离子键 考点四 离子化合物及离子晶体的性质 【例2】下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点：NaF＜MgF2＜AlF3 B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO＜CaO＜BaO 易错提醒 离子晶体的物理性质 ①较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。 ②硬而脆，无延展性。 ③不导电，但熔化后或溶于水后能导电。 ④大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。 【变式2-1】下列关于熔沸点的说法不正确的是 A．熔点：铯>钾>钠>锂 B．熔点：单晶硅＜碳化硅＜金刚石 C．沸点： D．熔点：BaO＜SrO＜CaO＜MgO 【变式2-2】山西运城盐湖是我国重要的盐产地之一，其产出的食盐（主要成分为NaCl）在结晶过程中形成规则的立方体结构。下列关于NaCl晶体的描述中，正确的是 A．该晶体中Na+与Cl⁻通过共价键结合，熔沸点较高 B．该晶体属于离子晶体，每个Na+周围最近Cl⁻有6个 C．该晶体结构单元为分子，硬度小且易溶于有机溶剂 D．该晶体由阴阳离子组成，可导电且延展性强 考点五 离子晶体的有关计算 【例2】由La、Ba、Co、O元素组成的新型双钙钛矿型阴极材料成为低温固体氧化物燃料电池领域的一大研究热点。一种双钙钛矿型阴极材料晶体的典型结构单元(正方体)如图所示，真实的晶体中存在5%的O原子缺陷，从而让在其中传导。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．晶体中与La最近且等距的Ba有6个 C．粒子A、B之间的距离为 pm D．该晶体的密度为 易错提醒 离子晶体的有关计算 （1）离子晶体化学式的计算 根据均摊法。平行六面体晶胞中处于顶点、棱上、面上的离子分别有、、属于该晶胞，处于内部的离子完全属于该晶胞。 （2）离子的配位数的确定 根据晶胞结构示意图，确定一个离子周围等距离且最邻近的异性离子有几个，从而确定阴、阳离子的配位数。 （3）离子晶体的密度及微粒间距离的计算 若1个晶胞中含有x个微粒（离子）时，则1mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g（M为微粒的相对分子质量）。 1个晶胞的质量为ρa3 g （a3为晶胞的体积），则1mol晶胞的质量为ρa3 NA g。因此有：xM =ρa3 NA 【变式2-1】NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 A．晶体密度 B．M的分数坐标为 C．Nb的配位数是6 D．Nb和O最短距离为anm 【变式2-2】锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是 A．该晶体属于共价晶体 B．该晶胞中Zn2＋和S2-数目不相等 C．阳离子的配位数为6 D．氧化锌的熔点大于硫化锌 基础达标 1．（24-25高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，下列说法错误的是 A．AlCl3为离子化合物 B．Ni和Al的电导率随温度的升高而降低 C．金属Ni不透明的原因是自由电子能够吸收所有频率的光并很快放出 D．Al具有良好的延展性，是由于金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 2．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 3．（24-25高一上·江苏连云港·期末）2024年12月26日，我国第六代战机首飞成功。战机中常使用高强度、耐高温的钛合金材料，钛合金材料属于 A．分子晶体 B．离子晶体 C．金属晶体 D．共价晶体 4．（23-24高二下·天津南开·期中）下列各组物质的晶体类型相同的是 A．和 B．和 C．Cu和Ge D．SiC和AlN 5．（23-24高二下·天津·阶段练习）金属晶体、离子晶体、分子晶体采取密堆积方式的原因是 A．构成晶体的微粒均可视为圆球 B．金属键、离子键、范德华力均无饱和性和方向性 C．三种晶体的构成微粒相同 D．三种晶体的构成微粒多少及相互作用相同 6．（22-23高二下·山西太原·期中）金属能导电的原因是 A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强 B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子 7．（24-25高二下·天津河北·期末）某些物质的熔点数据如下表。下列判断错误的是 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920℃ 801℃ 1291℃ 190℃ BCl3 SO2 CO2 SiO2 -107℃ 44.8℃ -57℃ 1723℃ A．BCl3是分子晶体 B．铝的化合物的晶体均是离子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 8．（24-25高二下·全国·课后作业）离子化合物的熔点与离子的半径、离子所带的电荷数有关，离子的半径越小，离子所带的电荷数越多，则离子化合物的熔点就越高。①、②、③均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物的熔点高低顺序 物质 ① ② ③ 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10 m) 2.31 3.18 2.10 A．①>②>③ B．③>①>② C．③>②>① D．②>①>③ 9．（24-25高三上·辽宁·开学考试）下列关于晶胞的说法错误的是 A．图I可表示晶胞，白球可表示，黑球可表示(忽略离子半径大小) B．图Ⅱ可表示晶胞，熔点： C．在晶胞中，距离最近且等距的数目为8 D．图Ⅲ可表示晶胞，若晶胞边长为，则与之间最近距离为 10．（21-22高二·全国·课后作业）下列关于、的化合物的说法错误的是 A．为离子化合物，可推知也为离子化合物 B．与相比，熔点更高 C．与晶体中的配位数均为8 D．与晶体中离子的配位数不同主要原因是离子半径的差异 综合应用 11．（2025高二上·全国·专题练习）下列关于晶体性质的说法正确的是 A．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高 B．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体 D．离子晶体由离子构成，其在固态、熔融态和水溶液中均可导电 12．（25-26高二上·全国·周测）金属晶体有多种堆积方式，如图分别代表着三种晶体的晶体结构，其晶胞内金属原子个数之比为 A． B． C． D． 13．（25-26高二上·山东·课后作业）在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，金属阳离子的半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔点越高。由此判断下列各组金属熔点的高低顺序，其中正确的是 A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al 14．（24-25高二下·安徽芜湖·期中）NiO是一种极有前景的功能材料，已被广泛应用于冶金、化工及电子工业等领域。其晶胞结构（与NaCl相同）如图所示。按面对角线对晶胞进行垂直切割，得到的截面图是 A． B． C． D． 15．（24-25高二下·新疆喀什·期中）下列有关晶体的叙述中，错误的是 A．干冰晶体中，每个周围紧邻12个 B．氯化钠晶体中，每个周围紧邻且距离相等的共有6个 C．氯化绝晶体中，每个周围紧邻8个 D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 16．（23-24高二下·广西玉林·阶段练习）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．每个O原子周围有6个紧邻的O原子 C．原子之间的最短距离为 D．该氧化物的密度为 拓展培优 17．（24-25高二下·河北沧州·期中）下列关于晶体结构或性质的描述正确的是 A．离子晶体溶于水时只破坏离子键 B．共价晶体中共价键越强，晶体的熔点越高 C．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高 D．分子晶体中分子间作用力越大，该物质越稳定 18．（24-25高二下·贵州黔西·期末）氧化亚铜()为一价铜的氧化物，为鲜红色粉末状固体，常用于催化有机物的合成，其立方晶胞如图所示。设为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是 A．Cu位于元素周期表的d区 B．晶胞中黑球表示氧原子 C．的晶胞中的配位数是4 D．若氧原子间的最短距离为apm，则该晶体的密度为 19．（24-25高二·全国·假期作业）钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题： (1)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，金属钾是体心立方晶系，其结构如图。其中原子坐标参数A(0，0，0)、B(1，0，0)，则C处原子的坐标参数为 。 (2)钾晶体的晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA．假定金属钾原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切，则钾原子的半径为 pm，晶体钾的密度计算式是 g·cm-3。 20．（24-25高二下·河北衡水·期中）自然界中绝大多数物质是固体，其中有一大类为晶体，晶体具有周期性的微观结构。回答下列问题： (1)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子结构如图所示，它的化学式为 。 (2)BeO的立方晶胞结构如图所示，每个晶胞中含的数目为 ；在该晶胞中与一个距离最近且相等的有 个；若该晶体的密度为g·cm-3，设阿伏加德罗常数的值为，则晶胞边长 nm(用含d、的代数式表示)。 (3)一种立方钙钛矿结构[如图(a)所示]的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞结构如图(b)所示，其中与图(a)中 的空间位置相同；有机碱中，N原子的杂化轨道类型是 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $