最新高中化学高一化学金属晶体与离子晶体 精品.docx
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金属晶体与离子晶体
课标解读
课标要求
学习目标
1、知道金属键的涵义，能用金属理论解释金属的一些物理性质。
2、能列举金属晶体的基本堆积模型。
3、了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。
4、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
1、理解金属键的涵义，能利用“电子化理论”解释金属的物理性质。
2、能举例说明金属晶体的四种基本堆积模型。
3、了解离子晶体的特征，能以NaCl、CsCl为例，描述离子晶体结构与性质的关系。
4、能根据晶格能的大小关系，判断同类型离子晶体熔沸点的相对高低。
知识再现
知识点1、金属晶体
1、金属键
（1）金属键实质：
。
（2）成键微粒：
。
（3）金属键的特征：
。
（4）成键条件：
。
2、金属晶体
（1）构成：
。
（2）存在：
。
（3）物理性质：
。
3、晶胞的排列方式
金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的单元—晶胞排列形成的。
不同的金属，晶胞在其内部不同的排列方式，大致可以分为三类。
（1）六方最密堆积类型（A3）
常见金属如：
、、等。
配位数为。
（2）立方最密堆积类型（A1）
常见金属如：
、、等。
配位数为。
（3）体心立方最密堆积类型（A2）
常见金属如：
、、等。
配位数为。
4、合金
（1）定义：
。
（2）性能：
。
知识点2、离子晶体
1、离子晶体
叫离子晶体，以离子键结合的化合物是化合物，离子化合物在常温下以的形式存在。
2、晶格能
（1）晶格能是指的能量。
放出的能量越多，晶格能的绝对值越，表示离子键越，晶体越稳定。
（2）晶格能与成正比，与成反比，即离子电荷数越，核间距越，晶格能越大。
（3）离子键的强弱用离子晶体的晶格能来衡量。
晶格能越大，离子键越，离子晶体越。
3、离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性
（1）离子晶体的熔点、沸点，而且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能，熔点。
（2）离子晶体一般溶于水，溶于非极性溶剂。
（3）离子晶体在固态时导电，熔融状态或在水溶液中导电。
4、AB型离子晶体的基本结构形式对比
晶体类型
晶胞结构
r+/r-
配位数
实例
NaCl型
CsCl型
ZnS型
典题解悟
例1、金属晶体的形成原因是因为晶体中存在（）
金属原子
金属阳离子
自由电子
阴离子
A、只有
B、只有
C、
D、
[解析]金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属键形成的。
答案：
C
变形题：
在单质的晶体中一定不存在的微粒是（）
A、原子B、分子C、阴离子D、阳离子
答案：
C
例2、金属能导电的原因是（）
A、金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B、金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动
C、金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D、金属晶体在外加电场作用下可失去电子
[解析]金属原子失去电子后变为金属离子，失去的电子称为自由电子，自由电子可以在金属晶体中自由移动，在外加电场的作用下，自由电子就会定向移动而形成电流。
答案：
B
变形题：
下列不属于金属晶体共性的是（）
A、易导电B、易导热C、有延展性D、高熔点
答案：
D
例3、如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
图11
试推断甲晶体化学式（X为阳离子）为，乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是，丙晶体中每个D周围结合E的个数是个。
[解析]甲中：
X:
Y=1:
4x1/8=2:
1，所以甲的化学式为X2Y；乙中：
A:
B:
C=8x1/8:
6x1/2:
1=1:
3:
1；丙中D周围的E的个数与E周围的D个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。
答案：
X2Y；1:
3:
1；8
变形题：
如图所示为NaCl晶胞的结构示意图。
它向三维空间延伸得到完美晶体。
试回答：
图12
（1）一个NaCl晶胞中有个Na+，有个Cl-。
（2）一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为acm，求该温度下NaCl晶体的密度。
（3）若NaCl晶体的密度为dg/cm3，则NaCl晶体中Na+与Na+之间的最短距离为多少？
答案：
（1）4；4
（2）58.5x4/（NA•a3）
（3）
夯实双基
1、金属晶体的下列性质，不能用金属晶体结构加以解释的是（）
A、易导电B、易导热C、有延展性D、易锈蚀
2、金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是（）
A、金属原子价电子数少B、金属晶体中有自由电子
C、金属原子的原子半径大D、金属键没有饱和性和方向性
3、下列金属的晶体结构类型都属于面心立方最密堆积A1型的是（）
A、Li、Na、Mg、CaB、Li、Na、K、Rb
C、Ca、Sr、Cu、AuD、Be、Mg、Ca、Zn
4、下列叙述不正确的是（）
A、金属单质在固态或液态时均能导电
B、晶体中存在离子的一定是离子晶体
C、金属晶体中的自由电子属于整个金属共有
D、钠比钾的熔点高，是因为金属钠晶体中的金属键比金属钾晶体中金属键强
5、下列关于金属晶体导电的叙述中，正确的是（）
A、金属晶体内的自由电子在外加电场条件下可以发生移动
B、在外加电场的作用下，金属晶体内的金属阳离子相对滑动
C、在外加电场作用下，自由电子在金属晶体内发生定向运动
D、温度越高，金属导电性越强
6、下列叙述，不正确的是（）
A、合金一般比组成它的各成分金属的强度硬度大，熔点高
B、A1型结构的金属往往比A2或A3型结构的金属具有更好的延展性
C、两种金属形成合金，可以是金属固熔体，也可以是金属化合物
D、金属锻打或锤打时，破坏了金属的密堆积的排列方式和金属键
7、某固体仅由一种元素组成，密度为5.0g/cm3，用射线研究该固体的结构时得知：
在边长为10-7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的（）
A、32B、120C、150D、180
8、下列金属的密堆积方式，对应晶胞都正确的是（）
A、Na、A1、体心立方B、Mg、A3、六方
C、Ca、A3、面心立方D、Au、A1、面心立方
9、下列物质固态时，属于离子晶体的是（）
A、NaB、（NH4）2SO4C、NaOHD、CO2
10、离子晶体熔点高低决定于阴阳离子的核间距离、晶格能的大小，据所学知识，判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是（）
A、KCl>NaCl>BaO>CaOB、NaCl>KCl>CaO>BaO
C、CaO>BaO>KCl>NaClD、CaO>BaO>NaCl>KCl
11、氧化钙在2973K时熔化，而氯化钠在1184K时熔化，两者的离子间距离和晶体结构都类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是（）
A、氧化钙晶体中阴阳离子所带的电荷数多
B、氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大
C、氧化钙晶体的结构类型和氯化钠的结构类型不同
D、氧化钙与氯化钠的离子间距类似的情况下，晶格能主要由阴阳离子所带电荷多少决定
12、有关氯化钠晶体的叙述，错误的是（）
A、在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围同时吸引着6个Na+
B、在NaCl晶体中，每个Na+周围与它等距离且最近的Na+有12个
C、NaCl晶体中有独立的氯化钠分子，分子式为NaCl
D、NaCl晶体熔化或溶于水时，离子键被破坏
13、下列关于金属晶体和离子晶体的说法，错误的是（）
A、受外力作用时都易发生形变而破裂B、都含有离子
C、一般都具有较高的熔点和沸点D、都可采取“紧密堆积”结构
14、金属晶体中，最常见的三种堆积方式有
（1）配位数为8的堆积；
（2）配位数为的立方面心堆积；（3）配位数为的堆积。
其中和空间原子利用率相等，以ABAB方式堆积。
以ABCABC方式堆积，就金属原子的堆积来看，两者的区别是在第层。
15、某晶体有金属光泽，熔点较高，能否由此判断该晶体是否属于金属晶体（填“能”或“不能”），判断该晶体是否属于金属晶体的最简单的实验方法是。
16、研究离子晶体，常考查1个离子为中心时其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。
设氯化钠晶体中Na+跟距离它最近的Cl-之间的距离为d，以其中1个Na+为中心，其他离子可看作围绕此Na+分层排布，则：
（1）第二层离子是离子，有个，离中心离子的距离为。
（2）纳米材料的表面原子占原子总数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的根本原因。
假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好和氯化钠晶胞的相同，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
（3）假设某氯化钠颗粒也是立方体，但其边长为氯化钠晶胞边长的10被，试估算表面原子占总原子数的百分比。
能力提高
1、根据离子晶体的晶胞，可以求阴、阳离子的个数比，现有甲、乙、丙、丁四种晶体，离子排列方式如图所示，对应化学式不正确的是（）
图13
2、已知[Co（NH3）6]3+的立体结构如图所示，其中数字处的小圆圈表示NH3分子，且各相邻的NH3分子间的距离相等，Co3+位于八面体的中心。
若其中两个NH3被Cl-取代，则取代后形成的[Co（NH3）4Cl2]+同分异构体的种数有（）
图14
A、2种B、3种C、4种D、5种
3、某些金属晶体如（Cu、Au、Ag）的原子按面心立方的形状紧密堆积，即在晶体结构中，可以划出一块立方体的结构单元，金属原子位于立方体的八个顶点和六个侧面中间，试求这类晶体中原子的空间利用率。
4、金晶体的晶胞是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共用（如图所示）。
金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。
图15
（1）金晶体每个晶胞中含有金原子。
（2）欲计算一个晶胞的体积，除了假定金原子是钢性小球外，还应假定。
（3）一个晶胞的体积是多少？
（4）金晶体的密度是多少？
5、1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导研究工作取得了突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，该化合物被称为苏黎世化合物。
实验测定表明，其晶胞结构如图所示，根据晶胞结构，推算晶体化学式。
图16
6、
（1）中学教材中图示了氯化钠晶体，它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最近的O2-核间距离为a×10-8cm，计算NiO晶体的密度。
（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。
（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：
一个Ni2+空缺，另两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性，但化合物Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
图17
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