1、第三节第三节 金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体 第第 1 1 课时课时 金属键与金属晶体金属键与金属晶体 离子晶体离子晶体 基础巩固 1.金属键的实质是( ) A.自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B.金属原子与金属原子间的相互作用 C.金属阳离子与阴离子的吸引力 D.自由电子与金属原子之间的相互作用 答案 A 2.下列四种叙述，可能为金属晶体性质的是( ) A.由分子间作用力结合而成，熔点低 B.固体或熔融后易导电，熔点在 1 000 左右 C.由共价键结合成网状结构，熔点高 D.固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 解析 由分子间作用力结合而成，熔点低是分子晶体的性质，A 错；固体能导
2、电 是金属晶体的特性，B 对，D 错；由共价键结合成网状结构，熔点高为共价晶体 的性质，C 错。 答案 B 3.物质结构理论推出：金属晶体中金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用叫 金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。据研究表明，一般地， 金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是 ( ) A.镁的硬度大于铝 B.镁的熔、沸点低于钙 C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔、沸点低于钾 解析 Mg 的半径大于 Al 的半径，且价电子数小于 Al 的，所以金属键的强弱应 为 MgAl， A 项错； 而 Mg 与 Ca 为同一主族元素， 价电子数相同， 半径 Mg
3、Ca，B 项错；Ca 与 K 同周期，原子半径 KCa，价电子数 CaK，故金属键强弱 CaK，D 项错。 答案 C 4.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.MgAlCa B.AlNaLi C.AlMgCa D.MgBaAl 解析 金属原子的价电子数：AlMgCaBaLiNa，金属阳离子的半径： r(Ba2 )r(Ca2)r(Na)r(Mg2)r(Al3)r(Li)，则 C 正确。 答案 C 5.下列有关金属的说法正确的是( ) A.金属原子的核外电子
4、在金属晶体中都是自由电子 B.金属导电的实质是金属阳离子在外电场作用下的定向移动 C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强 D.温度越高，金属的电阻越大，导电性越弱 解析 因金属的价电子受原子核的吸引小，则金属原子中的价电子在晶体中为自 由电子，故 A 错误；金属导电的实质是自由电子定向移动而产生电流的结果，故 B 错误；金属原子在化学变化中失去电子越容易，其还原性越强，与失电子的多 少无关，故 C 错误；温度越高，金属的电阻越大，导电性越弱，故 D 正确。 答案 D 6.下列叙述正确的是( ) A.离子晶体中一定含有活泼金属阳离子 B.离子晶体都是化合物 C.固态不导电、溶于水
5、能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体 D.离子晶体一般都具有较低的熔点 解析 离子晶体中不一定含金属阳离子，如 NH4Cl；固体不导电、溶于水能导电 的也可能是分子晶体，如 AlCl3；离子晶体熔点有的较低如离子液体，有的较高。 答案 B 7.根据下列实验事实，能确定某晶体一定是离子晶体的是( ) A.晶体熔点达 2 500 B.晶体不导电，溶于水导电 C.晶体不导电，熔融能导电 D.温度越高，溶解度越大 答案 C 8.如图所示，在氯化钠晶胞中，与每个 Na 等距离且最近的几个 Cl所围成的空间 结构为( ) A.十二面体 B.正八面体 C.正六面体 D.正四面体 解析 处在中心位置上的
6、 Na 被 6 个等距离且最近的 Cl包围，将 6 个 Cl相连， 得到的空间结构为正八面体。 答案 B 9.有一种蓝色晶体可表示为 MxFey(CN)6，经 X 射线研究发现，它的结构特征是 Fe3 和 Fe2互相占据立方体互不相邻的顶点，而 CN位于立方体棱上。其晶体中 阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法正确的是( ) A.该晶体的化学式为 MFe3(CN)6 B.该晶体属于离子晶体，M 呈1 价 C.该晶体属于离子晶体，M 呈2 价 D.晶体中与每个 Fe3 距离最近且等距离的 CN为 3 个 解析 由题图可推出， 晶体中阴离子的最小结构单元中含 Fe2 的个数为 41 8 1 2，
7、 含 Fe3 的个数也为1 2，CN 的个数为 121 43，因此阴离子的化学式为Fe2(CN)6 ，则该晶体的化学式只能为 MFe 2(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，故 B 项正确；由题图可看出与每个 Fe3 最近且距离相等的 CN 为 6 个。 答案 B 10.下列比较正确的是( ) A.熔沸点：单晶硅碳化硅金刚石 B.熔沸点：MgONaClKCl C.熔沸点：NaMgAl D.熔沸点：O2I2Hg 解析 A. 单晶硅、碳化硅、金刚石都是共价晶体，熔沸点与共价键强度有关。原 子半径 SiC，则键长 SiSiSiCCC，键能 SiSiSiCCC，故熔沸
8、点：单晶硅碳化硅金刚石，A 项错误；B. MgO、NaCl、KCl 同为离子晶体，熔 沸点与离子键的键能(离子电荷数、离子半径)有关。离子键的键能 MgONaCl KCl，故熔沸点：MgONaClKCl，B 项正确；C.Na、Mg、Al 同为金属晶体， 熔沸点与金属键强度(离子电荷数、离子半径)有关。金属键强度 NaMgAl，故 熔沸点：NaMgAl，C 项错误；D. 从物质状态看，熔沸点：I2HgO2，D 项 错误。答案选 B。 答案 B 能力提升 11.(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了_的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服 了共价键的作用力；碘的升华，粒子间克服了分子间作用力。三种晶体的熔点由
9、 高到低的顺序是_。 (2)下列六种晶体：CO2 NaCl Na Si CS2 金刚石，它们的熔 点从低到高的顺序为_(填序号)。 (3)在H2、 (NH4)2SO4、 SiC、 CO2、 HF中， 能形成分子晶体的物质是_， 含 有 氢 键 的 晶 体 的 化 学 式 是 _ ， 属 于 离 子 晶 体 的 是 _，属于共价晶体的是_，五种物质的熔点由高 到低的顺序是_。 (4)A、B、C、D 为四种晶体，性质如下： A.固态时能导电，能溶于盐酸 B.能溶于 CS2，不溶于水 C.固态时不导电，液态时能导电，可溶于水 D.固态、液态时均不导电，熔点为 3 500 试推断它们的晶体类型：A_；
10、B_； C_；D_。 解析 (1)氯酸钾是离子晶体，熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力；二氧化 硅是共价晶体，熔化共价晶体时需要克服共价键的作用力；碘为分子晶体，熔化 分子晶体时需克服的是分子间作用力。由于共价晶体是由共价键形成的空间网状 结构的晶体，所以共价晶体的熔点最高；其次是离子晶体；由于分子间作用力与 化学键相比较要小得多，所以碘的熔点最低。(2)先把六种晶体分类。共价晶体： 、；离子晶体：；金属晶体：；分子晶体：、。由于 C 原子半径小 于 Si 原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅；CO2和 CS2同属于分子晶体，其 熔点与相对分子质量成正比，故 CS2熔点高于 CO2；Na 在
11、通常状况下是固态，而 CS2是液态，CO2是气态，所以 Na 的熔点高于 CS2和 CO2；Na 在水中即熔化成 小球，说明它的熔点较 NaCl 低。(3)H2、CO2是非极性分子，HF 是极性分子，它 们均形成分子晶体；(NH4)2SO4属离子晶体，SiC 属共价晶体。 答案 (1)离子键 SiO2KClO3I2 (2) (3)H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC(NH4)2SO4HFCO2H2 (4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体 12.不锈钢是由铁、铬、镍、碳及多种不同元素组成的合金，铁是主要成分元素， 铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于 11%
12、，不然就不能生成致密氧 化膜 CrO3。 (1)写出基态 Fe2 的电子排布式_； 基态碳(C)原子的轨道表示式为_。 (2)Fe 的一种晶体如图甲、乙所示。 若按甲中虚线(面对角线)方向切乙，得到的切面图正确的是_(填字母)。 解析 (1)根据构造原理即可写出基态 Fe2 的电子排布式。 (2)题图乙由 8 个甲组成， 甲中 Fe 位于顶点和体心， 故乙中每个小立方体的体心都有一个铁原子， 按面对角 线方向切乙，形成的切面边长不相等，因此切面图为 A。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6 (2)A 13.金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立方结构。实际
13、测得金 属钨的密度为，钨的相对原子质量为 M，假定钨原子为等直径的刚性球，请回 答下列问题： (1)每一个晶胞分摊到_个钨原子。 (2)晶胞的边长 a 为_。 (3)钨的原子半径 r 为_(只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。 解析 (1)晶胞中每个顶点的钨原子为 8 个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶 胞所有，故每一个晶胞分摊到 2 个钨原子。(2)每个晶胞中含有 2 个钨原子，则每 个晶胞的质量 m2M NA，又因每个晶胞的体积 Va 3，所以晶胞密度 m V 2M NAa3， a 3 2M NA。 (3)钨晶胞的体对角线上堆积着 3 个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的 4 倍
14、，即 4r 3a，r 3a 4 3 4 3 2M NA。 答案 (1)2 (2) 3 2M NA (3) 3 4 3 2M NA 14.如图所示， 直线交点处的圆圈为 NaCl 晶体中 Na 或 Cl所处的位置。 这两种离 子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1)请将其中代表 Na 的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)， 以完成 NaCl 晶体的结构示 意图。 (2)在晶体中，每个 Na 的周围与它最接近且距离相等的 Na共有_个。 (3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在 NaCl 晶胞中正六面体的顶角上、面 上、棱上的 Na 或 Cl为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中 Cl
15、的个数等 于_，即_(填计算式)；Na 的个数等于_，即_(填 计算式)。 (4)设 NaCl 的摩尔质量为 M g mol 1，食盐晶体的密度为 g cm3，阿伏加德罗常 数的值为 NA，食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为_cm。 解析 (1)NaCl 晶体中 Na 和 Cl相间排列成面心立方结构。 (2)从体心 Na 看，与它最近的且距离相等的 Na共有 12 个。 (3)根据立方体结构的特点，可求阴、阳离子的个数。NaCl 晶胞中，含 Cl ：81 8 61 24(个)，含 Na ：121 414(个)。 (4)设 Cl 和 Na的最近距离为 a cm，则两个最近的 Na间的距离为 2a cm，晶胞 边长为 2a cm， 由 m4 M NA， m V可知 V 4M NA， 得(2a cm) 3 4M g mol 1 g cm 3N A mol 1， a 3 M 2NA，所以两个 Na 间的最近距离为 2 3 M 2NAcm。 答案 (1)见图 (2)12 (3)4 81 86 1 2 4 12 1 41 (4) 2 3 M 2NA