第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 讲义-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第三节 金属晶体与离子晶体 知识1 金属键与金属晶体☆☆ 1.金属键☆ 项目 内容 金属键定义 金属单质晶体中原子间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用 （1）成键粒子：金属阳离子和自由电子 （2）成键条件：金属单质或合金 本质 金属原子的价层电子受原子核的束缚比较弱，价层电子容易脱离原子核的束缚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”。“电子气”使得金属阳离子和自由电子之间形成强烈的相互作用，这一理论称为“电子气理论”。 图3.3-1 金属的电子气理论示意图 特征 无方向性和饱和性，而共价键既有方向性又有饱和性。 影响因素 （1）金属阳离子所带电荷数。（2）金属阳离子半径的大小。 电荷数越多，半径越小，金属键就越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2.金属晶体☆ 项目 内容 定义 金属原子之间通过金属键形成的晶体。 结构特点 构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。 熔、沸点 金属键越强、熔沸点越高。 “电子气理论”对金属性质的解释 导电性：在外加电场的作用下，“电子气”会发生定向移动，便形成了电流，所以金属容易导电。 导热性：“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。 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，弥漫在金属原子之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，仍可以保持这种相互作用，因此金属即使在外力作用下发生形变，也不易断裂，具有良好的延展性，如下图。 · 例题 考点：金属键的涵义 1．（2026春•同步）下列叙述错误的是（　　） A．离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性 B．非金属元素间可以形成离子化合物 C．配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对 D．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 考点：金属键与金属的物理性质的关系 2．（2025春•广州期中）在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高．由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是（　　） A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞Li C．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al 考点：金属晶体的基本堆积模型 3．（2025春•越秀区校级期末）观察下列模型，判断下列说法错误的是（　　） 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．物质的量相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1：1 B．SiO2晶体中Si和Si—O键个数比为1：4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 知识2 离子晶体（ionic crystal）☆☆ 1.离子键☆ 项目 内容 离子键定义 离子键是一种经典作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的核之间的引力和两种离子的核之间以及电子之间的斥力等作用 影响因素 离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强 特征 无方向性和饱和性 2.离子晶体☆ 项目 内容 定义 由阴、阳离子相互作用而形成的晶体 结构特点 （1） 构成粒子：阴、阳离子 （2） 作用力：离子键 物理性质 熔、沸点：较高的熔、沸点和难挥发性，离子键越强，熔、沸点越高。 硬度：硬而脆，离子键越强，硬度越大。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：固体不导电，但熔融或溶于水后能导电。 溶解性：多数易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、苯、CCl4）中。 延展性：无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结构不稳定，所以离子晶体无延展性。 常见的离子晶体 NaCl CsCl 晶胞示意图 结构特点 （1） 每个Na+周围最邻近的Cl-有6个；每个Cl-周围最邻近的Na+有6个； （2） 每个Na+周围最邻近的Na+有12个；每个Cl-周围最邻近的Cl-有12个； （1） 每个Cs+周围最邻近的Cl-有8个；每个Cl-周围最邻近的Cs+有8个； （2）每个Cs+周围最邻近的Cs+有6个；每个Cl-周围最邻近的Cl-有6个； 晶胞中所含离子数 Na+ 为4；Cl- 为4 Cs+ 为1；Cl- 为1 · 例题 考点：离子化合物的结构特征与性质 4．（2025秋•广东校级期末）下列物质中，含有离子键的是（　　） A．H2 B．HCl C．NaCl D．CO2 考点：常见离子晶体的结构 5．（2025春•广州期中）碱金属氯化物是典型的离子化合物，NaCl和CsCl的晶胞结构如图所示。其中的碱金属离子能够与冠醚形成超分子。 下列说法不正确的是（　　） A．NaCl晶胞中a为Na+ B．CsCl晶体中Cs+周围紧邻8个Cl﹣ C．碱金属离子与冠醚通过离子键形成超分子 D．不同空穴尺寸的冠醚可以对不同碱金属离子进行识别 考点：离子晶体的物理性质 6．（2025春•顺德区校级月考）下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是（　　） A．熔点很高且熔化时能导电 B．能溶于水，且水溶液能导电 C．固态时不导电而熔化时能导电 D．有固定熔点且晶态时表现各向异性 知识3 过渡晶体与混合型晶体☆☆ 1.过渡晶体☆ 项目 内容 定义 粒子间作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能介于共价晶体、金属晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体（事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类型晶体之间的过渡晶体）。 形成 以化学键占物质的百分数为准，偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质与纯粹的离子晶体接近，因而通常当做离子晶体来处理，如Na2O等。离子键的百分数占62%，同理当共价键来处理如Al2O3离子键的百分数占41%、SiO2离子键的百分数占33%等。 特征 （1）化学键处于某两种键型之间（产生过渡晶体的根本原因），不纯粹属于某一种键型。 （2）离子键百分数越大（即电负性差值越大）越偏向离子晶体，（即电负性差值越小）越偏向分子晶体。 表3-4 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数% 62 50 41 33 2.混合型晶体☆ 项目 内容 定义 晶体内可能同时存在若干种不同的作用力，具有两种或两种以上的晶体的结构和性质，这类晶体成为混合型成晶体。 典型的混合型晶体—石墨 （1）石墨晶体的晶体类型 石墨晶体中的二维平面结构 石墨的层状结构 石墨结构中未参与杂化的p轨道 图3.3-2 石墨的结构模型 （2）结构特点—层状结构 ①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键（σ）结合，形成平面六元并环结构。 ②层与层之间靠范德华力维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子与3个碳原子相连，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 （3）晶体类型：既有共价键，又有类似于金属键那样的作用力，还有范德华力，兼有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征。 （4）物理性质 ①导电性、导热性：石墨晶体中，形成大键的电子可以在整个碳原子平面中运动，相当于金属晶体中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能够导电、导热，并且导电性只能沿石墨平面的方向，这也是晶体各向异性的表现。 ②润滑性：石墨层间作用力为范德华力，作用力较弱，层与层之间可以相对滑动，使之具有润滑性，因此可作润滑剂。 ③石墨的熔、沸点很高，石墨的熔点比金刚石还高。 · 例题 考点：过渡晶体与混合型晶体 7．（2026春•同步）下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是（　　） A．金刚石 B．CsCl C．Al2O3 D．KF 知识4 晶体的比较☆☆ 晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 混合型晶体 （石墨为例） 构成晶体的粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 原子 粒子间的作用 分子间作用力（范德华力或氢键） 共价键 金属键 离子键 共价键、范德华力 物理性质 熔、沸点 较低 很高 差别较大（汞常温下为液态，钨熔点为3410℃） 较高 很高 硬度 较小 很大 差别较大 略硬而脆 质软 导电性 不良导体（部分溶于水发生电离后导电） 不良导体（个别为半导体） 良导体 不良导体（熔融或溶于水导电） 导电 导热性 不良 不良 良好 不良 良好 延展性 差 差 优良 差 差 溶解性 相似相溶 一般不溶 一般不溶于水，少数与水反应 多数易溶 不溶 机械加工性 不良 不良 优良 不良 不良 影响晶体性质的因素 分子间作用力、相对分子质量大小 共价键的强弱、键长、键能、原子的半径 金属键的强弱、自由电子的多少、半径大小 离子键的强弱、离子的半径和电荷 分子间作用力、相对分子质量大小 实例 干冰、白磷 金刚石、碳化硅 金属单质、合金 NaCl、CsCl C 拓展补充 项目 内容 晶体 原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律周期性排列构成的固体物质。 分类 单晶体、多晶体、非晶体的比较 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 宏观特点 原子规则排列，有空间周期性 大尺度有规则，小尺度无规则 原子不规则排列，无空间周期性 图示 单晶体 多晶体 非晶体 晶格能 （1）定义：在反应时1mol离子化合物中的阴、阳离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量．或破坏1mol晶体，使它变成完全分离的气态自由离子所需要消耗的能量。 （2）影响因素：①离子半径：阴阳离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，例如，随着卤离子半径增大，卤化物的晶格能降低； ②离子电荷：离子电荷越多，离子键越强，晶格能越大； ③电子构型：Cu+和Na+半径相近、离子电荷相同，但Cu+是18电子构型，对阴离子会产生极化作用，因此晶格能：Cu2S＜Na2S． （3）应用：判断晶体的稳定性．晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定。 · 例题 考点：晶格能的应用 8．（2017春•濠江区校级月考）下列关于晶体性质的叙述中，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 考点：用晶格能的大小衡量离子晶体中离子键的强弱 9．（2026•中山模拟）1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献． （1）科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表： 晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/（kJ•mol﹣1） 786 715 3 401 四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是　 　 ． （2）科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如图1，其中配位键和氢键均采用虚线表示． ①写出基态Cu原子的核外电子排布式　 　 ； 金属铜采用图2中　 　 （填字母代号）堆积方式． ②水分子间存在氢键，请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响：　 　 ③SO42﹣的空间构型是　 　 ． （3）下列哪个系列的排列顺序正好是电负性减小的顺序？　 　 A．K、Na、Li 　B．O、Cl、H 　C．As、P、H　 D．三者都是． 考点：晶体熔沸点的比较 10．（2025春•广州校级期中）下列熔点比较正确的是（　　） A．金属锂＜金属钠＜金属钾 B．＞ C．新戊烷＞异戊烷＞正戊烷 D．H2O＞CH4＞SiO2 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 11．（2025秋•广东校级月考）下列有关物质结构、性质的说法正确的是（　　） A．图1中，18﹣冠﹣6中O原子（灰球）通过离子键与K+作用 B．图2物质相较NaBF，摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的σ键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣ 考点：不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别 12．（2026•江门模拟）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象对应的微观解释错误的是（　　） 选项 宏观现象 微观解释 A 钾和钠的焰色不同 钾和钠的原子结构不同，电子跃迁时能量变化不同 B 氯化钠晶体的熔点高于氯化铝晶体 氯化钠的离子键键能大于氯化铝的离子键键能 C 石墨润滑齿轮链条 石墨层间的作用力是范德华力，相对较弱 D 水结成冰，体积变大 氢键的作用使得水分子排列成规则的晶体结构，水分子间距变大 A．A B．B C．C D．D · 近5年高考真题 考点：离子化合物的结构特征与性质 1．（2021•江苏）反应Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O可用于制备含氯消毒剂。下列说法正确的是（　　） A．Cl2是极性分子 B．NaOH的电子式为 C．NaClO既含离子键又含共价键 D．Cl﹣与Na+具有相同的电子层结构 考点：晶体熔沸点的比较（共3小题） 2．（2022•天津）下列物质沸点的比较，正确的是（　　） A．CH4＞C2H6 B．HF＞HCl C．H2S＞H2Se D．＞CH3CH2CH2CH3 3．（2022•浙江）（1）两种有机物的相关数据如下表： 物质 HCON（CH3）2 HCONH2 相对分子质量 73 45 沸点/℃ 153 220 HCON（CH3）2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是 　 　 。 （2）四种晶体的熔点数据如下表： 物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3 熔点/℃ ﹣183 ﹣90 ﹣127 ＞1000 CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是 　 　 。 4．（2021•浙江）（1）已知3种原子晶体的熔点数据如下表： 金刚石 碳化硅 晶体硅 熔点/℃ ＞3550 2600 1415 金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是 　 　 . （2）提纯含有少量氯化钠的甘氨酸样品：将样品溶于水，调节溶液的pH使甘氨酸结晶析出，可实现甘氨酸的提纯。其理由是 　 　 . 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 5．（2025•安徽）以下研究文物的方法达不到目的的是（　　） A．用14C断代法测定竹简的年代 B．用X射线衍射法分析玉器的晶体结构 C．用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类 D．用红外光谱法测定古酒中有机分子的相对分子质量 考点：不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别 6．（2025•河北）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是（　　） 选项 宏观现象 微观解释 A 氮气稳定存在于自然界中 氮分子中存在氮氮三键，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 离子晶体中离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 A．A B．B C．C D．D 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属晶体与离子晶体 知识1 金属键与金属晶体☆☆ 1.金属键☆ 项目 内容 金属键定义 金属单质晶体中原子间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用 （1）成键粒子：金属阳离子和自由电子 （2）成键条件：金属单质或合金 本质 金属原子的价层电子受原子核的束缚比较弱，价层电子容易脱离原子核的束缚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”。“电子气”使得金属阳离子和自由电子之间形成强烈的相互作用，这一理论称为“电子气理论”。 图3.3-1 金属的电子气理论示意图 特征 无方向性和饱和性，而共价键既有方向性又有饱和性。 影响因素 （1）金属阳离子所带电荷数。（2）金属阳离子半径的大小。 电荷数越多，半径越小，金属键就越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2.金属晶体☆ 项目 内容 定义 金属原子之间通过金属键形成的晶体。 结构特点 构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。 熔、沸点 金属键越强、熔沸点越高。 “电子气理论”对金属性质的解释 导电性：在外加电场的作用下，“电子气”会发生定向移动，便形成了电流，所以金属容易导电。 导热性：“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。 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，弥漫在金属原子之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，仍可以保持这种相互作用，因此金属即使在外力作用下发生形变，也不易断裂，具有良好的延展性，如下图。 · 例题 考点：金属键的涵义 1．（2026春•同步）下列叙述错误的是（　　） A．离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性 B．非金属元素间可以形成离子化合物 C．配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对 D．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 【解答】解：A．离子键通过阴阳离子之间的相互作用形成，离子键没有方向性和饱和性，共价键是原子之间通过共用电子对形成，所以共价键有方向性和饱和性，故A正确； B．非金属元素间可以形成离子键，如氯化铵是由铵根离子和氯离子形成的离子键，含有三种元素，故B正确； C．配位键在形成时，含有孤电子对的原子提供电子、含有空轨道的原子提供轨道，二者形成配位键，有一方未提供电子，故C错误； D．金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，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，相互作用包含吸引力和排斥力，故D正确； 故选：C。 考点：金属键与金属的物理性质的关系 2．（2025春•广州期中）在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高．由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是（　　） A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞Li C．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al 【解答】解：A．Al的价电子比Mg多，半径比Mg小，所以Al 的熔点比Mg高，故A错误； B．因K、Na的电荷相同，钠原子半径＞Li原子半径，则熔点为Na＜Li，故B错误； C．Al的价电子比Mg多，半径比Mg小，所以Al 的熔点比Mg高，Ca的价电子与Mg相等，半径比Mg大，所以Ca 的熔点比Mg低，故C正确； D．Al的价电子比Mg多，半径比Mg小，所以Al 的熔点比Mg高，故D错误； 故选：C。 考点：金属晶体的基本堆积模型 3．（2025春•越秀区校级期末）观察下列模型，判断下列说法错误的是（　　） 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．物质的量相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1：1 B．SiO2晶体中Si和Si—O键个数比为1：4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 【解答】解：A．把中Si原子换为C原子就得到金刚石晶胞结构，所以金刚石和碳化硅结构相似，物质的量相同的金刚石和碳化硅的原子个数比为1：2，则原子数相同的金刚石和碳化硅共价键个数之比为1：2，故A错误； B．在SiO2晶体中，每个Si原子与相邻的4个O原子形成Si—O共价键，故Si原子与Si—O共价键个数比为1：4，故B正确； C．在石墨烯中，每个C原子与相邻的3个C原子形成共价键，每个C原子为相邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为62，因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1，故C正确； D．C60分子之间只有范德华力，所以晶体是分子密堆积，故D正确； 故选：A。 知识2 离子晶体（ionic crystal）☆☆ 1.离子键☆ 项目 内容 离子键定义 离子键是一种经典作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的核之间的引力和两种离子的核之间以及电子之间的斥力等作用 影响因素 离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强 特征 无方向性和饱和性 2.离子晶体☆ 项目 内容 定义 由阴、阳离子相互作用而形成的晶体 结构特点 （1） 构成粒子：阴、阳离子 （2） 作用力：离子键 物理性质 熔、沸点：较高的熔、沸点和难挥发性，离子键越强，熔、沸点越高。 硬度：硬而脆，离子键越强，硬度越大。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：固体不导电，但熔融或溶于水后能导电。 溶解性：多数易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、苯、CCl4）中。 延展性：无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结构不稳定，所以离子晶体无延展性。 常见的离子晶体 NaCl CsCl 晶胞示意图 结构特点 （1） 每个Na+周围最邻近的Cl-有6个；每个Cl-周围最邻近的Na+有6个； （2） 每个Na+周围最邻近的Na+有12个；每个Cl-周围最邻近的Cl-有12个； （1） 每个Cs+周围最邻近的Cl-有8个；每个Cl-周围最邻近的Cs+有8个； （2）每个Cs+周围最邻近的Cs+有6个；每个Cl-周围最邻近的Cl-有6个； 晶胞中所含离子数 Na+ 为4；Cl- 为4 Cs+ 为1；Cl- 为1 · 例题 考点：离子化合物的结构特征与性质 4．（2025秋•广东校级期末）下列物质中，含有离子键的是（　　） A．H2 B．HCl C．NaCl D．CO2 【解答】解：A．H2中只有H﹣H共价键，故A不选； B．HCl中只有H﹣Cl共价键，故B不选； C．NaCl中钠离子与氯离子以离子键结合，故C选； D．CO2中只有C、O之间的共价键，故D不选； 故选：C。 考点：常见离子晶体的结构 5．（2025春•广州期中）碱金属氯化物是典型的离子化合物，NaCl和CsCl的晶胞结构如图所示。其中的碱金属离子能够与冠醚形成超分子。 下列说法不正确的是（　　） A．NaCl晶胞中a为Na+ B．CsCl晶体中Cs+周围紧邻8个Cl﹣ C．碱金属离子与冠醚通过离子键形成超分子 D．不同空穴尺寸的冠醚可以对不同碱金属离子进行识别 【解答】解：A．NaCl晶胞中原子半径Na+小于Cl﹣，a为Na+，故A正确； B．CsCl晶体属于体心立方，Cs+周围紧邻8个Cl﹣，故B正确； C．冠醚与碱金属离子络合形成超分子，碱金属离子与冠醚之间不是离子键，故C错误； D．由于不同碱金属离子的半径不同，不同空穴尺寸的冠醚可以对不同碱金属离子进行识别，故D正确； 故选：C。 考点：离子晶体的物理性质 6．（2025春•顺德区校级月考）下列性质中，能充分说明某晶体一定是离子晶体的是（　　） A．熔点很高且熔化时能导电 B．能溶于水，且水溶液能导电 C．固态时不导电而熔化时能导电 D．有固定熔点且晶态时表现各向异性 【解答】解：A.熔点很高且熔化时能导电的可能是金属晶体，如金属钨，故A不选； B.某些分子晶体能溶于水且水溶液能导电，如HCl，不一定是离子晶体，故B不选； C.固态时不导电，说明固态时无自由移动的离子或电子，即不是金属晶体，但熔化后能导电，说明熔化后有自由移动的离子或电子，则一定是离子晶体，故C选； D.单晶体均有各向异性和固定的熔点，故有固定熔点且晶态时表现各向异性的不一定是离子晶体，故D不选； 故选：C。 知识3 过渡晶体与混合型晶体☆☆ 1.过渡晶体☆ 项目 内容 定义 粒子间作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能介于共价晶体、金属晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体（事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类型晶体之间的过渡晶体）。 形成 以化学键占物质的百分数为准，偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质与纯粹的离子晶体接近，因而通常当做离子晶体来处理，如Na2O等。离子键的百分数占62%，同理当共价键来处理如Al2O3离子键的百分数占41%、SiO2离子键的百分数占33%等。 特征 （1）化学键处于某两种键型之间（产生过渡晶体的根本原因），不纯粹属于某一种键型。 （2）离子键百分数越大（即电负性差值越大）越偏向离子晶体，（即电负性差值越小）越偏向分子晶体。 表3-4 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数% 62 50 41 33 2.混合型晶体☆ 项目 内容 定义 晶体内可能同时存在若干种不同的作用力，具有两种或两种以上的晶体的结构和性质，这类晶体成为混合型成晶体。 典型的混合型晶体—石墨 （1）石墨晶体的晶体类型 石墨晶体中的二维平面结构 石墨的层状结构 石墨结构中未参与杂化的p轨道 图3.3-2 石墨的结构模型 （2）结构特点—层状结构 ①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键（σ）结合，形成平面六元并环结构。 ②层与层之间靠范德华力维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子与3个碳原子相连，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 （3）晶体类型：既有共价键，又有类似于金属键那样的作用力，还有范德华力，兼有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征。 （4）物理性质 ①导电性、导热性：石墨晶体中，形成大键的电子可以在整个碳原子平面中运动，相当于金属晶体中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能够导电、导热，并且导电性只能沿石墨平面的方向，这也是晶体各向异性的表现。 ②润滑性：石墨层间作用力为范德华力，作用力较弱，层与层之间可以相对滑动，使之具有润滑性，因此可作润滑剂。 ③石墨的熔、沸点很高，石墨的熔点比金刚石还高。 · 例题 考点：过渡晶体与混合型晶体 7．（2026春•同步）下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是（　　） A．金刚石 B．CsCl C．Al2O3 D．KF版权所有 【解答】解：金刚石为典型的共价晶体，氯化铯、氟化钾为典型的离子晶体，而氧化铝中离子键率只有41%，最能体现过度晶体的结构与性质， 故选：C。 知识4 晶体的比较☆☆ 晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 混合型晶体 （石墨为例） 构成晶体的粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 原子 粒子间的作用 分子间作用力（范德华力或氢键） 共价键 金属键 离子键 共价键、范德华力 物理性质 熔、沸点 较低 很高 差别较大（汞常温下为液态，钨熔点为3410℃） 较高 很高 硬度 较小 很大 差别较大 略硬而脆 质软 导电性 不良导体（部分溶于水发生电离后导电） 不良导体（个别为半导体） 良导体 不良导体（熔融或溶于水导电） 导电 导热性 不良 不良 良好 不良 良好 延展性 差 差 优良 差 差 溶解性 相似相溶 一般不溶 一般不溶于水，少数与水反应 多数易溶 不溶 机械加工性 不良 不良 优良 不良 不良 影响晶体性质的因素 分子间作用力、相对分子质量大小 共价键的强弱、键长、键能、原子的半径 金属键的强弱、自由电子的多少、半径大小 离子键的强弱、离子的半径和电荷 分子间作用力、相对分子质量大小 实例 干冰、白磷 金刚石、碳化硅 金属单质、合金 NaCl、CsCl C 拓展补充 项目 内容 晶体 原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律周期性排列构成的固体物质。 分类 单晶体、多晶体、非晶体的比较 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 宏观特点 原子规则排列，有空间周期性 大尺度有规则，小尺度无规则 原子不规则排列，无空间周期性 图示 单晶体 多晶体 非晶体 晶格能 （1）定义：在反应时1mol离子化合物中的阴、阳离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量．或破坏1mol晶体，使它变成完全分离的气态自由离子所需要消耗的能量。 （2）影响因素：①离子半径：阴阳离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，例如，随着卤离子半径增大，卤化物的晶格能降低； ②离子电荷：离子电荷越多，离子键越强，晶格能越大； ③电子构型：Cu+和Na+半径相近、离子电荷相同，但Cu+是18电子构型，对阴离子会产生极化作用，因此晶格能：Cu2S＜Na2S． （3）应用：判断晶体的稳定性．晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定。 · 例题 考点：晶格能的应用 8．（2017春•濠江区校级月考）下列关于晶体性质的叙述中，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 【解答】解：A、晶体在固态时不具有自发性，能够自发地呈现规则的多面体外形，故A正确； B、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B错误； C、构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，则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，故C正确； D、由于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，具有特定的方向性，故D正确； 故选：B。 考点：用晶格能的大小衡量离子晶体中离子键的强弱 9．（2026•中山模拟）1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献． （1）科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表： 晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/（kJ•mol﹣1） 786 715 3 401 四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是　MgO＞CaO＞NaCl＞KCl　 ． （2）科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如图1，其中配位键和氢键均采用虚线表示． ①写出基态Cu原子的核外电子排布式　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 ； 金属铜采用图2中　C　 （填字母代号）堆积方式． ②水分子间存在氢键，请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响：　水的熔、沸点较高，结冰时密度减小　 ③SO42﹣的空间构型是　正四面体　 ． （3）下列哪个系列的排列顺序正好是电负性减小的顺序？　B　 A．K、Na、Li 　B．O、Cl、H 　C．As、P、H　 D．三者都是． 【解答】解：（1）离子半径Mg2+＜Na+＜O2﹣＜Ca2+＜Cl﹣；离子电荷数Na+＝Cl﹣＜O2﹣＝Mg2+＝Ca2+，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔沸点越高，则有NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl， 故答案为：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl； （2）①Cu的原子序数为29，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，Cu为最密堆积，配位数为12，C符合， 故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；C； ②氢键较一般分子间作用力强，所以水的熔、沸点较高，由于氢键具有方向性，结冰时，氢键增多，体积增大，密度减小，故答案为：水的熔、沸点较高，结冰时密度减小； ③SO42﹣中中心原子S的价层电子对为4，孤电子对数为0，为正四面体结构， 故答案为：正四面体； （3）A．同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减弱，则电负性K＜Na＜Li，故A错误； B．电负性：O＞Cl＞H，故B正确； C．电负性H＜As＜P，故C错误； 故答案为：B． 考点：晶体熔沸点的比较 10．（2025春•广州校级期中）下列熔点比较正确的是（　　） A．金属锂＜金属钠＜金属钾 B．＞ C．新戊烷＞异戊烷＞正戊烷 D．H2O＞CH4＞SiO2 【解答】解：A．锂、钠、钾均为金属晶体，且原子半径：金属锂＜金属钠＜金属钾；导致锂、钠、钾中的金属键键能依次减小，故熔点：金属锂＞金属钠＞金属钾，故A错误； B．邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，分子间作用力较弱，对羟基苯甲酸分子间可形成氢键，增强分子间作用力，故熔点：＞，故B正确； C．正戊烷、异戊烷和新戊烷为同分异构体，均形成分子晶体，则支链越多熔点越低，故熔点：新戊烷＜异戊烷＜正戊烷，故C错误； D．SiO2形成共价晶体，H2O和CH4形成分子晶体，且H2O中存在分子间氢键，导致熔点升高，故熔点：SiO2＞H2O＞CH4，故D错误； 故选：B。 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 11．（2025秋•广东校级月考）下列有关物质结构、性质的说法正确的是（　　） A．图1中，18﹣冠﹣6中O原子（灰球）通过离子键与K+作用 B．图2物质相较NaBF，摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的σ键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣ 【解答】解：A．图1中冠醚和钾离子之间存在配位键，不存在离子键，故A错误； B．图2中阳离子基团较大，离子键较弱，所以晶格能较小，熔沸点较低，则图B物质相较NaBF4更低的熔沸点，故B错误； C．图2中，阳离子中含有19个σ键，阴离子中含有4个σ键，σ键个数比为19：4，故C错误； D．图3中，该结构的最小重复单位如图，最小重复单位中Si原子个数为4+46，O原子个数为14+617，O元素化合价为﹣2价、Si元素化合价为+4价，则（Si6O17）整体化合价为﹣10，所以该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣，故D正确； 故选：D。 考点：不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别 12．（2026•江门模拟）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象对应的微观解释错误的是（　　） 选项 宏观现象 微观解释 A 钾和钠的焰色不同 钾和钠的原子结构不同，电子跃迁时能量变化不同 B 氯化钠晶体的熔点高于氯化铝晶体 氯化钠的离子键键能大于氯化铝的离子键键能 C 石墨润滑齿轮链条 石墨层间的作用力是范德华力，相对较弱 D 水结成冰，体积变大 氢键的作用使得水分子排列成规则的晶体结构，水分子间距变大 A．A B．B C．C D．D 【解答】解：A．钾和钠原子结构不同，电子跃迁的能量变化不同，对应焰色不同，故A正确； B．氯化铝是共价化合物，属于分子晶体；氯化钠熔点更高的原因是氯化钠为离子晶体，熔化需要破坏较强的离子键，而氯化铝熔化只需破坏较弱的分子间作用力，故B错误； C．石墨为层状结构，层与层之间的作用力是较弱的范德华力，易发生相对滑动，因此可用于润滑齿轮链条，故C正确； D．由于氢键具有方向性，水结成冰时，氢键的作用使水分子排列为规则的晶体结构，分子间空隙增大，因此体积变大，故D正确； 故选：B。 · 近5年高考真题 考点：离子化合物的结构特征与性质 1．（2021•江苏）反应Cl2+2NaOH＝NaClO+NaCl+H2O可用于制备含氯消毒剂。下列说法正确的是（　　） A．Cl2是极性分子 B．NaOH的电子式为 C．NaClO既含离子键又含共价键 D．Cl﹣与Na+具有相同的电子层结构 【解答】解：A．该分子正负电荷中心重合，为非极性分子，故A错误； B．NaOH中含有离子键，其电子式为，故B错误； C．NaClO中钠离子和次氯酸根离子之间存在离子键，次氯酸根离子之间Cl﹣O原子之间存在共价键，该物质中含有离子键和共价键，故C正确； D．氯离子核外有3个电子层、钠离子核外有2个电子层，二者电子层结构不同，故D错误； 故选：C。 考点：晶体熔沸点的比较（共3小题） 2．（2022•天津）下列物质沸点的比较，正确的是（　　） A．CH4＞C2H6 B．HF＞HCl C．H2S＞H2Se D．＞CH3CH2CH2CH3 【解答】解：A．烷烃的相对分子质量越大，沸点越高，则CH4＜C2H6，故A错误； B．含有氢键的物质相对无氢键的物质，沸点较高，HF含有氢键，HCl不含有，沸点HF＞HCl，故B正确； D．相对分子质量越大，范德华力越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，故H2Se＞H2S，故C错误； D．同分异构体中，支链越多，沸点越低，则CH3CH2CH2CH3＞，故D错误； 故选：B。 3．（2022•浙江）（1）两种有机物的相关数据如下表： 物质 HCON（CH3）2 HCONH2 相对分子质量 73 45 沸点/℃ 153 220 HCON（CH3）2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是 　HCON（CH3）2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低　 。 （2）四种晶体的熔点数据如下表： 物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3 熔点/℃ ﹣183 ﹣90 ﹣127 ＞1000 CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是 　CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大　 。 【解答】解：（1）能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，分子间作用力的能量小于氢键，HCON（CH3）2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低， 故答案为：HCON（CH3）2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低； （2）共价晶体熔沸点较高，分子晶体熔沸点较低，CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大， 故答案为：CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。 4．（2021•浙江）（1）已知3种原子晶体的熔点数据如下表： 金刚石 碳化硅 晶体硅 熔点/℃ ＞3550 2600 1415 金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是 　原子半径C＜Si，键能C﹣C＞Si﹣Si　 . （2）提纯含有少量氯化钠的甘氨酸样品：将样品溶于水，调节溶液的pH使甘氨酸结晶析出，可实现甘氨酸的提纯。其理由是 　当调节溶液pH至甘氨酸主要以两性离子的形态存在时（即等电点，此时两性离子间相互吸引力最大），溶解度最小　 . 【解答】解：（1）原子晶体中，原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高，原子半径C＜Si（或键长C﹣C＜Si﹣Si），键能C﹣C＞Si﹣Si，金刚石熔点比晶体硅熔点高， 故答案为：原子半径C＜Si（或键长C﹣C＜Si﹣Si），键能C﹣C＞Si﹣Si； （2）调节溶液的pH，甘氨酸主要以两性离子的形态存在时（即等电点，此时两性离子间相互吸引力最大），溶解度最小，可以从溶剂中析出以除去溶剂中的氯化钠， 故答案为：当调节溶液pH至甘氨酸主要以两性离子的形态存在时（即等电点，此时两性离子间相互吸引力最大），溶解度最小。 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 5．（2025•安徽）以下研究文物的方法达不到目的的是（　　） A．用14C断代法测定竹简的年代 B．用X射线衍射法分析玉器的晶体结构 C．用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类 D．用红外光谱法测定古酒中有机分子的相对分子质量 【解答】解：A．14C的半衰期约为5730年左右，根据测定14C的剩余含量以及的它的半衰期，可以计算出文物的年代，故A正确； B．X射线衍射法可测定晶体的结构，故可用X射线衍射法分析玉器的晶体结构，故B正确； C．原子光谱可鉴定元素种类，故用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类，故C正确； D．用红外光谱法测定有机物中含有的官能团，测定古酒中有机分子的相对分子质量是用质谱法进行测定，故D错误； 故选：D。 考点：不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别 6．（2025•河北）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是（　　） 选项 宏观现象 微观解释 A 氮气稳定存在于自然界中 氮分子中存在氮氮三键，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 离子晶体中离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 A．A B．B C．C D．D 【解答】解：A.由于N2分子结构式为N≡N，分子中存在氮氮三键，该共价键键能大，断键需要较多能量，所以常温下化学性质稳定，很难与其他物质反应，可稳定存在于自然界中，故A正确； B.苯分子中不存在单双键交替的结构，而是形成了稳定的大π键，所以苯不能与溴发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色，故B正确； C.水晶为SiO2晶体，为共价晶体，由Si原子和O原子通过共价键在三维空间里周期性有序排列而成，呈现规则的多面体外形，故C正确； D.NaCl属于离子晶体，微粒间作用力为离子键，熔点高，而AlCl3属于分子晶体，相邻分子间只存在范德华力，熔点低，AlCl3熔点低于NaCl，是因为晶体类型不一样，故D错误。 故选：D。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $