3.3 金属晶体与离子晶体 第1课时（导学案）化学人教版选择性必修2

3.3 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体与离子晶体 一、知识目标 1.了解金属晶体和离子晶体的概念，熟悉常见的金属晶体和离子晶体。 2.掌握金属键和离子键的概念、本质、特征，理解其对金属晶体和离子晶体性质的影响。 3.学会运用电子气理论解释金属的物理性质，掌握常见金属晶体和离子晶体的晶胞分析方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识金属晶体和离子晶体的性质，从微观上理解金属键和离子键的本质，建立结构决定性质的化学观念。 2.证据推理与模型认知：通过对金属晶体和离子晶体结构模型的分析，理解其结构特点，培养逻辑推理和空间想象能力。 3.科学探究与创新意识：通过对金属晶体和离子晶体性质的探究，培养科学探究能力和创新思维。 一、学习重点 1.金属晶体和离子晶体的概念、性质。 2.金属键和离子键的本质。 3.常见金属晶体和离子晶体的晶胞分析。 二、学习难点 1.电子气理论对金属物理性质的解释。 2.离子晶体中离子键的强弱与晶体性质的关系。 3.晶胞中粒子数目的计算。 一、金属键 1.概念： 和 之间存在的 的相互作用称为金属键。 2.金属键的本质——“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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。 3.金属键的形成 (1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的 与“脱落”下的 之间存在强烈的相互作用。 (2)成键粒子： 和 。 4.金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。 5.影响金属键强弱的因素： (1)金属原子半径越 ，金属键越 。 (2)单位体积内 的数目越多，金属键越强。 6.存在：金属键存在与 或 中。 7.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 ，价电子数越 ，金属键越 ；反之，金属键越 。 ②金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越 ，金属的熔、沸点越 ，硬度越 。 二、金属晶体 1.概念：金属原子通过 形成的晶体叫做金属晶体。 2.构成微粒： 和 3.微粒间的相互作用： 键 4.金属晶体的性质 ①金属晶体具有良好的 性、 性和 性。 ②熔、沸点：金属键越 ，熔、沸点越 。 A.同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点 。 B.同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点 。 C.合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点 。 D.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，熔点很 。 ③硬度：金属键越 ，晶体的硬度越 。 三、离子键 1.概念：阴、阳离子之间通过 形成的化学键，叫做离子键。 2.成键微粒： 和 。 ①阴离子可以是 离子或 离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。 ②阳离子可以是 离子(如K+、Ag+、Fe3+)或 离子（NH4+）。 3.实质：离子键的本质是一种 。静电作用包括 力和 力。当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。 ①阴、阳离子之间的 使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的 使阴、阳离子相互排斥。 ②当阴、阳离子之间的 和 达到平衡时，阴、阳离子保持一定的 ，形成稳定的离子键，整个体系达到 状态。 4.特征：离子键没有 性和 性。阴、阳离子在各个方向上都可以与相反电荷的离子发生静电作用，即没有 性；在静电作用能够达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，即没有 性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。 5.形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于 这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。 6.影响因素：离子晶体中离子半径越 ，离子所带电荷越 ，离子键越 。 四、离子合物与离子晶体 1.离子合物： (1)由 形成的化合物叫离子化合物。 (2)离子液体与离子化合物的区别 ①表示的物质 不同：离子化合物是指所有的离子化合物，而离子液体所对应的是部分子化合物。 ② 不同：离子化合物对所含的阴、阳离子没有更具体的要求，而离子液体中的大多数含有体积很大的阴、阳离子。 ③ 不同：离子化合物的熔点，有的较低，有的较高，有的很高，而离子液体保持液态的温度为室温或稍高于室温。 (3)常见的离子化合物 ① 金属元素与 非金属元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。 ② 金属元素与 形成的盐类化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。 ③ 与 形成的盐类化合物，如NH4Cl、(NH4)2SO4等。 2、离子晶体 (1)定义：离子晶体是由 离子和 离子相互作用而形成的晶体 (2)结构特点 ①构成微粒： 和 ，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是 。 ②微粒间的作用力： 。 ③离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的 。 (3)常见的离子晶体：强碱、 金属氧化物和过氧化物、大部分的 。 (4)离子晶体的物理性质 ① 的熔点和沸点， 挥发、 于压缩。 一般来说，离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。 ②硬而脆， 延展性 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，分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 ③ 导电，但熔化后或溶于水后 导电。 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。 ④大多数离子晶体易溶于 溶剂中，难溶于 溶剂中。 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽 油、苯等),遵循“相似相溶”规律。 （一）课堂导入 【展示生活金属图片】同学们，先来看老师给大家展示的这些图片，有金光闪闪的金项链、银质的餐具、铜质的电线，还有铁制的桥梁等等。这些都是我们生活中常见的金属制品，大家能说一说在日常生活里，还接触过哪些金属制品，它们又有什么用途吗？（给学生时间思考和发言，鼓励他们分享生活中金属的应用，如铝合金门窗、不锈钢厨具等） 【提出问题引发思考】大家说得都很对，金属在我们生活中无处不在。我们都知道金属具有金属光泽、导电性、导热性和延展性等物理性质。就拿铜质电线来说，它能导电让各种电器正常工作；铁锅能导热可以用来烹饪美食；铝箔有良好的延展性可以做成各种形状。那大家有没有想过，金属为什么会有这些物理通性呢？是什么内在的结构和作用力让金属具备了这些独特的性质呢？ 【引入科技实例】其实，金属的这些特性在现代科技中也有着至关重要的应用。比如在航空航天领域，铝合金由于其质轻、强度高的特点，被广泛应用于飞机的制造；在电子科技领域，高纯度的铜用于制造高性能的芯片线路，以确保电子信号的快速传输。这些应用都和金属的物理性质密切相关。学完今天这节课，我们就能深入了解金属具有这些物理通性的原因了。 （二）金属晶体 活动一：金属晶体的概念 问题思考 1.什么是金属晶体？ 2.金属晶体中除了纯金属，还有什么？请举例说明。 问题探究 判断下列关于金属晶体的说法是否正确，并说明理由。 （1）金属晶体都是固态的。 答案：错误。金属晶体中存在金属阳离子和自由电子，并非只存在金属原子。 （3）合金属于金属晶体。 （4）金属晶体中不存在离子。 活动二：金属键 问题思考 1.什么是金属键？ 2.什么是“电子气理论”？ 3.金属键有哪些特征？ 问题探究 判断下列关于金属键的叙述是否正确，并说明理由。 （1）金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用。 （2）金属键没有方向性和饱和性。 （3）金属键中的电子属于整块金属。 （4）金属键是金属原子之间的相互作用。 活动三：用电子气理论解释金属的物理性质 问题思考 1.如何用电子气理论解释金属光泽？ 2.如何用电子气理论解释金属的导电性？ 3.如何用电子气理论解释金属的导热性？ 4.如何用电子气理论解释金属的延展性？ 问题探究 判断下列关于金属物理性质原因的描述是否正确，并说明理由。 （1）金属具有金属光泽是因为自由电子吸收并放出可见光。 （2）金属具有导电性是因为在外加电场作用下自由电子定向移动。 （3）金属具有导热性是因为自由电子与金属阳离子碰撞传递能量。 （4）金属具有延展性是因为金属原子之间容易发生相对滑动。 活动四：常见金属晶体的晶胞分析 问题思考 1.如何计算晶胞中原子的数目？ 2.已知某金属晶体的晶胞中，每个原子周围距离最近的原子数有什么作用？ 问题探究 （1）某金属晶体的晶胞结构为面心立方最密堆积，该晶胞中金属原子的数目为多少？ （2）已知某金属晶体的晶胞中，每个原子周围距离最近的原子数为，则该晶胞可能是哪种堆积方式？ （三）离子晶体 活动一：离子晶体的概念和性质 问题思考 1.什么是离子晶体？常见的离子晶体有哪些？ 2.离子晶体具有哪些性质？ 问题探究 判断下列物质是否属于离子晶体，并说明理由。 （1）干冰 （2）金刚石 （3）氯化钠 （4）冰 活动二：离子键 问题思考 1.什么是离子键？ 2.离子键的成键粒子和键的本质是什么？ 3.离子键有哪些特征？ 4.离子键的强弱与哪些因素有关？对离子晶体的性质有什么影响？ 问题探究 （1）判断下列关于离子键的说法是否正确，并说明理由。 ①离子键是阴阳离子间的静电引力。 ②离子键没有方向性和饱和性。 ③离子键的强弱只与离子电荷数有关。 ④离子键只存在于离子晶体中。 （2）下列离子晶体中，离子键最强的是（ ） A. B. C. D. 活动三：常见离子晶体的晶胞分析 问题思考 1.以晶胞为例，如何计算晶胞中钠离子和氯离子的数目？ 2.在晶胞中，每个周围与之等距且距离最近的有几个？它们所围成的空间几何构型是什么？ 问题探究 （1）在晶胞中，每个周围距离最近且等距离的所围成的空间几何构型为（ ） A. 正四面体 B. 正六面体 C. 正八面体 D. 立方体 （2）某离子晶体的晶胞结构如图所示，其中离子位于顶点，离子位于面心，则该晶胞中、离子的个数比为（ ） A. 1:1 B. 1:2 C. 1:3 D. 2:3 1.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 2．如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 3．下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．温度越高，金属的导电性越强 B．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在 C．金属晶体中金属原子紧密堆积，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性 D．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性 4．有关离子晶体的下列说法中不正确的是(　　) A．离子晶体在熔融状态时都能导电 B．离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度 C．离子晶体中阴、阳离子个数比为1∶1 D．氯化钠溶于水时离子键被破坏 5.自然界中的CaF₂又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF₂是离子晶体的实验是(　　) A．CaF₂难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF₂的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF₂固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF₂在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 6.下列性质适合于离子晶体的是(　　) ①熔点1 070 °C，易溶于水，水溶液能导电　 ②熔点10.31 °C，液态不导电，水溶液能导电　 ③能溶于CS₂，熔点112.8 °C，沸点444.6 °C　 ④熔点97.81 °C，质软，导电，密度0.97 g·cm⁻³ ⑤熔点－218 °C，难溶于水　 ⑥熔点3 900 °C，硬度很大，不导电　 ⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱　 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A．①⑧ B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤ 7.金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是(　　) 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．在锌晶体中，1个Zn²⁺只与2个自由电子存在强烈的相互作用 C．离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性 D．NaCl晶体的熔点小于MgO晶体的熔点 8.铁镁合金的晶胞结构如图所示，请计算晶胞中含有的Fe、Mg原子个数分别为（ ） A．4 4 B．4 8 C．14 4 D．14 8 9.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．该晶体属于分子晶体 B．该晶胞中Zn²⁺和S²⁻数目不相等 C． Zn²⁺周围等距离且最近的S²⁻为6 D．氧化锌的熔点高于硫化锌 10.科学家通过X射线证明，MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，下列说法错误的是（ ） A．图中的错误的是⑧ B．MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高 C．NiO晶胞中Ni和O周围等距离且最近的O和Ni分别为6、6 D．晶体中与每个O²⁻距离最近且等距离的O²⁻有6个 一、影响金属键强弱的因素 金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。 （1）金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键较弱；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键较强。 （2）同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。 （3）同一主族，从上到下，金属元素原子的价电子数不变，原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。 二、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。 三、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)组成的化合物形成的晶体。 (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。 四、常见类型的离子化合物的晶体结构 （1）NaCl型晶体结构模型 ①在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。因此Na+和Cl-的配位数均为6。 ②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有12个。 （2）CsCl型晶体结构模型 ①在CsCl晶体中，每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。因此Cs+和Cl-的配位数均为8。 ②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻，每个Cl-与6个Cl-等距离相邻。 （3）CaF2晶体结构模型 ①CaF2晶体中，每个Ca2+周围同时吸引着8个F-，每个F-周围同时吸引着4个Ca2+。Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。 ②晶胞中含Ca2+：6×+8×=4个，含F-：8×1=8个。Ca2+在大立方体的顶点和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。晶胞的组成为Ca4F8。 （4）ZnS晶体结构模型 ①ZnS晶体中，每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-，每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+。因此Zn2+和S2-的配位数均为4。 ②晶胞中含Zn2+：1×4=4个，含S2-：6×+8×=4个。晶胞的组成为Zn4S4。 2．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 。 1．金属的下列性质中，不能用金属键解释的是 A．易传热 B．加工易变性但不碎 C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽 2．下列关于金属晶体的叙述正确的是 A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释 B．固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Li、Na、K的熔点逐渐升高 D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样 3．在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中不正确的是(　　) A．Al>Mg>Ba B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Al>Mg>Na 4．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。下列说法正确的是    A．铁镁合金的化学式可表示为 B．晶胞中有14个铁原子 C．晶体中存在的化学键类型为共价键 D．该晶胞的质量是(表示阿伏加德罗常数的值) 5．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 6．图a～d是从NaCl或CsCl晶体结构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．a和c B．b和c C．b和d D．a和d 7．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的C存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是： A．1个Ca2＋周围距离最近且等距离的C数目为6 B．该晶体中的阴离子与F2是等电子体 C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个 8．下列离子晶体的立体构型示意图，如下图所示。 (1)以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式。 A．________，B．________，C．________，D．________。 (2)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的立体结构。 ①FeS2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a cm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是________g·cm－3。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体与离子晶体 一、知识目标 1.了解金属晶体和离子晶体的概念，熟悉常见的金属晶体和离子晶体。 2.掌握金属键和离子键的概念、本质、特征，理解其对金属晶体和离子晶体性质的影响。 3.学会运用电子气理论解释金属的物理性质，掌握常见金属晶体和离子晶体的晶胞分析方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识金属晶体和离子晶体的性质，从微观上理解金属键和离子键的本质，建立结构决定性质的化学观念。 2.证据推理与模型认知：通过对金属晶体和离子晶体结构模型的分析，理解其结构特点，培养逻辑推理和空间想象能力。 3.科学探究与创新意识：通过对金属晶体和离子晶体性质的探究，培养科学探究能力和创新思维。 一、学习重点 1.金属晶体和离子晶体的概念、性质。 2.金属键和离子键的本质。 3.常见金属晶体和离子晶体的晶胞分析。 二、学习难点 1.电子气理论对金属物理性质的解释。 2.离子晶体中离子键的强弱与晶体性质的关系。 3.晶胞中粒子数目的计算。 一、金属键 1.概念：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.金属键的本质——“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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。 3.金属键的形成 (1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与“脱落”下的自由电子之间存在强烈的相互作用。 (2)成键粒子：金属阳离子和自由电子。 4.金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。 5.影响金属键强弱的因素： (1)金属原子半径越小，金属键越强。 (2)单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。 6.存在：金属键存在与金属单质或合金中。 7.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金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 二、金属晶体 1.概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。 2.构成微粒：金属离子和自由电子 3.微粒间的相互作用：金属键 4.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。 A.同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 B.同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。 C.合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。 D.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。 三、离子键 1.概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键，叫做离子键。 2.成键微粒：阳离子和阴离子。 ①阴离子可以是单核离子或多核离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。 ②阳离子可以是金属离子(如K+、Ag+、Fe3+)或铵根离子（NH4+）。 3.实质：离子键的本质是一种静电作用。静电作用包括静电吸引力和静电排斥力。当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。 ①阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。 ②当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。 4.特征：离子键没有方向性和饱和性。阴、阳离子在各个方向上都可以与相反电荷的离子发生静电作用，即没有方向性；在静电作用能够达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，即没有饱和性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。 5.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。 6.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。 四、离子合物与离子晶体 1.离子合物： (1)由离子键形成的化合物叫离子化合物。 (2)离子液体与离子化合物的区别 ①表示的物质范围不同：离子化合物是指所有的离子化合物，而离子液体所对应的是部分子化合物。 ②组成不同：离子化合物对所含的阴、阳离子没有更具体的要求，而离子液体中的大多数含有体积很大的阴、阳离子。 ③熔点不同：离子化合物的熔点，有的较低，有的较高，有的很高，而离子液体保持液态的温度为室温或稍高于室温。 (3)常见的离子化合物 ①活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。 ②活泼金属元素与酸根形成的盐类化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。 ③铵根与酸根形成的盐类化合物，如NH4Cl、(NH4)2SO4等。 2、离子晶体 (1)定义：离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体 (2)结构特点 ①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是离子的个数比。 ②微粒间的作用力：离子键。 ③离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。 (3)常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分的盐。 (4)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。 一般来说，离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。 ②硬而脆，无延展性 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，分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 ③不导电，但熔化后或溶于水后能导电。 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。 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。 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽 油、苯等),遵循“相似相溶”规律。 （一）课堂导入 【展示生活金属图片】同学们，先来看老师给大家展示的这些图片，有金光闪闪的金项链、银质的餐具、铜质的电线，还有铁制的桥梁等等。这些都是我们生活中常见的金属制品，大家能说一说在日常生活里，还接触过哪些金属制品，它们又有什么用途吗？（给学生时间思考和发言，鼓励他们分享生活中金属的应用，如铝合金门窗、不锈钢厨具等） 【提出问题引发思考】大家说得都很对，金属在我们生活中无处不在。我们都知道金属具有金属光泽、导电性、导热性和延展性等物理性质。就拿铜质电线来说，它能导电让各种电器正常工作；铁锅能导热可以用来烹饪美食；铝箔有良好的延展性可以做成各种形状。那大家有没有想过，金属为什么会有这些物理通性呢？是什么内在的结构和作用力让金属具备了这些独特的性质呢？ 【引入科技实例】其实，金属的这些特性在现代科技中也有着至关重要的应用。比如在航空航天领域，铝合金由于其质轻、强度高的特点，被广泛应用于飞机的制造；在电子科技领域，高纯度的铜用于制造高性能的芯片线路，以确保电子信号的快速传输。这些应用都和金属的物理性质密切相关。学完今天这节课，我们就能深入了解金属具有这些物理通性的原因了。 （二）金属晶体 活动一：金属晶体的概念 问题思考 1.什么是金属晶体？ 答案：金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体。在金属晶体中，原子之间以金属键相互结合。 2.金属晶体中除了纯金属，还有什么？请举例说明。 答案：金属晶体中除了纯金属，还有大量的合金。例如以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等，以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。 问题探究 判断下列关于金属晶体的说法是否正确，并说明理由。 （1）金属晶体都是固态的。 答案：错误。汞在常温下是液态，并非固态，所以并不是所有金属晶体都是固态的。 （2）金属晶体中只存在金属原子。 答案：错误。金属晶体中存在金属阳离子和自由电子，并非只存在金属原子。 （3）合金属于金属晶体。 答案：正确。合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物，属于金属晶体。 （4）金属晶体中不存在离子。 答案：错误。金属晶体中存在金属阳离子。 活动二：金属键 问题思考 1.什么是金属键？ 答案：在金属晶体中，金属阳离子（由金属原子脱落价电子后形成）与电子气之间强烈的相互作用叫做金属键。 2.什么是“电子气理论”？ 答案：金属原子半径大，价电子少，这些价电子容易从金属原子上“脱落”下来，形成遍布整个晶体的“电子气”，被所有原子所共用，成为把所有金属原子维系在一起的作用力，这就是“电子气理论”。 3.金属键有哪些特征？ 答案：电子气在整块固态金属中自由移动，金属键既没有方向性，也没有饱和性，成键粒子是金属阳离子和电子气。 问题探究 判断下列关于金属键的叙述是否正确，并说明理由。 （1）金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用。 答案：正确。金属键的定义就是金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 （2）金属键没有方向性和饱和性。 答案：正确。这是金属键的重要特征之一。 （3）金属键中的电子属于整块金属。 答案：正确。根据“电子气理论”，价电子形成遍布整个晶体的“电子气”，被所有原子所共用，所以金属键中的电子属于整块金属。 （4）金属键是金属原子之间的相互作用。 答案：错误。金属键是金属阳离子和自由电子之间的相互作用，而非金属原子之间的相互作用。 活动三：用电子气理论解释金属的物理性质 问题思考 1.如何用电子气理论解释金属光泽？ 答案：由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 2.如何用电子气理论解释金属的导电性？ 答案：在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是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，使金属表现出导电性。金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化，与电解质溶液导电不同，电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。能导电的物质不一定是金属，如石墨和一些有机高分子化合物。 3.如何用电子气理论解释金属的导热性？ 答案：自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 4.如何用电子气理论解释金属的延展性？ 答案：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，而且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，所以金属有良好的延展性。 问题探究 判断下列关于金属物理性质原因的描述是否正确，并说明理由。 （1）金属具有金属光泽是因为自由电子吸收并放出可见光。 答案：正确。这是用电子气理论解释金属光泽的原理。 （2）金属具有导电性是因为在外加电场作用下自由电子定向移动。 答案：正确。符合电子气理论对金属导电性的解释。 （3）金属具有导热性是因为自由电子与金属阳离子碰撞传递能量。 答案：正确。这是电子气理论解释金属导热性的关键。 （4）金属具有延展性是因为金属原子之间容易发生相对滑动。 答案：错误。金属具有延展性是因为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，使金属不会断裂，而不是金属原子之间容易发生相对滑动。 活动四：常见金属晶体的晶胞分析 问题思考 1.如何计算晶胞中原子的数目？ 答案：以面心立方最密堆积的晶胞为例，顶点的原子被个晶胞共用，每个顶点原子贡献，面心的原子被个晶胞共用，每个面心原子贡献。通过计算顶点原子和面心原子对晶胞的贡献，可得出晶胞中原子的数目。 2.已知某金属晶体的晶胞中，每个原子周围距离最近的原子数有什么作用？ 答案：可以通过每个原子周围距离最近的原子数来判断该金属晶体的堆积方式。例如简单立方堆积中每个原子周围距离最近的原子数为；体心立方堆积中每个原子周围距离最近的原子数为；面心立方最密堆积和六方最密堆积中每个原子周围距离最近的原子数为。 问题探究 （1）某金属晶体的晶胞结构为面心立方最密堆积，该晶胞中金属原子的数目为多少？ 答案：面心立方最密堆积的晶胞中，顶点有个原子，每个顶点原子被个晶胞共用，所以顶点原子对晶胞的贡献为；面心有个原子，每个面心原子被个晶胞共用，所以面心原子对晶胞的贡献为。则该晶胞中金属原子的数目为。 （2）已知某金属晶体的晶胞中，每个原子周围距离最近的原子数为，则该晶胞可能是哪种堆积方式？ 答案：该晶胞可能是体心立方堆积。因为简单立方堆积中每个原子周围距离最近的原子数为；体心立方堆积中每个原子周围距离最近的原子数为；面心立方最密堆积和六方最密堆积中每个原子周围距离最近的原子数为。 （三）离子晶体 活动一：离子晶体的概念和性质 问题思考 1.什么是离子晶体？常见的离子晶体有哪些？ 答案：由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。常见的离子晶体有强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐。 2.离子晶体具有哪些性质？ 答案：离子晶体熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩，水溶液或者熔融状态下导电。 问题探究 判断下列物质是否属于离子晶体，并说明理由。 （1）干冰 答案：不属于。干冰是固态二氧化碳，由二氧化碳分子构成，属于分子晶体，并非离子晶体。 （2）金刚石 答案：不属于。金刚石是由碳原子通过共价键形成的空间网状结构的晶体，属于原子晶体，不是离子晶体。 （3）氯化钠 答案：属于。氯化钠是由钠离子和氯离子通过离子键形成的晶体，属于离子晶体。 （4）冰 答案：不属于。冰是固态的水，由水分子构成，属于分子晶体，不是离子晶体。 活动二：离子键 问题思考 1.什么是离子键？ 答案：阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。 2.离子键的成键粒子和键的本质是什么？ 答案：成键粒子是阴离子和阳离子，键的本质是静电引力和斥力。 3.离子键有哪些特征？ 答案：离子键没有方向性和饱和性。 4.离子键的强弱与哪些因素有关？对离子晶体的性质有什么影响？ 答案：一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 问题探究 （1）判断下列关于离子键的说法是否正确，并说明理由。 ①离子键是阴阳离子间的静电引力。 答案：错误。离子键是阴阳离子间的静电引力和斥力的平衡，并非仅仅是静电引力。 ②离子键没有方向性和饱和性。 答案：正确。这是离子键的特征之一。 ③离子键的强弱只与离子电荷数有关。 答案：错误。离子键的强弱与阴、阳离子的电荷数和离子半径都有关。 ④离子键只存在于离子晶体中。 答案：错误。离子键不仅存在于离子晶体中，在一些离子化合物的溶液中也存在离子键的作用。 （2）下列离子晶体中，离子键最强的是（ ） A. B. C. D. 答案：B。离子键的强弱与阴、阳离子的电荷数和离子半径有关，电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。中镁离子和氧离子的电荷数都为，且离子半径相对较小，所以离子键最强。 活动三：常见离子晶体的晶胞分析 问题思考 1.以晶胞为例，如何计算晶胞中钠离子和氯离子的数目？ 答案：在晶胞中，钠离子数目为（个位于棱上的钠离子，每个棱上的钠离子被个晶胞共用，贡献；个位于体心的钠离子，完全属于该晶胞）；氯离子数目为（个位于顶点的氯离子，每个顶点的氯离子被个晶胞共用，贡献；个位于面心的氯离子，每个面心的氯离子被个晶胞共用，贡献）。 2.在晶胞中，每个周围与之等距且距离最近的有几个？它们所围成的空间几何构型是什么？ 答案：每个周围与之等距且距离最近的有个，它们所围成的空间几何构型是正八面体。 问题探究 （1）在晶胞中，每个周围距离最近且等距离的所围成的空间几何构型为（ ） A. 正四面体 B. 正六面体 C. 正八面体 D. 立方体 答案：C。在晶胞中，每个周围距离最近且等距离的有个，它们所围成的空间几何构型是正八面体。 （2）某离子晶体的晶胞结构如图所示，其中离子位于顶点，离子位于面心，则该晶胞中、离子的个数比为（ ） A. 1:1 B. 1:2 C. 1:3 D. 2:3 答案：C。离子位于顶点，每个顶点的离子被个晶胞共用，所以离子的个数为；离子位于面心，每个面心的离子被个晶胞共用，所以离子的个数为，则该晶胞中、离子的个数比为。 1.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】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，都是电性作用，A选项正确；金属键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性，B选项错误；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，C选项正确；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，D选项正确。 2．如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】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，而不是金属阳离子，A选项错误；金属能导热是因为自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，而不是自由电子相互碰撞，B选项错误；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，C选项正确；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，原子层之间的相对滑动变得困难，所以合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，D选项错误。 3．下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．温度越高，金属的导电性越强 B．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在 C．金属晶体中金属原子紧密堆积，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性 D．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性 【答案】C 【解析】温度越高，金属原子的热运动越剧烈，自由电子的移动受到的阻碍越大，金属的导电性越弱，A选项错误；常温下，汞是液态金属，不是以金属晶体形式存在，B选项错误；金属晶体中金属原子紧密堆积，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性，C选项正确；金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在外力作用下，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，使金属具有良好的延展性，D选项错误。 4．有关离子晶体的下列说法中不正确的是(　　) A．离子晶体在熔融状态时都能导电 B．离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度 C．离子晶体中阴、阳离子个数比为1∶1 D．氯化钠溶于水时离子键被破坏 【答案】C 【解析】离子晶体在熔融状态下能电离出自由移动的阴阳离子，所以都能导电，A选项正确；离子晶体中阴阳离子间通过离子键结合，离子键较强，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度，B选项正确；离子晶体中阴、阳离子个数比不一定为1∶1 ，如CaF₂中Ca²⁺和F⁻的个数比为1∶2，C选项错误；氯化钠溶于水时，在水分子的作用下，钠离子和氯离子之间的离子键被破坏，D选项正确。 5.自然界中的CaF₂又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF₂是离子晶体的实验是(　　) A．CaF₂难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF₂的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF₂固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF₂在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 【答案】C 【解析】难溶于水，水溶液导电性极弱不能说明CaF₂是离子晶体，因为有些分子晶体也难溶于水且水溶液导电性弱，A选项错误；熔、沸点较高，硬度较大也不能确定CaF₂是离子晶体，一些原子晶体也有这些性质，B选项错误；离子晶体在固体时不导电，但在熔融状态下能电离出自由移动的阴阳离子而导电，所以CaF₂固体不导电，但在熔融状态下可以导电，一定能说明CaF₂是离子晶体，C选项正确；在有机溶剂中的溶解度极小不能说明CaF₂是离子晶体，D选项错误。 6.下列性质适合于离子晶体的是(　　) ①熔点1 070 °C，易溶于水，水溶液能导电　 ②熔点10.31 °C，液态不导电，水溶液能导电　 ③能溶于CS₂，熔点112.8 °C，沸点444.6 °C　 ④熔点97.81 °C，质软，导电，密度0.97 g·cm⁻³ ⑤熔点－218 °C，难溶于水　 ⑥熔点3 900 °C，硬度很大，不导电　 ⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱　 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A．①⑧ B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤ 【答案】A 【解析】①熔点1 070 °C，易溶于水，水溶液能导电，符合离子晶体的特点，离子晶体熔沸点较高，在水溶液中能电离出离子而导电，①正确；②熔点10.31 °C，液态不导电，水溶液能导电，这是分子晶体的特点，②错误；③能溶于CS₂，熔点112.8 °C，沸点444.6 °C，这是分子晶体的特点，③错误；④熔点97.81 °C，质软，导电，密度0.97 g·cm⁻³，这是金属晶体的特点，④错误；⑤熔点－218 °C，难溶于水，这是分子晶体的特点，⑤错误；⑥熔点3 900 °C，硬度很大，不导电，这可能是原子晶体的特点，⑥错误；⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱，这是金属晶体的特点，⑦错误；⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电，符合离子晶体的特点，⑧正确。所以答案选A。 7.金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是(　　) 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．在锌晶体中，1个Zn²⁺只与2个自由电子存在强烈的相互作用 C．离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性 D．NaCl晶体的熔点小于MgO晶体的熔点 【答案】D 【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，而不是金属阳离子，A选项错误；在锌晶体中，一个Zn²⁺与多个自由电子存在强烈的相互作用，B选项错误；离子晶体中的化学键在受到外力作用时容易断裂，所以离子晶体没有延展性，C选项错误；MgO中离子所带电荷数比NaCl中离子所带电荷数多，离子半径比NaCl中离子半径小，所以MgO的离子键更强，熔点更高，即NaCl晶体的熔点小于MgO晶体的熔点，D选项正确。 8.铁镁合金的晶胞结构如图所示，请计算晶胞中含有的Fe、Mg原子个数分别为（ ） A．4 4 B．4 8 C．14 4 D．14 8 【答案】B 【解析】根据晶胞结构，Fe原子位于顶点和面心，顶点的原子被8个晶胞共用，面心的原子被2个晶胞共用，所以Fe原子个数为(8+6=4)；Mg原子位于体内，全部属于该晶胞，所以Mg原子个数为8。答案选B。 9.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．该晶体属于分子晶体 B．该晶胞中Zn²⁺和S²⁻数目不相等 C． Zn²⁺周围等距离且最近的S²⁻为6 D．氧化锌的熔点高于硫化锌 【答案】D 【解析】根据晶胞结构可知，该晶体是由离子构成的，属于离子晶体，A选项错误；通过计算可知该晶胞中Zn²⁺和S²⁻数目相等，B选项错误；Zn²⁺周围等距离且最近的S²⁻为4，C选项错误；氧离子半径比硫离子半径小，所以氧化锌中离子键更强，熔点更高，即氧化锌的熔点高于硫化锌，D选项正确。 10.科学家通过X射线证明，MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，下列说法错误的是（ ） A．图中的错误的是⑧ B．MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高 C．NiO晶胞中Ni和O周围等距离且最近的O和Ni分别为6、6 D．晶体中与每个O²⁻距离最近且等距离的O²⁻有6个 【答案】D 【解析】根据晶胞结构，图中⑧的位置不符合晶体结构规律，A选项正确；Mg²⁺半径比Ca²⁺半径小，所以MgO中离子键更强，熔点更高，MgO是优良的耐高温材料，B选项正确；由于MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，所以NiO晶胞中Ni和O周围等距离且最近的O和Ni分别为6、6，C选项正确；晶体中与每个O²⁻距离最近且等距离的O²⁻有12个，D选项错误。 一、影响金属键强弱的因素 金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。 （1）金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键较弱；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键较强。 （2）同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。 （3）同一主族，从上到下，金属元素原子的价电子数不变，原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。 二、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。 三、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)组成的化合物形成的晶体。 (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。 四、常见类型的离子化合物的晶体结构 （1）NaCl型晶体结构模型 ①在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。因此Na+和Cl-的配位数均为6。 ②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有12个。 （2）CsCl型晶体结构模型 ①在CsCl晶体中，每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。因此Cs+和Cl-的配位数均为8。 ②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻，每个Cl-与6个Cl-等距离相邻。 （3）CaF2晶体结构模型 ①CaF2晶体中，每个Ca2+周围同时吸引着8个F-，每个F-周围同时吸引着4个Ca2+。Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。 ②晶胞中含Ca2+：6×+8×=4个，含F-：8×1=8个。Ca2+在大立方体的顶点和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。晶胞的组成为Ca4F8。 （4）ZnS晶体结构模型 ①ZnS晶体中，每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-，每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+。因此Zn2+和S2-的配位数均为4。 ②晶胞中含Zn2+：1×4=4个，含S2-：6×+8×=4个。晶胞的组成为Zn4S4。 2．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 。 1．金属的下列性质中，不能用金属键解释的是 A．易传热 B．加工易变性但不碎 C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽 【答案】C 【解析】A．金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故A正确；B．金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属于离子之间流动，使金属不会断裂破碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故B正确；C．金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释，故C错误；D．自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收许多光并发射各种可见光，所以大部分金属为银白色，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论解释加以解释，故D正确；故选C。 2．下列关于金属晶体的叙述正确的是 A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释 B．固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Li、Na、K的熔点逐渐升高 D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样 【答案】B 【解析】A．用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释，A项错误；B．金属晶体在固态和熔融态下都能导电，其熔点由于金属的不同差异很大，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体，B项正确；C．原子半径越小，金属性越强，则Li、Na、K的熔点逐渐降低，C项错误；D．金属导电是自由电子导电，电解质溶液导电是阴阳离子导电，原理不一样，D项错误；答案选B。 3．在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中不正确的是(　　) A．Al>Mg>Ba B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Al>Mg>Na 【答案】B 【解析】电荷数：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋；而金属原子半径：r(Ba)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Li)，则A、C、D正确。B中Li>Na，Al>Na，符合题意。 4．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。下列说法正确的是    A．铁镁合金的化学式可表示为 B．晶胞中有14个铁原子 C．晶体中存在的化学键类型为共价键 D．该晶胞的质量是(表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】D 【解析】A．根据均摊法，该晶胞中，Mg个数为8，Fe个数为=4，故铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe，A错误；B．根据均摊法，该晶胞中含有Fe个数为=4，B错误；C．铁镁合金属于金属晶体，晶体中含有金属键没有共价键，C错误；D．该晶胞中含有8个Mg和4个Fe，该晶胞的质量为，D正确；故答案选D。 5．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。 6．图a～d是从NaCl或CsCl晶体结构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．a和c B．b和c C．b和d D．a和d 【答案】D 【解析】NaCl晶体是简单立方体结构，每个Na＋周围有6个Cl－，每个Cl－周围有6个Na＋；与每个Na＋等距离的Cl－有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl－等距离的6个Na＋也构成正八面体，由图可知，a和d属于从NaCl晶体中分割出来的结构图，故选D。 7．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的C存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是： A．1个Ca2＋周围距离最近且等距离的C数目为6 B．该晶体中的阴离子与F2是等电子体 C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个 【答案】C 【解析】A．根据题意可知，该晶胞不是正立方体，晶胞沿一个方向拉长，所以可以看做是一个底面为正方形的长方体，以体心Ca2+为例，与其距离最近且相等的为与钙离子在同一平面上且位于面心的4个，故A错误；B．含价电子总数为2×4+2=10，F2的价电子总数为14，二者价电子数不同，不是等电子体，故B错误；C．6.4gCaC2为0.1mol，CaC2晶体中阴离子为，则含阴离子0.1mol，故C正确；D．以底面为例，底面为正方形，所以与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有4个，由于是长方体，所以只有这4个，故D错误；故答案为C。 8．下列离子晶体的立体构型示意图，如下图所示。 (1)以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式。 A．________，B．________，C．________，D．________。 (2)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的立体结构。 ①FeS2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a cm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是________g·cm－3。 【答案】(1)③④①②⑥⑤　(2)MN　MN2　MN2　MN　(3)①离子键、非极性共价键　② 【解析】(1)A．M位于顶点，数目为4×＝，N位于顶点，数目为4×＝，微粒数目为1∶1，即化学式为MN；B．M分别位于晶胞的体心和顶点位置，体心占1个，顶点占8×＝1个，共2个，N分别位于面上和体内，面上4×＝2个，体内2个，共4个，即晶胞中两种微粒数目之比为1∶2，化学式为MN2；C.M位于顶点，数目为4×＝，N位于体心，数目为1，化学式为MN2；D.M位于顶点，数目为8×＝1，N位于体心，数目为1，化学式为MN。 (2)①根据FeS2晶体的晶体结构可知，晶体中阳离子与阴离子个数比为1∶1，所以晶体中存在亚铁离子与S，亚铁离子与S之间是离子键，S中存在非极性共价键，所以晶体中存在离子键和(非极性)共价键。②晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm，所以晶胞的体积为a3 cm3，晶胞中含有阴阳离子个数都是，所以晶体的密度为ρ＝× g·cm－3＝g·cm－3。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $