第三節(jié)　金屬晶體與離子晶體第1課時(shí)　金屬晶體　離子晶體[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.能辨識(shí)常見(jiàn)的金屬晶體，能從微觀角度分析金屬晶體中構(gòu)成微粒及微粒間作用，并解釋金屬的物理性質(zhì)。2.能辨識(shí)常見(jiàn)的離子晶體，能從微觀角度理解離子鍵對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響，能從宏觀角度解釋離子晶體性質(zhì)的差異。3.通過(guò)對(duì)離子晶體模型的認(rèn)識(shí)，理解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，預(yù)測(cè)其性質(zhì)。一、金屬鍵與金屬晶體1．金屬鍵(1)概念：“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。(2)成鍵粒子是金屬陽(yáng)離子和自由電子。(3)金屬鍵的強(qiáng)弱和對(duì)金屬性質(zhì)的影響①金屬鍵的強(qiáng)弱主要決定于金屬元素的原子半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大、價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；反之，金屬鍵越強(qiáng)。②金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。如：熔點(diǎn)最高的金屬是鎢，硬度最大的金屬是鉻。特別提醒　金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。2．金屬晶體(1)在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結(jié)合。(2)金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(1)金屬在常溫下都是晶體(　　)(2)金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用(　　)(3)金屬晶體在外力作用下，各層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，金屬鍵被破壞(　　)(4)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高，分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低(　　)(5)金屬晶體除了純金屬還有大量的合金(　　)(6)有機(jī)高分子化合物一定不能導(dǎo)電(　　)(7)金屬的電導(dǎo)率隨溫度的升高而降低(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√1．試用“電子氣理論”解釋為什么金屬具有良好的①延展性、②導(dǎo)電性、③導(dǎo)熱性。提示　①當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但原來(lái)的排列方式不變，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，并且電子氣沒(méi)有破壞，所以金屬有良好的延展性。②金屬晶體中的自由電子在電場(chǎng)中定向移動(dòng)而形成電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。③電子氣中的自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)頻繁與金屬原子碰撞，從而引起能量傳遞，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性。2．試用金屬鍵解釋Na、Mg、Al的熔點(diǎn)逐漸升高的原因。提示　Na、Mg、Al的原子半徑逐漸減小，價(jià)電子數(shù)逐漸增多，金屬鍵逐漸增強(qiáng)，熔點(diǎn)逐漸升高。二、離子晶體1．離子鍵及其影響因素(1)概念：陰、陽(yáng)離子之間通過(guò)靜電作用形成的化學(xué)鍵。(2)影響因素：離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)。特別提醒　離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性。2．離子晶體及其物理性質(zhì)(1)概念：由陽(yáng)離子和陰離子相互作用而形成的晶體。(2)離子晶體的性質(zhì)①熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大。②離子晶體不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。③大多數(shù)離子晶體能溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。3．常見(jiàn)離子晶體的結(jié)構(gòu)(1)NaCl晶胞NaCl晶胞如圖所示，每個(gè)Na＋周圍距離最近的Cl－有6個(gè)(上、下、左、右、前、后各1個(gè))，構(gòu)成正八面體，每個(gè)Cl－周圍距離最近的Na＋有 6個(gè)，構(gòu)成正八面體，由此可推知晶體的化學(xué)式為NaCl?；卮鹣铝袉?wèn)題：①每個(gè)Na＋(Cl－)周圍距離相等且最近的Na＋(Cl－)是12個(gè)。②每個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的Na＋數(shù)是4個(gè)，Cl－數(shù)是4個(gè)。③若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化鈉晶體的密度為 g·cm－3。(2)CsCl晶胞CsCl晶胞如圖所示，每個(gè)Cs＋周圍距離最近的Cl－有8個(gè)，每個(gè)Cl－周圍距離最近的Cs＋有 8個(gè)，它們均構(gòu)成正六面體，由此可推知晶體的化學(xué)式為CsCl?；卮鹣铝袉?wèn)題：①每個(gè)Cs＋(Cl－)周圍距離最近的Cs＋(Cl－)有 6個(gè)，構(gòu)成正八面體。②每個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的Cs＋有 1個(gè)，Cl－有 1個(gè)。③若晶胞參數(shù)為a pm，則氯化銫晶體的密度為 g·cm－3。(1)離子晶體中一定含有金屬元素(　　)(2)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體(　　)(3)有些離子晶體中除含離子鍵外還存在共價(jià)鍵(　　)(4)離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體的熔點(diǎn)(　　)(5)離子晶體受熱熔化，破壞化學(xué)鍵，吸收能量，屬于化學(xué)變化(　　)(6)某些離子晶體受熱失去結(jié)晶水，屬于物理變化(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×1．NaCl的熔點(diǎn)為801 ℃，CsCl的熔點(diǎn)為645 ℃，試解釋其原因。提示　Na＋、Cs＋所帶電荷一樣，但Na＋的半徑小于Cs＋的半徑，NaCl中離子鍵強(qiáng)于CsCl中離子鍵，所以NaCl的熔點(diǎn)高于CsCl的熔點(diǎn)。2．自然界中的CaF2又稱螢石，是一種難溶于水的固體，屬于典型的離子晶體。下列一定能說(shuō)明CaF2是離子晶體的實(shí)驗(yàn)是(　　)A．CaF2難溶于水，其水溶液的導(dǎo)電性極弱B．CaF2的熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大C．CaF2固體不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電D．CaF2在有機(jī)溶劑(如苯)中的溶解度極小答案　C解析　離子晶體中含有離子鍵，離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞，電離出自由移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子，所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ?，這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。3．如圖所示是從NaCl或CsCl的晶胞結(jié)構(gòu)中分割出來(lái)的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶胞中分割出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖是(　　)A．圖(1)和(3)   B．圖(2)和(3)C．圖(1)和(4)   D．只有圖(4)答案　C解析　NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍最鄰近的Cl－有6個(gè)，構(gòu)成正八面體，同理，每個(gè)Cl－周圍最鄰近的6個(gè)Na＋也構(gòu)成正八面體，由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖，C項(xiàng)正確。4．在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子按一定的規(guī)律進(jìn)行排列，如圖甲是NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)。在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子具有或近似具有球形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，它們可以看作是不等徑的剛性圓球，并彼此相切，如圖乙。已知a為常數(shù)。(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引________個(gè)Cl－；而Na＋與Cl－的數(shù)目之比為________。(2)Na＋半徑與Cl－半徑之比為________(已知＝1.414)。(3)若a＝5.6×10－8 cm，NaCl晶體的密度為________(已知5.63＝175.6，NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5 g·mol－1)。答案　(1)6　1∶1　(2)0.414∶1　(3)2.2 g·cm－3解析　(1)觀察晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引6個(gè)Cl－；在每個(gè)晶胞中含Na＋的個(gè)數(shù)為4，含Cl－的個(gè)數(shù)也為4，即Na＋與Cl－的數(shù)目之比為1∶1。(2)由圖乙可知，因?yàn)?/span>r(Cl－)＞r(Na＋)，則r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝，＝∶＝(－1)∶1＝0.414∶1。(3)由NaCl晶體結(jié)構(gòu)分析，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)“NaCl”，則ρV＝，ρ＝ g·cm－3≈2.2 g·cm－3。 1．下列敘述正確的是(　　)A．任何晶體中，若含有陽(yáng)離子，就一定含有陰離子B．金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在金屬陽(yáng)離子間的相互作用C．價(jià)電子數(shù)越多，金屬元素的金屬性越強(qiáng)D．含有金屬元素的離子不一定是陽(yáng)離子答案　D解析　金屬晶體中雖存在陽(yáng)離子，但沒(méi)有陰離子，A錯(cuò)誤；金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的相互作用，B錯(cuò)誤；價(jià)電子數(shù)多的金屬元素的金屬性不一定強(qiáng)，如Fe的價(jià)電子數(shù)比Na多，但Fe的金屬性卻沒(méi)有Na的強(qiáng)，C錯(cuò)誤；含有金屬元素的離子不一定是陽(yáng)離子，如AlO是陰離子，D正確。2．下列關(guān)于金屬鍵的敘述中不正確的是(　　)A．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間強(qiáng)烈的相互作用，其實(shí)質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用B．金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用，所以與共價(jià)鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和“自由電子”間的相互作用，金屬鍵無(wú)飽和性和方向性D．構(gòu)成金屬鍵的“自由電子”在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)答案　B解析　從構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無(wú)方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為整個(gè)金屬中的所有陽(yáng)離子所共有，從這個(gè)角度看，金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。3．金屬晶體熔、沸點(diǎn)的高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是(　　)A．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鋁的硬度大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣答案　C解析　金屬陽(yáng)離子所帶電荷越多，半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，據(jù)此判斷。  4．下列物質(zhì)中屬于含有中心分子的離子晶體的是(　　)A．CaCO3   B．Na2O2C．(NH4)2SO4   D．Cu(NH3)4SO4·H2O答案　D5．(2019·靈丘高二月考)下列物質(zhì)的晶體一定屬于離子晶體的是(　　)A．在水中能電離出離子的物質(zhì)B．在水中能電離出SO的化合物C．在水中能電離出Na＋的化合物D．熔化時(shí)化學(xué)鍵無(wú)變化的化合物答案　C6．下列有關(guān)離子晶體的敘述中，不正確的是(　　)A．1 mol氯化鈉晶體中有NA個(gè)NaCl分子B．氯化鈉晶體中，每個(gè)Na＋周圍距離最近且相等的Cl－共有6個(gè)C．醋酸鈉屬于離子晶體，含非極性鍵D．平均每個(gè)NaCl晶胞中有4個(gè)Na＋、4個(gè)Cl－答案　A解析　NaCl為面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中Na＋的個(gè)數(shù)為12×＋1＝4，Cl－的個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，則1 mol氯化鈉晶體中有4NA個(gè)Na＋、4NA個(gè)Cl－，不存在分子，A項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；由NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)可知，Na＋在棱心和體心時(shí)，頂點(diǎn)和面心為Cl－，則每個(gè)Na＋周圍距離最近且相等的Cl－共有6個(gè)，B項(xiàng)正確；醋酸鈉中存在碳碳非極性鍵，C項(xiàng)正確。7．根據(jù)CsCl的晶胞結(jié)構(gòu)分析，CsCl晶體中兩距離最近的Cs＋間距離為a，則每個(gè)Cs＋周圍與其距離為a的Cs＋數(shù)目為________；每個(gè)Cs＋周圍距離相等且次近的Cs＋數(shù)目為________，距離為________；每個(gè)Cs＋周圍距離相等且第三近的Cs＋數(shù)目為________，距離為________；每個(gè)Cs＋周圍緊鄰且等距的Cl－數(shù)目為________。答案　6　12　a　8　a　8解析　以題圖的一個(gè)Cs＋為基準(zhǔn)，與其最近的Cs＋分別位于其上、下、前、后、左、右六個(gè)方位，有6個(gè)；與其次近的Cs＋的距離為a，在1個(gè)晶胞中有3個(gè)，而1個(gè)Cs＋為8個(gè)晶胞共有，故有8×3×＝12個(gè)；與其第三近的Cs＋的距離為a，每個(gè)晶胞中有1個(gè)，故有8個(gè)；與其緊鄰且等距的Cl－有8個(gè)。  

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第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體

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