3.1 金属晶体（同步讲义）化学沪科版选择性必修2

本讲义聚焦高中化学“晶体结构与性质”核心内容，系统梳理晶体与非晶体的本质区别、晶胞的概念及计算方法、金属键的电子气理论，以及金属晶体的结构特点与性质关联。从宏观晶体特性（自范性、各向异性）到微观结构解析（晶胞堆积、均摊法计算），再到金属键对导电性、导热性等性质的影响，构建完整知识链条，为学生提供从概念理解到应用计算的学习支架。 资料以“结构决定性质”化学观念为统领，通过“即学即练”“实践应用”模块强化科学思维，如用电子气理论解释金属延展性培养模型建构能力，晶胞均摊法计算提升逻辑推理素养。课中突出重点难点（金属晶体堆积模型、晶胞计算），例题解析结合微观示意图助力理解，课后通过分层练习（基础达标、综合应用）帮助学生查漏补缺，兼顾教学效率与个性化学习需求。

第三章 晶体结构与性质 第一节 金属晶体 教学目标 1．了解晶体的特性，知道晶体与非晶体的区别，能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及微粒间的相互作用。 2．理解金属键的概念，初步学会用电子气理论解释金属的物理性质，能从微观上分析金属晶体的组成和结构特点，初步认识金属晶体的堆积模型。 3．认识常见晶胞的结构特点，学会用均摊法进行晶体的有关计算。 重点和难点 重点：金属晶体常见四种堆积模型、晶胞中微粒数的计算 难点：用电子气理论解释金属的物理性质。晶胞的有关计算 ◆知识点一 晶体的特性 1．物质的聚集状态 （1）类型：物质的聚集状态除了 态、 态、 态外，还有更多的聚集状态如 态、 态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等。 （2）物质“三态”之间的转化： ①转化关系： ②转化特点：物质的三态变化是 变化，变化时，克服 力或者破坏 ，但不会有新的化学键形成。凝固、凝华和液化的过程均 热量，融化、升华和汽化的过程均 热量，但它们都 反应热。 2．晶体与非晶体 （1）晶体： ①概念：把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈 性有序排列的 物质称为晶体。常见晶体有食盐、冰、铁、铜等。 ②类型： 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 NaCl 金属晶体 铜 共价晶体(共价晶体) 金刚石 分子晶体 冰 （2）非晶体：把内部微粒（原子、离子或分子）排列呈相对 状态的 物质呈非晶体。常见到的非晶体有 、橡胶、炭黑等。 3．晶体的特性 （1）自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现 的几何多面体外形。本质上，晶体的自范性是晶体中原子、分子和离子等微粒在三维空间里呈现 性有序排列的宏观表现。 （2）有序性：内部结构中的微观粒子（原子、分子、离子等）在三维空间呈周期性高度 排列。 （3）对称性：晶体中原子周期性的排布，由于周期极小，宏观观察分辨不出微观的不连续性，故一块晶体各部分的宏观性质完全 。 【例如】 （4）各向异性：晶体内部微粒的排列呈现周期性，而不同方向上的微粒排列情况是 的。因此，在晶体中，不同的方向上具有 的物理性质，如导电性、导热性、硬度、光学性等。 【例如】将熔化的蜂蜡薄薄地涂在玻璃片上，用一根烧热的缝衣针接触蜂蜡，蜂蜡熔化的区域的形状如图甲；将玻璃片换成云母片，则熔化的区域为图乙。 4．获得晶体的途径 （1）熔融态物质 ：凝固速率要适当，才能得到规则晶体，若凝固速率过快，可能得到是没有规则外形的块状固体或看不到多面体外形粉末。 （2）气态物质冷却不经液态直接 (凝华)。 （3）溶质从 中析出。 5．鉴别晶体、非晶体的方法 （1）利用晶体的特性（ ）鉴别； （2）利用x射线衍射仪鉴别（最可靠）。 【知识拓展】 （1）同一物质可以是晶体，也可以是 ，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， 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 是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 （4）晶体 都有规则的几何外形，如玛瑙。 即学即练 1．下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是（ ） A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形 B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的 C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果 D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性 2．下列有关晶体的说法中一定正确的是 A．凡是具有规则外形的固体都是晶体，晶体研碎后即变为非晶体 B．进行快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出可以获得较大颗粒的明矾晶体 C．晶体的各向异性和周期性、对称性是矛盾的 D．晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X光发生有规律的衍射 3．下面有关晶体的叙述中，正确的是 A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 ◆知识点二 金属晶体的结构 1．晶胞 （1）概念：描述晶体结构的 。晶胞是晶体中 单元。 （2）结构：常规的晶胞都是 体(有的晶胞呈六棱柱形)，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“ ”而成。如图： 金属金的晶胞及其切割示意图 ①“无隙”（密置层）：相邻晶胞之间没有任何 。 ②“并置”（非密置层）：所有晶胞都是 排列的，取向 。 ③所有晶胞的形状及其内部的原子 及 是完全相同的。 ④结论：知道了晶胞的大小和 以及晶胞中微粒的种类、数目和微粒所处的 ，就可以了解整个晶体的空间结构。 2．晶胞中粒子数目的计算（均摊法） （1）平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①图1晶胞的顶角原子是 个晶胞共用； ②晶胞棱上的原子是 个晶胞共用； ③晶胞面上的原子是 个晶胞共用。 ④晶胞内的原子，全部属于一个晶胞。 【例如】金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为 。 铜晶体面心立方晶胞及其切割示意图 （2）几种晶胞中原子数目的确定：钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为 。 钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图 3．晶胞中微粒数的计算 （1）方法：计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用“切割法”(或“均摊法”)。即某个微粒为n个晶胞所共有，那么切割后的每个晶胞对这个微粒分得的份额是 。 （2）一般步骤： ①明确微粒在晶胞中的 关系； ②按照位置关系的平均占有数及同一位置的微粒 进行计算。 （3）平行六面体形(正方体)晶胞： ①处于顶点上的微粒，同时为 个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞。 ②处于棱边上的微粒，同时为 个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞。 ③处于晶面上的微粒，同时为 个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞。 ④处于晶胞内部的微粒，则完全属于该晶胞。 （4）非平行六面体形晶胞：非平行六面体形晶胞中微粒数的计算方法要根据具体情况而定，如计算六方晶胞中的微粒数： ①处于顶点的微粒，为 个晶胞共用，每个微粒有 属于该晶胞。 ②处于面心的微粒，为 个晶胞共用，每个微粒有 属于该晶胞。 ③处于体内的微粒，完全属于该晶胞。如下图，六方晶胞中所含的微粒数为 。 4．晶体结构的测定 （1）测定晶体结构最常用的仪器是 。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 和 、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 和 等。 【易错提醒】 （1）晶胞 都是平行六面体，有的晶胞呈六棱柱形。 （2）由晶胞构成的晶体，其化学式不表示一个分子中原子的数目，只表示每个晶胞中各类原子的 。 。 即学即练 1．碳化硅晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断不正确的是 A．该晶胞中含有4个SiC分子 B．该晶体中只存在极性键 C．该晶体中Si的化合价为+4 D．该晶体中每个C原子杂化类型均为 2．下列对结构模型的分析错误的是 A．图1为晶胞示意图，每个晶胞中有4个 B．图2为二氧化硅结构示意图，晶体中Si原子与Si-O键个数比为 C．图3为金属铜晶胞示意图，晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12 D．图4为苯甲酸层状结构示意图，苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高 3．有关晶体的结构如图所示，下列说法正确的是 A．冰中的每个水分子均摊4个氢键 B．工业上以二氧化硅，焦炭为原料制备高纯硅和二氧化碳气体 C．如图所示的金刚石晶胞中有6个碳原子 D．在晶胞中，1个分子周围有12个紧邻分子 ◆知识点三 金属键与金属的性质 1．电子气理论 （1）含义：由于金属原子的最外层电子数较少，容易 电子成为金属离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在 中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。这些电子又称为 电子。 （2）图示： 2．金属键 （1）概念（本质）：金属单质晶体中金属阳离子与 之间的强烈的相互作用。 （2）成键粒子：金属 和 。 （3）成键条件：金属单质或 。 （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 原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 （5）特征：自由电子 某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，但都不可能独占某个或某几个在整块金属中自由移动的电子。金属键既 方向性，也 饱和性。 （6）金属键的强弱比较：一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的 和 ，原子半径越大，价电子数越少，金属键 。反之，原子半径越小，价电子数越多，金属键 。 （7）金属键对物质性质的影响： ①金属键越强，晶体的熔、沸点 ，如熔点最高的金属是 。 ②金属键越强，晶体的硬度 ，如硬度最大的金属是 。 2．金属晶体 （1）定义：通过 与 之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 （2）金属晶体的主要性质： ①金属晶体一般具有金属光泽、良好的 性、 性和 性等。 ②熔、沸点：金属键越强，熔、沸点 。同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点 ；同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点 。 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点 。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为 ，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点 。 【易错提醒】 （1）在金属晶体中有 离子，但没有 离子，所以，晶体中有阳离子 有阴离子，若有阴离子，则 有阳离子。 （2）金属单质或合金的晶体（晶体锗、灰锡除外） 金属晶体。 即学即练 1．下列有关金属键和金属性质的叙述中，错误的是 A．金属键没有饱和性和方向性 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用 C．自由电子吸收可见光后又迅速释放，使金属具有不透明性和金属光泽 D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的 2．下列四种性质的叙述，可能属于金属晶体的是 A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固态时或熔融后易导电，熔点在1000℃左右 C．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高 D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电 3．因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，铁的晶体中铁原子有三种堆积方式，其中两种立方晶胞结构如图所示。下列关于铁或其晶胞的说法中正确的是 A．铁在周期表中位于第四周期第VIIIB族，是过渡元素也是副族元素 B．在两种晶胞中，每个Fe原子周围均有8个与之距离相等且最近的Fe原子 C．若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，则Fe原子半径r=bpm D．若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是 一、晶体与非晶体 1．概念 （1）晶体：内部粒子（原子、离子或分子）在三维空间按一定规律呈周期性有序排列的固体。 （2）非晶体：内部粒子在三维空间无周期性有序排列，呈无序或近程有序、远程无序分布的固体（又称 “玻璃体”）。 （3）本质差异： ①核心区别：粒子排列是否具有周期性和有序性（晶体有，非晶体无）。 ②微观结构：晶体中粒子的排列遵循特定的重复单元（晶胞），非晶体无固定重复单元。 （4）鉴别方法： ①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。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 ②科学方法：对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。 2．晶体的特性 （1）自范性：晶体在熔融态、气态或溶液中，在适宜条件（如缓慢冷却、充分生长时间）下，能自发形成具有规则几何外形的特性。 本质原因：内部粒子的周期性有序排列，使晶体生长时粒子按特定规律堆积。 （2）各向异性：晶体在不同方向上的物理性质（如硬度、导热性、导电性、折射率等）存在差异的特性。 本质原因：晶体中粒子的排列具有方向性，不同方向上粒子间的相互作用或粒子间距不同，导致物理性质不同。 （3）固定熔点：晶体熔化时，需吸收能量破坏粒子间的作用力，温度保持不变（直至完全熔化），对应温度为固定熔点。 与非晶体差异：非晶体熔化时，粒子无序排列的结构逐渐被破坏，温度随能量吸收持续升高，无固定熔点。 （4）对称性：晶体的几何外形和内部粒子排列具有特定的对称规律（如轴对称、面对称、中心对称等）。 本质原因：粒子周期性有序排列的必然结果，是晶体的重要结构特征之一。 3．晶体与非晶体的比较 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 ③宏观上区别晶体和非晶体的依据是固体有无规则的几何外形，而规则的集合外形是微粒结晶时自发形成的，并非人为加工雕琢。 4．等离子体和液晶 （1）等离子体：由电子、正离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上电中性的气态物质。是一种特殊的气体，存在于我们周围。如日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里。 （2）液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。 实践应用 1．下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 2．如图分别为物质I和物质Ⅱ的微观结构示意图，下列说法错误的是 A．物质I具有能自发地呈现多面体外形的性质 B．物质I形成的固体有固定的熔、沸点 C．物质II 形成的固体物理性质有各向异性 D．二者的X-射线衍射图谱不相同 二、晶胞的概念及计算 1．晶胞的概念 （1）晶胞定义：晶体结构中最小的重复单元，其形状通常为平行六面体，通过晶胞在三维空间的 “无隙并置”（无间隙、不重叠地重复排列）可形成整个晶体。 （2）核心特征：具有周期性（晶胞的组成、结构与整个晶体一致）和重复性（晶胞的排列规律代表晶体的排列规律）。 （3）判断依据： ①重复性：该单元能通过平移（无旋转或翻转）在三维空间重复排列，形成完整晶体，且排列后无间隙、不重叠。 ②最小性：在所有能重复的单元中，该单元的体积最小（不存在比其更小的、仍能体现晶体周期性的重复单元）。 ③结构一致性：晶胞内粒子的种类、数目及连接方式，与晶体整体的粒子构成和排列规律一致。 晶胞的基本类型： ④按几何形状：主要为平行六面体，根据边长（a、b、c）和夹角（α、β、γ）的差异，可分为立方晶胞、四方晶胞、正交晶胞等七种基本晶系（金属晶体中立方晶胞、六方晶胞较常见） 2．晶胞的计算 （1）计算原理（均摊法）：晶胞中的粒子通常被多个晶胞共用，需按粒子在晶胞中的位置（顶点、棱上、面心、体心、内部）计算其对单个晶胞的 “贡献值”，再将各位置的贡献值相加，得到单个晶胞所含粒子总数。 （2）晶胞不同位置粒子的贡献值： ①顶点：粒子被 8 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/8。 ②棱上：粒子被 4 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/4（仅指平行六面体晶胞的棱，六方晶胞棱上贡献值需结合具体结构，部分为 1/6）。 ③面心：粒子被 2 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/2。 ④体心：粒子完全属于单个晶胞，对单个晶胞的贡献值为 1。 （3）计算步骤： ①确定粒子在晶胞中的位置（顶点、棱、面心、体心、内部）。 ②按对应位置的贡献值计算各位置的粒子数（位置粒子总数 × 贡献值）。 ③将所有位置的粒子数相加，得到单个晶胞的粒子总数。 ④若晶胞含多种粒子，需分别计算每种粒子的数目，明确晶胞的粒子组成。 实践应用 1．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，下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比为 A．1∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．9∶14∶9 2．在锂电池领域，电池级Li2O主要用作固体锂电池电解质材料和锂离子动力电池的正极材料，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为acm。下列说法正确的是 A．Li+在晶胞中的配位数为8 B．Li+和O2-离子之间只有静电引力 C．Li+和O2-的最短距离为cm D．阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞密度为 三、金属晶体的结构与性质 1．结构特征 （1）粒子构成：由金属阳离子和自由电子构成，无独立分子（金属晶体的化学式仅表示金属原子的最简整数比）。 （2）堆积方式：金属阳离子通常按 “紧密堆积” 方式排列（以最大化空间利用率），常见堆积类型有简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方最密堆积、六方最密堆积。 （3）作用力：仅含金属键（无其他化学键），自由电子在整个晶体中自由移动，形成 “电子海” 模型。 性质与结构的关联： （4）熔沸点：金属键越强，熔沸点越高（阳离子半径小、电荷数多的金属，熔沸点通常较高）；金属键较弱的金属，熔沸点较低（部分金属常温下呈液态）。 （5）硬度：金属键越强，晶体硬度越大（阳离子半径小、电荷数多的金属，硬度通常较大）；金属键较弱的金属，硬度较小（易变形）。 （6）导电性与导热性：均依赖自由电子的运动，自由电子越活跃（金属键对电子束缚适中），导电性、导热性越强。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 （1）导电性——自由电子定向移动形成电流。金属晶体中存在许多自由电子，这些自由电子的运动是没有方向性的，但在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流，所以金属容易导电。 （2）导热性——自由电子与金属原子发生碰撞后的能量变换。自由电子在运动时与金属原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。 （3）延展性——离子层位置改变而与电子气的作用保持。大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力时，晶体中的各离子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，金属虽然发生了形变但不会导致断裂。 （4）颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光。由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽，金属能反射照射到其表面的光而具有光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 实践应用 1．下列说法正确的是 A．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 B．在化学反应中金属单质都是还原剂，非金属单质都是氧化剂 C．某晶体中若含有正离子则必含有负离子 D．如果金属失去自由电子，金属晶体将不复存在 2．关于金属性质和原因的描述不正确的是 A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系 B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电 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，传递了能量 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滑动而不破坏金属键 考点一 晶体与非晶体 【例1】整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是（ ） A．相邻晶胞之间没有任何间隙 B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成 C．晶胞排列时，取向相同 D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的 【变式1-1】晶体与非晶体的本质区别是 A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形 B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序 C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点 D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小 【变式1-2】下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是 A．破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体 B．晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性 C．导电性可用于区别晶体和玻璃体 D．固体可能是晶体，也可能是非晶体 考点二 金属的特性和金属键的概念及强弱 【例2】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是 ①金属的导电性是由金属正离子和自由电子的定向移动实现的 ②金属键是金属正离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 ③、、的沸点依次升高 ④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【变式2-1】下列关于金属及金属键的说法正确的是 A．Ca、Mg、Al三中金属晶体的熔点：Ca＞Mg＞Al B．金属具有光泽是因为金属正离子吸收并放出可见光 C．金属能导电是因为金属在外加电场作用下产生了自由电子 D．金属键是金属正离子与自由电子间的相互作用，将铁制品做成炊具，金属键没有被破坏 【变式2-2】要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体的熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及离子半径的大小有关。由此判断下列说法正确的是 A．金属镁的熔点大于金属铝 B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐增大 C．金属铝的硬度大于金属钠的硬度 D．金属镁的硬度小于金属钙的硬度 考点三 金属晶体的结构与性质 【例3】下列叙述中正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用 B．通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流 C．金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．金属的导电性随温度的升高而减弱 【变式3-1】下图是金属晶体内部的电气理论示意图，仔细观察并用电气理论解释金属导电的原因是 A．金属能导电是因为含有金属正离子 B．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 C．金属能导电是因为含有电子且无规则运动 D．金属能导电是因为金属正离子和自由电子的相互作用 【变式3-2】下列说法中正确的有 ①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关 ②水结成冰密度增大与水分子之间能形成氢键有关 ③金刚石的熔点高于石墨的熔点 ④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低 ⑤H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱，熔沸点依次升高 ⑥硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅 A．②③④⑥ B．①②③⑥ C．①②④⑤ D．①②⑤⑥ 考点四 晶胞的概念及判断 【例4】下列有关晶胞的叙述，正确的是 A．所有的晶胞都是平行六面体 B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 【变式4-1】晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可做为晶胞的是 A． (都在顶点) B． (在顶点和面心) C． (在顶点和面心) D． (在顶点和体心) 【变式4-2】晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 （1）“无隙”是相邻晶胞之间_______。 （2）“并置”是所有晶胞都是_______排列的，取向_______。 （3）所有晶胞的_______及其内部的原子_______、_______及几何排列是完全相同的。 （4）一般来说，晶胞都是_______。 考点五 晶胞中粒子数目的计算 【例5】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子 B．已知金属钠的晶体堆积模型是体心立方堆积，则其配位数是6 C．已知金属镁的晶体堆积模型是六方最密堆积，则其配位数是12 D．金属导电的实质是金属正离子在外电场作用下的定向移动 【变式5-1】金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种堆积方式的结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为 A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9 【变式5-2】因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构也不同。两种铁晶胞(均为立方体，边长分别为anm和1.22anm)的结构示意图如下： 下列说法不正确的是 A．用X射线衍射可测定铁晶体的结构 B．图1与图2代表的铁单质中，原子之间以金属键相互结合 C．图2代表的铁单质中，一个铁原子周围最多有8个紧邻的铁原子 D．图2代表的铁单质晶体密度为 基础达标 1．下列物质中，属于晶体的是 A．玻璃 B．石蜡和沥青 C．塑料 D．干冰 2．普通玻璃和水晶的根本区别在于 A．外形不一样 B．普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性重复排列 C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点 D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换 3．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．金刚石和二氧化碳 B．NaBr和HBr C．氯气和 KCl D．甲烷和 4．下列途径不能得到晶体的是 A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 5．下列叙述正确的是 A．固体SiO2 一定是晶体 B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成 C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列 D．冰和固体碘晶体中相互作用力相同 6．下列有关晶胞的说法正确的是 A．晶胞是晶体中最小的结构单元 B．晶胞中所有的粒子都为几个晶胞共用 C．晶胞均为长方体 D．不同晶体的晶胞不一定相同 7．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．价电子数越多的金属原子的金属性越强 D．含有金属元素的离子不一定是阳离子 8．下列有关金属晶体的说法中不正确的是 A．金属晶体是一种“巨分子” B．“电子气”为所有原子所共用 C．简单立方堆积的空间利用率最低 D．体心立方堆积的空间利用率最高 9．金属钠是体心立方堆积，关于钠晶体，下列判断合理的是 A．其熔点比金属铝的熔点高 B．一个钠的晶胞中，平均含有4个钠原子 C．该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 D．该晶体中的钠离子在外加电场作用下可发生定向移动 10．铜的晶胞结构如图所示，下列关于其晶胞的说法中错误的是 A．若晶胞的边长为a，则最近的两个铜原子的距离为 B．每个晶胞中含有4个铜原子 C．铜原子的配位数为12 D．晶胞的空间利用率为 11．如图所示是晶体结构中的一部分，图中、、分别表示原子X、Y、Z。其对应的化学式不正确的是 A． XY B． X2Y C．X3Y D． XY3Z 12．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 综合应用 13．物质的聚集状态与其性能之间关系密切。下列说法错误的是 A．等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，具有良好的导电性和流动性 B．大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子，呈液态，难挥发 C．液晶既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性 D．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 14．下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形 B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息 C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元 D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体 15．金晶体采用面心立方最密堆积方式，其晶胞如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是 A．每个晶胞中含有4个Au原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积 C．一个晶胞的体积是 16d3 D．晶体中Au的配位数为12 16．下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是 A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小 17．认真下列示意图，有关叙述不正确的是 A．图1表示由Li、Al、Si构成的某三元化合物固态晶体结构，该化合物化学式可表示为LiAlSi B．图2表示某蓝色晶体[MxFey(CN)6]的阴离子的最小结构单元，该晶体的化学式为MFe2(CN)6，M呈＋2价 C．图3表示金属镍与镧(La)形成的合金晶胞结构，该合金的化学式为LaNi5 D．图4表示某种铁化合物的晶胞如图所示(硫原子均在晶胞内)，该物质化学式为CuFeS2　 拓展培优 18．下图(1)是常见的几种物质的晶胞，从左到右分别为锌、碘、金刚石和钠，下列说法不正确的是（ ） A．Zn晶胞的俯视图是如图(2)所示的菱形，则晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个 B．碘晶胞中I2分子有两种不同的取向，一个晶胞中有4个分子 C．金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm D．Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为 pm 19．一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。对于该合金叙述正确的是 A．粒子个数最简比Ga、Ni、Co=1：1：1 B．其立方晶胞的体积为8a3nm3 C．与Co距离最近且相等的Co有3个 D．Ga、Ni、Co均位于元素周期表的d区 20．铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．铁镁合金晶胞中Fe原子数为4 B．Mg与Fe之间的最近距离为a nm C．在铁镁合金晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个 D．储氢后的晶体密度为g·cm－3 21．I．铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素，在化学上称为铁系元素，其化合物在生产生活中应用广泛。 （1）第四电离能，其原因是 ； （2）Fe、Co、Ni与Ca都位于第四周期且最外层电子数相同，但相应单质的熔点，Fe、Co、Ni明显高于Ca，其原因是 II．碳的多种同素异形体及一系列化合物广泛应用于科研、医疗、工农业生产等领域。钴单质及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题： （3）C原子在形成化合物时，可采取多种杂化方式。杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离。下列化合物中，最有可能在碱性体系中形成负离子的是________(填编号)。 A．CH4 B．CH2==CH2 C．CH≡CH D．苯 （4）以甲醇为溶剂，可与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如图所示)，色胺酮分子中N原子的杂化类型有 。 （5）金属钴晶体的晶胞呈六棱柱形，其结构如图所示，每个晶胞中含Co原子数为 ；晶胞底面呈正六边形，边长为apm，设为阿伏加德罗常数的值，晶胞的密度，则该晶胞的高b为 pm(列出计算式)。 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 第一节 金属晶体 教学目标 1．了解晶体的特性，知道晶体与非晶体的区别，能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及微粒间的相互作用。 2．理解金属键的概念，初步学会用电子气理论解释金属的物理性质，能从微观上分析金属晶体的组成和结构特点，初步认识金属晶体的堆积模型。 3．认识常见晶胞的结构特点，学会用均摊法进行晶体的有关计算。 重点和难点 重点：金属晶体常见四种堆积模型、晶胞中微粒数的计算 难点：用电子气理论解释金属的物理性质。晶胞的有关计算 ◆知识点一 晶体的特性 1．物质的聚集状态 （1）类型：物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有更多的聚集状态如晶态、非晶态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等。 （2）物质“三态”之间的转化： ①转化关系： ②转化特点：物质的三态变化是物理变化，变化时，克服分子间作用力或者破坏化学键，但不会有新的化学键形成。凝固、凝华和液化的过程均放出热量，融化、升华和汽化的过程均吸收热量，但它们都不属于反应热。 2．晶体与非晶体 （1）晶体： ①概念：把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶体。常见晶体有食盐、冰、铁、铜等。 ②类型： 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 阴、阳离子 离子键 NaCl 金属晶体 金属阳离子、自由电子 金属键 铜 共价晶体(共价晶体) 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 （2）非晶体：把内部微粒（原子、离子或分子）排列呈相对无序状态的固体物质呈非晶体。常见到的非晶体有玻璃、橡胶、炭黑等。 3．晶体的特性 （1）自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭、规则的几何多面体外形。本质上，晶体的自范性是晶体中原子、分子和离子等微粒在三维空间里呈现周期性有序排列的宏观表现。 （2）有序性：内部结构中的微观粒子（原子、分子、离子等）在三维空间呈周期性高度有序排列。 （3）对称性：晶体中原子周期性的排布，由于周期极小，宏观观察分辨不出微观的不连续性，故一块晶体各部分的宏观性质完全相同。 【例如】 （4）各向异性：晶体内部微粒的排列呈现周期性，而不同方向上的微粒排列情况是不同的。因此，在晶体中，不同的方向上具有不同的物理性质，如导电性、导热性、硬度、光学性等。 【例如】将熔化的蜂蜡薄薄地涂在玻璃片上，用一根烧热的缝衣针接触蜂蜡，蜂蜡熔化的区域的形状如图甲；将玻璃片换成云母片，则熔化的区域为图乙。 4．获得晶体的途径 （1）熔融态物质凝固：凝固速率要适当，才能得到规则晶体，若凝固速率过快，可能得到是没有规则外形的块状固体或看不到多面体外形粉末。 （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。 5．鉴别晶体、非晶体的方法 （1）利用晶体的特性（自范性、各向异性、熔点）鉴别； （2）利用x射线衍射仪鉴别（最可靠）。 【知识拓展】 （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，如玛瑙。 即学即练 1．下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是（ ） A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形 B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的 C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果 D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性 【答案】B 【解析】晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性，而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，B项的说法错误。 2．下列有关晶体的说法中一定正确的是 A．凡是具有规则外形的固体都是晶体，晶体研碎后即变为非晶体 B．进行快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出可以获得较大颗粒的明矾晶体 C．晶体的各向异性和周期性、对称性是矛盾的 D．晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X光发生有规律的衍射 【答案】D 【解析】A．晶体有整齐规则的几何外形，但是具有规则外形的不一定是晶体，例如玻璃，晶体研碎后并没有改变晶体的结构排列仍然是晶体，故A错误；B．自然冷却，可使晶粒生长，培养明矾晶体时，应使饱和溶液缓慢冷却才能得到较大颗粒的晶体，急速冷却，得到细小颗粒，故B错误；C．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列，两者没有矛盾，故C错误；D．晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X光发生有规律的衍射，故D正确；故选D。 3．下面有关晶体的叙述中，正确的是 A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 【答案】D 【解析】A项，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子，故A错误；B项，离子晶体中一定存在离子键，可能有共价键，如NaOH中既有离子键又有共价键，分子晶体中肯定有分子间作用力，大多数有共价键，少数没有(如稀有气体)，故B错误；C项，分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，故C错误；D项，共价晶体中原子以共价键结合，共价键的键能较大，所以共价晶体的熔点高、硬度大，故D正确。故选D。 ◆知识点二 金属晶体的结构 1．晶胞 （1）概念：描述晶体结构的基本单元。晶胞是晶体中最小的重复结构单元。 （2）结构：常规的晶胞都是平行六面体(有的晶胞呈六棱柱形)，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。如图： 金属金的晶胞及其切割示意图 ①“无隙”（密置层）：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②“并置”（非密置层）：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。 ④结论：知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中微粒的种类、数目和微粒所处的空间位置，就可以了解整个晶体的空间结构。 2．晶胞中粒子数目的计算（均摊法） （1）平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①图1晶胞的顶角原子是8个晶胞共用； ②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用； ③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。 ④晶胞内的原子，全部属于一个晶胞。 【例如】金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×＋6×＝4。 铜晶体面心立方晶胞及其切割示意图 （2）几种晶胞中原子数目的确定：钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图 3．晶胞中微粒数的计算 （1）方法：计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用“切割法”(或“均摊法”)。即某个微粒为n个晶胞所共有，那么切割后的每个晶胞对这个微粒分得的份额是。 （2）一般步骤： ①明确微粒在晶胞中的位置关系； ②按照位置关系的平均占有数及同一位置的微粒数目进行计算。 （3）平行六面体形(正方体)晶胞： ①处于顶点上的微粒，同时为8个晶胞所共有，每个微粒有属于该晶胞。 ②处于棱边上的微粒，同时为4个晶胞所共有，每个微粒有属于该晶胞。 ③处于晶面上的微粒，同时为2个晶胞所共有，每个微粒有属于该晶胞。 ④处于晶胞内部的微粒，则完全属于该晶胞。 （4）非平行六面体形晶胞：非平行六面体形晶胞中微粒数的计算方法要根据具体情况而定，如计算六方晶胞中的微粒数： ①处于顶点的微粒，为6个晶胞共用，每个微粒有属于该晶胞。 ②处于面心的微粒，为2个晶胞共用，每个微粒有属于该晶胞。 ③处于体内的微粒，完全属于该晶胞。如下图，六方晶胞中所含的微粒数为12×＋3＋2×＝6。 4．晶体结构的测定 （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。 【易错提醒】 （1）晶胞不一定都是平行六面体，有的晶胞呈六棱柱形。 （2）由晶胞构成的晶体，其化学式不表示一个分子中原子的数目，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。 即学即练 1．碳化硅晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断不正确的是 A．该晶胞中含有4个SiC分子 B．该晶体中只存在极性键 C．该晶体中Si的化合价为+4 D．该晶体中每个C原子杂化类型均为 【答案】A 【解析】A．SiC晶体属于共价晶体，不存在SiC分子，A错误；B．该晶体中只存在C-Si极性键，B正确；C．C的电负性大于Si，所以该晶体中Si的化合价为+4，C正确；D．该晶体中，每个C原子与4个Si原子形成4个σ键，C原子无孤电子对，C的杂化类型为sp3，D正确；故答案选A。 2．下列对结构模型的分析错误的是 A．图1为晶胞示意图，每个晶胞中有4个 B．图2为二氧化硅结构示意图，晶体中Si原子与Si-O键个数比为 C．图3为金属铜晶胞示意图，晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12 D．图4为苯甲酸层状结构示意图，苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高 【答案】B 【解析】A．CaO2中位于棱上和体心，每个晶胞中有个，A正确；B．每个Si原子连接4个O原子，晶体中Si原子与Si-O键个数比为1:4，B错误；C．以顶点的Cu原子为例，与顶点Cu原子紧邻且等距的铜原子位于面心，则晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12，C正确；D．苯甲酸分子中羧基上有2个氧原子与其他苯甲酸分子中羧基上的氢原子形成分子间氢键，苯乙醇分子中羟基上只有一个氧原子与其他苯乙醇分子中羟基上的氢原子形成分子间氢键，所以苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高，D正确；故选B。 3．有关晶体的结构如图所示，下列说法正确的是 A．冰中的每个水分子均摊4个氢键 B．工业上以二氧化硅，焦炭为原料制备高纯硅和二氧化碳气体 C．如图所示的金刚石晶胞中有6个碳原子 D．在晶胞中，1个分子周围有12个紧邻分子 【答案】D 【解析】A．根据图中信息冰中每个水分子与周围四个水分子以分子间氢键形成，每个氢键都为两个水分子所共有，因而每个水分子均摊氢键数为，A错误；B．工业上以二氧化硅和焦炭为原料制在加热条件下发生SiO2+2CSi+2CO反应，备高纯硅和CO气体，B错误；C．如图所示的金刚石晶胞中碳原子有8个在顶点，6个在面心，4个在体内，因此含有个碳原子，C错误；D．根据CO2晶胞，以顶点的二氧化碳分子分析，与面心的二氧化碳分子紧邻，每个横截面有4个，总共有3个横截面，因此1个分子周围有12个紧邻分子，D正确； 故选D。 ◆知识点三 金属键与金属的性质 1．电子气理论 （1）含义：由于金属原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。这些电子又称为自由电子。 （2）图示： 2．金属键 （1）概念（本质）：金属单质晶体中金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。 （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”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 （5）特征：自由电子不属于某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，但都不可能独占某个或某几个在整块金属中自由移动的电子。金属键既没有方向性，也没有饱和性。 （6）金属键的强弱比较：一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱。反之，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 （7）金属键对物质性质的影响： ①金属键越强，晶体的熔、沸点越高，如熔点最高的金属是钨（W）。 ②金属键越强，晶体的硬度越大，如硬度最大的金属是铬（Cr）。 2．金属晶体 （1）定义：通过金属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）金属晶体的主要性质： ①金属晶体一般具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等。 ②熔、沸点：金属键越强，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。 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。 【易错提醒】 （1）在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。 （2）金属单质或合金的晶体（晶体锗、灰锡除外）属于金属晶体。 即学即练 1．下列有关金属键和金属性质的叙述中，错误的是 A．金属键没有饱和性和方向性 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用 C．自由电子吸收可见光后又迅速释放，使金属具有不透明性和金属光泽 D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的 【答案】D 【解析】A．金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，所以金属键没有方向性和饱和性，A正确；B．金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用，B正确；C．自由电子通过吸收及释放可见光，使金属具有不透明性和金属光泽，C正确；D．金属导电是由自由电子在外加电场中的定向运动实现的，金属导热是自由电子与金属阳离子在相互碰撞中完成的热能的传递，D错误； 故选D。 2．下列四种性质的叙述，可能属于金属晶体的是 A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固态时或熔融后易导电，熔点在1000℃左右 C．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高 D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电 【答案】B 【解析】A．由分子间作用力结合而成，熔点低，为分子晶体的特点，A错误；B．固态或熔融后能导电，熔点在1000℃左右，可能为金属晶体，B正确；C．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高，是共价晶体的特点，C错误；D．固态时不导电，不符合金属晶体的特征，D错误；故选B。 3．因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，铁的晶体中铁原子有三种堆积方式，其中两种立方晶胞结构如图所示。下列关于铁或其晶胞的说法中正确的是 A．铁在周期表中位于第四周期第VIIIB族，是过渡元素也是副族元素 B．在两种晶胞中，每个Fe原子周围均有8个与之距离相等且最近的Fe原子 C．若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，则Fe原子半径r=bpm D．若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是 【答案】D 【解析】A．铁在周期表中位于第四周期第VIII族，不是第VIIIB族，故A错误；B．在两种晶胞中，每个Fe原子周围与之距离相等且最近的Fe原子个数分别为8、12，故B错误；C．若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，ɑ-Fe晶胞是体心立方堆积，体对角线是4个半径，因此Fe原子半径r=bpm，故C错误；D．若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，β-Fe是面心立方最密堆积，面对角线是4个半径，即为2apm，则晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是，故D正确。综上所述，答案为D。 一、晶体与非晶体 1．概念 （1）晶体：内部粒子（原子、离子或分子）在三维空间按一定规律呈周期性有序排列的固体。 （2）非晶体：内部粒子在三维空间无周期性有序排列，呈无序或近程有序、远程无序分布的固体（又称 “玻璃体”）。 （3）本质差异： ①核心区别：粒子排列是否具有周期性和有序性（晶体有，非晶体无）。 ②微观结构：晶体中粒子的排列遵循特定的重复单元（晶胞），非晶体无固定重复单元。 （4）鉴别方法： ①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。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 ②科学方法：对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。 2．晶体的特性 （1）自范性：晶体在熔融态、气态或溶液中，在适宜条件（如缓慢冷却、充分生长时间）下，能自发形成具有规则几何外形的特性。 本质原因：内部粒子的周期性有序排列，使晶体生长时粒子按特定规律堆积。 （2）各向异性：晶体在不同方向上的物理性质（如硬度、导热性、导电性、折射率等）存在差异的特性。 本质原因：晶体中粒子的排列具有方向性，不同方向上粒子间的相互作用或粒子间距不同，导致物理性质不同。 （3）固定熔点：晶体熔化时，需吸收能量破坏粒子间的作用力，温度保持不变（直至完全熔化），对应温度为固定熔点。 与非晶体差异：非晶体熔化时，粒子无序排列的结构逐渐被破坏，温度随能量吸收持续升高，无固定熔点。 （4）对称性：晶体的几何外形和内部粒子排列具有特定的对称规律（如轴对称、面对称、中心对称等）。 本质原因：粒子周期性有序排列的必然结果，是晶体的重要结构特征之一。 3．晶体与非晶体的比较 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 ③宏观上区别晶体和非晶体的依据是固体有无规则的几何外形，而规则的集合外形是微粒结晶时自发形成的，并非人为加工雕琢。 4．等离子体和液晶 （1）等离子体：由电子、正离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上电中性的气态物质。是一种特殊的气体，存在于我们周围。如日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里。 （2）液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。 实践应用 1．下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【答案】B 【解析】A项，晶体与非晶体的本质区别在于是否有自范性，微粒在微观空间是否呈现周期性的有序排列，故A错误；B项， 晶体有自范性是粒子在微观空间呈周期有序性排列的宏观表象，故B正确；C项，晶体形成后，其结构是有序性和可复制性，所以即使是粉末，其微观结构也是晶体的有序结构，故C错误；D项，区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是X—射线衍射法，故D错误；故选B。 2．如图分别为物质I和物质Ⅱ的微观结构示意图，下列说法错误的是 A．物质I具有能自发地呈现多面体外形的性质 B．物质I形成的固体有固定的熔、沸点 C．物质II 形成的固体物理性质有各向异性 D．二者的X-射线衍射图谱不相同 【答案】C 【解析】由两种物质的微观结构可知，I中微粒呈周期性有序排列，II中微粒排列相对无序，故I为晶体，II为非晶体。A．晶体具有自范性，因此可以能自发地呈现多面体外形，A正确；B．晶体有固定的熔沸点，B正确；C．非晶体的物理性质具有各向同性，C错误；D．X-射线衍射图谱有明锐的谱线，可以检验晶体和非晶体，图谱明显不同，D正确；故选C。 二、晶胞的概念及计算 1．晶胞的概念 （1）晶胞定义：晶体结构中最小的重复单元，其形状通常为平行六面体，通过晶胞在三维空间的 “无隙并置”（无间隙、不重叠地重复排列）可形成整个晶体。 （2）核心特征：具有周期性（晶胞的组成、结构与整个晶体一致）和重复性（晶胞的排列规律代表晶体的排列规律）。 （3）判断依据： ①重复性：该单元能通过平移（无旋转或翻转）在三维空间重复排列，形成完整晶体，且排列后无间隙、不重叠。 ②最小性：在所有能重复的单元中，该单元的体积最小（不存在比其更小的、仍能体现晶体周期性的重复单元）。 ③结构一致性：晶胞内粒子的种类、数目及连接方式，与晶体整体的粒子构成和排列规律一致。 晶胞的基本类型： ④按几何形状：主要为平行六面体，根据边长（a、b、c）和夹角（α、β、γ）的差异，可分为立方晶胞、四方晶胞、正交晶胞等七种基本晶系（金属晶体中立方晶胞、六方晶胞较常见） 2．晶胞的计算 （1）计算原理（均摊法）：晶胞中的粒子通常被多个晶胞共用，需按粒子在晶胞中的位置（顶点、棱上、面心、体心、内部）计算其对单个晶胞的 “贡献值”，再将各位置的贡献值相加，得到单个晶胞所含粒子总数。 （2）晶胞不同位置粒子的贡献值： ①顶点：粒子被 8 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/8。 ②棱上：粒子被 4 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/4（仅指平行六面体晶胞的棱，六方晶胞棱上贡献值需结合具体结构，部分为 1/6）。 ③面心：粒子被 2 个相邻晶胞共用，对单个晶胞的贡献值为 1/2。 ④体心：粒子完全属于单个晶胞，对单个晶胞的贡献值为 1。 （3）计算步骤： ①确定粒子在晶胞中的位置（顶点、棱、面心、体心、内部）。 ②按对应位置的贡献值计算各位置的粒子数（位置粒子总数 × 贡献值）。 ③将所有位置的粒子数相加，得到单个晶胞的粒子总数。 ④若晶胞含多种粒子，需分别计算每种粒子的数目，明确晶胞的粒子组成。 实践应用 1．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，下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比为 A．1∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．9∶14∶9 【答案】A 【解析】根据均摊法可推知，第一个为六方最密堆积的晶胞，此晶胞中有两个金属原子；第二个为面心立方最密堆积的晶胞，此晶胞中有4个金属原子；第三个为体心立方堆积的晶胞，此晶胞中有2个金属原子；所以原子个数比为2∶4∶2，化简为1∶2∶1，所以选A。 2．在锂电池领域，电池级Li2O主要用作固体锂电池电解质材料和锂离子动力电池的正极材料，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为acm。下列说法正确的是 A．Li+在晶胞中的配位数为8 B．Li+和O2-离子之间只有静电引力 C．Li+和O2-的最短距离为cm D．阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞密度为 【答案】D 【解析】A项，由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子距离最近的氧离子有4个，则锂离子的配位数为4，故A错误；B项，氧化锂是离子晶体，晶体中除了存在锂离子和氧离子之间的静电引力外，含有原子核与原子核、电子与电子之间的斥力，故B错误；C项，由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子与氧离子之间的距离为体对角线的，则最短距离为cm，故C错误；D项，由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的氧离子个数为8×+6×=4，位于体内的锂离子个数为8，设晶胞密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式为a3d=，解得d=，故D正确；故选D。 三、金属晶体的结构与性质 1．结构特征 （1）粒子构成：由金属阳离子和自由电子构成，无独立分子（金属晶体的化学式仅表示金属原子的最简整数比）。 （2）堆积方式：金属阳离子通常按 “紧密堆积” 方式排列（以最大化空间利用率），常见堆积类型有简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方最密堆积、六方最密堆积。 （3）作用力：仅含金属键（无其他化学键），自由电子在整个晶体中自由移动，形成 “电子海” 模型。 性质与结构的关联： （4）熔沸点：金属键越强，熔沸点越高（阳离子半径小、电荷数多的金属，熔沸点通常较高）；金属键较弱的金属，熔沸点较低（部分金属常温下呈液态）。 （5）硬度：金属键越强，晶体硬度越大（阳离子半径小、电荷数多的金属，硬度通常较大）；金属键较弱的金属，硬度较小（易变形）。 （6）导电性与导热性：均依赖自由电子的运动，自由电子越活跃（金属键对电子束缚适中），导电性、导热性越强。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 （1）导电性——自由电子定向移动形成电流。金属晶体中存在许多自由电子，这些自由电子的运动是没有方向性的，但在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流，所以金属容易导电。 （2）导热性——自由电子与金属原子发生碰撞后的能量变换。自由电子在运动时与金属原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。 （3）延展性——离子层位置改变而与电子气的作用保持。大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力时，晶体中的各离子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，金属虽然发生了形变但不会导致断裂。 （4）颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光。由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽，金属能反射照射到其表面的光而具有光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 实践应用 1．下列说法正确的是 A．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 B．在化学反应中金属单质都是还原剂，非金属单质都是氧化剂 C．某晶体中若含有正离子则必含有负离子 D．如果金属失去自由电子，金属晶体将不复存在 【答案】D 【解析】A、金属晶体由金属正离子和自由电子构成，在外加电场作用下自由电子发生定向移动形成电流而导电，A项错误；B、有些非金属单质在化学反应中也可以作还原剂，如C、在其燃烧中都作还原剂等，B项错误；C、金属晶体中有正离子，但没有负离子，C项错误；D、金属晶体是金属原子之间通过金属键结合形成的，而金属键是金属正离子与自由电子之间的强烈的相互作用，D项正确;答案选Ｄ。 2．关于金属性质和原因的描述不正确的是 A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系 B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电 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，传递了能量 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滑动而不破坏金属键 【答案】A 【解析】金属一般具有银白色的金属光泽，与金属键密切相关。由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽，故A项错误；B、C、D项均正确。 考点一 晶体与非晶体 【例1】整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是（ ） A．相邻晶胞之间没有任何间隙 B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成 C．晶胞排列时，取向相同 D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的 【答案】B 【解析】晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。 【变式1-1】晶体与非晶体的本质区别是 A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形 B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序 C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点 D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小 【答案】B 【解析】A．晶体有单晶体和多晶体，多晶体没有规则的几何外形，且非晶体可能有规则的几何外形，比如钻石形状的玻璃制品，A错误；B．晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，B正确；C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，但这不是二者的本质区别，C错误；D．某些合金为非晶体，但具有很大的硬度，故D错误；故答案为B。 【变式1-2】下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是 A．破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体 B．晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性 C．导电性可用于区别晶体和玻璃体 D．固体可能是晶体，也可能是非晶体 【答案】C 【解析】A．破损的晶体能在溶液中得到修复，所以破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体，故A正确；B．晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，故B正确；C．根据晶体的定义，不能通过导电性来区别晶体和玻璃体，某些晶体和玻璃体可均导电或不导电，故C错误；D．固体SiO2可能是晶体，也可能是非晶体，如水晶为晶体，玻璃为非晶体，故D正确；故答案选C。 考点二 金属的特性和金属键的概念及强弱 【例2】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是 ①金属的导电性是由金属正离子和自由电子的定向移动实现的 ②金属键是金属正离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 ③、、的沸点依次升高 ④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】C 【解析】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属正离子并没有移动，因此①错误；②金属键是金属正离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；③一般情况下，金属正离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，、、三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；故选：C。 【变式2-1】下列关于金属及金属键的说法正确的是 A．Ca、Mg、Al三中金属晶体的熔点：Ca＞Mg＞Al B．金属具有光泽是因为金属正离子吸收并放出可见光 C．金属能导电是因为金属在外加电场作用下产生了自由电子 D．金属键是金属正离子与自由电子间的相互作用，将铁制品做成炊具，金属键没有被破坏 【答案】D 【解析】A．三种金属原子的价电子数：Al＞Mg＝Ca，金属阳离子的半径：r(Ca＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)，则熔点Al>Mg>Ca，A错误；B．金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，但不能放出可见光，B错误；C．金属中存在金属正离子和自由电子，当给金属通电时，自由电子定向移动而导电，C错误；D．金属键是存在于金属正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的正离子所共用，将铁制品做成炊具，只利用了金属的延展性和导热性，金属键没有被破坏，D正确；答案选D。 【变式2-2】要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体的熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及离子半径的大小有关。由此判断下列说法正确的是 A．金属镁的熔点大于金属铝 B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐增大 C．金属铝的硬度大于金属钠的硬度 D．金属镁的硬度小于金属钙的硬度 【答案】C 【解析】镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，故金属镁比金属铝的金属键弱，所以金属镁比金属铝的熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因铝离子的半径比钠离子小且所带电荷多，使金属铝比金属钠的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因镁离子的半径小且所带电荷与钙离子相同，金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。故选C。 考点三 金属晶体的结构与性质 【例3】下列叙述中正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用 B．通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流 C．金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．金属的导电性随温度的升高而减弱 【答案】D 【解析】金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；金属里的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流，故B项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递，故C项不正确。 【变式3-1】下图是金属晶体内部的电气理论示意图，仔细观察并用电气理论解释金属导电的原因是 A．金属能导电是因为含有金属正离子 B．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 C．金属能导电是因为含有电子且无规则运动 D．金属能导电是因为金属正离子和自由电子的相互作用 【答案】B 【解析】组成金属晶体的微粒为金属正离子和自由电子，在外加电场作用下电子可发生定向移动，故能导电，与金属正离子无关。综上所述，本题选B。 【变式3-2】下列说法中正确的有 ①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关 ②水结成冰密度增大与水分子之间能形成氢键有关 ③金刚石的熔点高于石墨的熔点 ④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低 ⑤H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱，熔沸点依次升高 ⑥硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅 A．②③④⑥ B．①②③⑥ C．①②④⑤ D．①②⑤⑥ 【答案】D 【解析】①给金属晶体加电压时，晶体中的自由电子定向移动形成电流，自由电子的移动能传递热能，因此金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关，①正确；②冰和水的密度不同主要是由于水分子间存在氢键，氢键在液态水中使一个水分子与4个水分子相连，而当水凝固时，水分子排列得很规则，氢键会拉伸水分子，使得水分子之间距离增大，体积也就增大，密度减小，②正确；③石墨的熔点高于金刚石，③错误；④分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力的强弱，与共价键强弱无关，④错误；⑤S、Se、Te非金属性依次减弱，故、、的热稳定性依次减弱，但是、、的相对分子质量依次增大，其熔沸点依次升高，⑤正确；⑥金刚石的硬度大于碳化硅大于晶体硅，⑥正确；正确的为①②⑤⑥，故答案选D。 考点四 晶胞的概念及判断 【例4】下列有关晶胞的叙述，正确的是 A．所有的晶胞都是平行六面体 B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 【答案】D 【解析】习惯采用的晶胞是平行六面体，A项不正确；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小一般不相同，B选项错误；晶体中的粒子被若干个晶胞所共有不专属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“分摊法”，即可推知晶体的组成，D选项正确。 【变式4-1】晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可做为晶胞的是 A． (都在顶点) B． (在顶点和面心) C． (在顶点和面心) D． (在顶点和体心) 【答案】B 【解析】按照题意，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。A．不管是左右或上下平移时，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，但不是同一种原子，因此该结构不能作为晶胞，A错误；B．不管是上下平移还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确；C．上下平移时，位于面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误；D．该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误；答案选B。 【变式4-2】晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 （1）“无隙”是相邻晶胞之间_______。 （2）“并置”是所有晶胞都是_______排列的，取向_______。 （3）所有晶胞的_______及其内部的原子_______、_______及几何排列是完全相同的。 （4）一般来说，晶胞都是_______。 【答案】（1）没有任何间隙 （2）平行     相同 （3）形状    种类    个数 （4）平行六面体 考点五 晶胞中粒子数目的计算 【例5】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子 B．已知金属钠的晶体堆积模型是体心立方堆积，则其配位数是6 C．已知金属镁的晶体堆积模型是六方最密堆积，则其配位数是12 D．金属导电的实质是金属正离子在外电场作用下的定向移动 【答案】C 【解析】A．金属原子的核外电子在金属晶体中最外层电子肯定是自由电子，内层电子受到核内质子的吸引，而不自由，故A错误；B．金属钠的晶体堆积模型是体心立方堆积，为钾型，则其配位数是8，故B错误；C．金属镁的晶体堆积模型是六方最密堆积，由此堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6个球相接触同时又与上下两层中各3个球相接触，故每个球与周围12个球相接触，所以它们的配位数是12，故C正确；D．金属导电的实质是金属制得自由电子的定向移动，故D错误。故选C选项。 【变式5-1】金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种堆积方式的结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为 A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9 【答案】A 【解析】用均摊法容易求得a、b、c中金属原子个数6、4、2，故其比值为3:2:1。选A。 【变式5-2】因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构也不同。两种铁晶胞(均为立方体，边长分别为anm和1.22anm)的结构示意图如下： 下列说法不正确的是 A．用X射线衍射可测定铁晶体的结构 B．图1与图2代表的铁单质中，原子之间以金属键相互结合 C．图2代表的铁单质中，一个铁原子周围最多有8个紧邻的铁原子 D．图2代表的铁单质晶体密度为 【答案】C 【解析】A．区别晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法，则用X射线衍射可测定铁晶体的结构，故A正确；B．铁为金属晶体，铁单质中原子之间以金属键相互结合，故B正确；C．由晶胞结构可知，图2代表的铁单质中，位于顶点的铁原子与位于面心的铁原子的距离最近，则一个铁原子周围最多有12个紧邻的铁原子，故C错误；D．由晶胞结构可知，图2代表的铁单质中，位于顶点和面心的铁原子个数为8×+6×=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(1.22a×10-7)3d，解得d=，故D正确；故选C。 基础达标 1．下列物质中，属于晶体的是 A．玻璃 B．石蜡和沥青 C．塑料 D．干冰 【答案】D 【解析】干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，D项正确；故选D。 2．普通玻璃和水晶的根本区别在于 A．外形不一样 B．普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性重复排列 C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点 D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换 【答案】B 【解析】晶体和非晶体的本质区别就是粒子(原子、离子或分子)在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。 3．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．金刚石和二氧化碳 B．NaBr和HBr C．氯气和 KCl D．甲烷和 【答案】D 【解析】A项，金刚石是由共价键结合的原子晶体，干冰是含有共价键的分子晶体，故A不符合题意；B项，NaBr是离子晶体含有离子键，HBr是分子晶体含有共价键，故B不符合题意；C项，氯气是分子晶体，含有共价键，KCl是离子晶体含有离子键，故C不符合题意；D项，甲烷和H2O都是分子晶体，都只含共价键，故D符合题意；故选D。 4．下列途径不能得到晶体的是 A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 【答案】A 【解析】晶体呈现自范性是需要一定条件的，即晶体生长的速率要适当。熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。FeCl3、AlCl3等固体均易升华，其蒸气凝华则得到晶体。D项析出胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。 5．下列叙述正确的是 A．固体SiO2 一定是晶体 B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成 C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列 D．冰和固体碘晶体中相互作用力相同 【答案】C 【解析】SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，故固体SiO2不一定是晶体，A错误；晶体有固定的组成，但一些非晶体，如无定形SiO2也具有固定组成，B错误；晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列，C正确；冰晶体中水分子间存在氢键和范德华力，碘晶体中碘分子之间只有范德华力，二者晶体中相互作用力不相同，D错误。 6．下列有关晶胞的说法正确的是 A．晶胞是晶体中最小的结构单元 B．晶胞中所有的粒子都为几个晶胞共用 C．晶胞均为长方体 D．不同晶体的晶胞不一定相同 【答案】D 【解析】A项，晶胞是晶体的最小重复单元，但不一定是最小结构单元，故A项错误；B项，晶胞中有些粒子为晶胞独自拥有，故B项错误；C项，晶胞多数为平行六面体，不一定为长方体，故C项错误；D项，不同晶体的晶胞可能相同，也可能不相同，故D项正确；故选D。 7．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．价电子数越多的金属原子的金属性越强 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AlO就是阴离子，D正确。 8．下列有关金属晶体的说法中不正确的是 A．金属晶体是一种“巨分子” B．“电子气”为所有原子所共用 C．简单立方堆积的空间利用率最低 D．体心立方堆积的空间利用率最高 【答案】D 【解析】根据金属晶体的“电子气理论”，选项A、B都是正确的。金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为74%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高，选项C正确，选项D错误。 9．金属钠是体心立方堆积，关于钠晶体，下列判断合理的是 A．其熔点比金属铝的熔点高 B．一个钠的晶胞中，平均含有4个钠原子 C．该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 D．该晶体中的钠离子在外加电场作用下可发生定向移动 【答案】C 【解析】A．金属的原子半径越小，金属离子所带电荷越多，金属键越强，金属熔化时破坏金属键，所以Al的金属键强度大于Na，所以Na的熔点比金属铝的熔点低，选项A错误；B．晶胞中Na原子位于立方体的顶点和体心，则一个钠的晶胞中，平均含有钠原子数为1/8×1+1=2，选项B错误；C．自由电子在电场的作用下可以定向移动，金属晶体中存在自由移动的电子，所以该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动，选项C正确；D．晶体中的钠离子在外加电场作用下不能定向移动，选项D错误。答案选C。 10．铜的晶胞结构如图所示，下列关于其晶胞的说法中错误的是 A．若晶胞的边长为a，则最近的两个铜原子的距离为 B．每个晶胞中含有4个铜原子 C．铜原子的配位数为12 D．晶胞的空间利用率为 【答案】A 【解析】A．晶胞边长为a，则面对角线长度为a，铜晶胞为面心立方堆积，最近的两个铜原子间的距离是面对角线的二分之一，即a，故A错误；B．在晶胞的顶点和面心各有1个铜原子，顶点上的铜原子被8个晶胞共有，面心上的铜原子被2个晶胞共有，所以每个晶胞中含有4个铜原子，故B正确；C．铜晶胞为面心立方最密堆积，铜原子的配位数为12，故C正确；D．晶胞的空间利用率等于晶胞中铜原子的体积除以晶胞的体积，晶胞中有4个铜原子，设铜原子半径为r，则铜原子的体积为，铜原子半径为两个铜原子间距离的一半，则铜原子半径和晶胞边长的关系为r=a，则铜原子体积为，晶胞体积为a3，所以晶胞的空间利用率=×100%=×100%，故D正确；故选A。 11．如图所示是晶体结构中的一部分，图中、、分别表示原子X、Y、Z。其对应的化学式不正确的是 A． XY B． X2Y C．X3Y D． XY3Z 【答案】B 【解析】A．该晶胞中，X、Y的数目均为，粒子数目比为1∶1，化学式为XY，故A正确；B．该晶胞中X位于体心，数目为1，Y的数目为，粒子数目比为1∶1，化学式为XY，故B错误；C．该晶胞中，X位于体心和顶点，数目为，Y位于顶点，数目为，粒子数目比为3∶1，化学式为X3Y，故C正确；D．该晶胞中，X的数目为，Y的数目为，Z的数目为1，粒子数目比为1∶3∶1，化学式为XY3Z，故D正确；故选B。 12．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。 综合应用 13．物质的聚集状态与其性能之间关系密切。下列说法错误的是 A．等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，具有良好的导电性和流动性 B．大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子，呈液态，难挥发 C．液晶既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性 D．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 【答案】D 【解析】A．等离子体是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的电中性物质，其中阴离子(自由电子)和阳离子分别的电荷量相等，具有良好的导电性和流动性，A正确；B．离子液体是指全部由离子组成的液体，大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子，呈液态，难挥发，B正确； C．液晶状态介于液体和晶体之间，既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性，C正确；D．晶体的自范性就是晶体能自发呈现多面体外形的性质；圆形容器中结出的冰是圆形的是外部容器的形状，不能体现了晶体的自范性，D错误；故选D。 14．下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形 B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息 C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元 D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体 【答案】C 【解析】A项，晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，不是在于是否具有规则的几何外形，A错误；B项，红外光谱是反映有机物分子中含有的化学键或官能团的信息，而不是用于鉴别晶体和非晶体，B错误；C项，SiO2属于共价晶体，Si原子与4个O原子形成4个共价键，因此其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成与Si原子相连的4个O原子形成正四面体结构单元，C正确；D项，Na2O、SiO2中既有共价键成分又有离子键成分，前者离子键的百分数大于50%，偏向于离子键，对应晶体偏向于离子晶体；后者离子键的百分数小于50%，偏向于共价键，对应晶体偏向于共价晶体，D错误；故选C。 15．金晶体采用面心立方最密堆积方式，其晶胞如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是 A．每个晶胞中含有4个Au原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积 C．一个晶胞的体积是 16d3 D．晶体中Au的配位数为12 【答案】C 【解析】A．金晶胞中含有8×1/8+6×1/2=4个Au原子，A正确；B．金属键无方向性和饱和性，在空间允许的情况下金属原子尽可能采取紧密堆积，B正确；　 C．面心立方最密堆积方式的晶胞中，各个面的对角线上3个Au原子两两相切，Au原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为/2×2d=d，故晶胞的体积为(d)3=2d3，C错误；D．面心立方最密堆积方式的配位数为12，D正确；故选C。 16．下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是 A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小 【答案】C 【解析】A．金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，故A错误；B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，故B错误；C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，故C正确；D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，故D错误；综上所述，答案为C。 17．认真下列示意图，有关叙述不正确的是 A．图1表示由Li、Al、Si构成的某三元化合物固态晶体结构，该化合物化学式可表示为LiAlSi B．图2表示某蓝色晶体[MxFey(CN)6]的阴离子的最小结构单元，该晶体的化学式为MFe2(CN)6，M呈＋2价 C．图3表示金属镍与镧(La)形成的合金晶胞结构，该合金的化学式为LaNi5 D．图4表示某种铁化合物的晶胞如图所示(硫原子均在晶胞内)，该物质化学式为CuFeS2　 【答案】B 【解析】A项，该晶胞中Li的个数为12×1/4+1=4，Al的个数为8×1/8+6×1/2=4，Si的个数为4，原子个数比为1：1：1，则该化合物化学式可表示为LiAlSi，A正确；B项，由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数为：4×＝，同样可推出含Fe3＋个数也为，CN－为12×＝3，因此阴离子为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，B错误；C项，由图示可以看出，La原子均在晶体的8个顶点上，而Ni原子有1个在中心，另外的8个在面上，故La原子个数＝8×＝1，Ni原子个数＝1＋8×＝5，故化学式为LaNi5，C正确；D项，晶胞中：Cu个数为8×＋4×＋1＝4；Fe个数为6×＋4×＝4，S原子个数为8个，Fe、Cu、S个数比为4∶4∶8＝1∶1∶2，D正确。 拓展培优 18．下图(1)是常见的几种物质的晶胞，从左到右分别为锌、碘、金刚石和钠，下列说法不正确的是（ ） A．Zn晶胞的俯视图是如图(2)所示的菱形，则晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个 B．碘晶胞中I2分子有两种不同的取向，一个晶胞中有4个分子 C．金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm D．Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为 pm 【答案】D 【解析】A．锌原子堆积方式为六方最密堆积，属于密堆积，由晶胞结构可知，晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个，A正确；B．由晶胞结构可知，碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心的I2取向不同，一个晶胞中有 8×1/8+6×1/2=4个I2分子，B正确；C．由晶胞结构可知，金刚石晶胞的体对角线等于C原子半径的8倍，金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm，C正确；D．由晶胞结构可知，Na晶胞体对角线的1/4等于Na原子的半径，Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为a/4 nm=a/4×103pm，D错误；故选D。 19．一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。对于该合金叙述正确的是 A．粒子个数最简比Ga、Ni、Co=1：1：1 B．其立方晶胞的体积为8a3nm3 C．与Co距离最近且相等的Co有3个 D．Ga、Ni、Co均位于元素周期表的d区 【答案】B 【解析】A．Co构成立方体，Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，根据均摊原则，该合金的晶胞中，粒子个数最简比Ga∶Ni∶Co=1∶1∶2，故A错误；B．Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，晶胞的边长为距离最近的2个Ni原子的距离，为2anm，该合金的立方晶胞的体积为8a3 nm3，故B正确；C．根据晶胞结构，与Co距离最近且相等的Co有6个，故C错误；D．Ni、Co位于元素周期表的d区，Ga位于元素周期表的p区，故D错误；选B。 20．铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．铁镁合金晶胞中Fe原子数为4 B．Mg与Fe之间的最近距离为a nm C．在铁镁合金晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个 D．储氢后的晶体密度为g·cm－3 【答案】B 【解析】A.由铁镁合金晶胞结构可知，铁原子处于面心和顶点位置，由均摊法计算可知，铁镁合金晶胞中含有铁原子数为8×＋6×＝4，故A正确；B.该晶胞参数为a nm，Mg与Fe之间的最近距离为a nm，故B错误；C.与铁原子最近的铁原子数有12个，故C正确；D.储氢后的晶体化学式为FeMg2H2，晶体密度为g·cm－3，故D正确；故选B。 21．I．铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素，在化学上称为铁系元素，其化合物在生产生活中应用广泛。 （1）第四电离能，其原因是 ； （2）Fe、Co、Ni与Ca都位于第四周期且最外层电子数相同，但相应单质的熔点，Fe、Co、Ni明显高于Ca，其原因是 II．碳的多种同素异形体及一系列化合物广泛应用于科研、医疗、工农业生产等领域。钴单质及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题： （3）C原子在形成化合物时，可采取多种杂化方式。杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离。下列化合物中，最有可能在碱性体系中形成负离子的是________(填编号)。 A．CH4 B．CH2==CH2 C．CH≡CH D．苯 （4）以甲醇为溶剂，可与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如图所示)，色胺酮分子中N原子的杂化类型有 。 （5）金属钴晶体的晶胞呈六棱柱形，其结构如图所示，每个晶胞中含Co原子数为 ；晶胞底面呈正六边形，边长为apm，设为阿伏加德罗常数的值，晶胞的密度，则该晶胞的高b为 pm(列出计算式)。 【答案】（1）铁失去的是较稳定的上的一个电子，钴失去的是上的一个电子 （2）Fe、Co、Ni的正离子(原子)半径比Ca的小，价电子数目比Ca的多，金属键比Ca的强，因此熔点高 （3）C （4）sp3 、sp2 （5）6 【解析】（1）第四电离能，其原因是铁失去的是较稳定的上的一个电子，钴失去的是上的一个电子，失去电子后可以得到更稳定的，故更易失去电子。 （2）Fe、Co、Ni与Ca都位于第四周期且最外层电子数相同，但相应单质的熔点，Fe、Co、Ni明显高于Ca，其原因是四者均为金属晶体，Fe、Co、Ni的正离子(原子)半径比Ca的小，价电子数目比Ca的多，金属键比Ca的强，因此熔点高。 （3）杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离，最有可能在碱性体系中形成负离子，故碳原子为sp杂化的分子，其杂化轨道s轨道成分最多，故最有可能在碱性体系中形成负离子的乙炔。 （4）由图可知，色胺酮分子中中既有连有三根σ键和一个孤电子对的N，也有连有2根σ键和一个孤电子对的N，故杂化方式为 、。 （5）每个晶胞中含Co原子数为。晶胞的密度得该晶胞的高b为pm。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $