高中化學【金屬晶體與離子晶體】學案

金屬晶體與離子晶體

學習目標：

1.能用金屬鍵和離子鍵的理論解釋金屬晶體和離子晶體的物理性質。

2.了解幾種離子晶體的晶胞和離子晶體的物理性質。

3.了解晶格能的概念和意義。

學習內容：

復習回顧：

每個晶胞所

堆積模型常見金屬晶體晶胞結構示意圖配位數(shù)

含原子數(shù)

簡單立方件-(

堆積

—

體心立方—1

)>卜

密堆積A2

六方最密

自々!

堆積A3

b

面心立方。

最密堆積

OY

Ai￡

金屬晶體與金屬鍵

1、金屬晶體：金屬原子通過形成的晶體

2、金屬鍵的特征：由于自由電子為整個金屬所共有，所以金屬鍵沒有和

3、金屬共同的物理性質：容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。

金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯(lián)系

導電性導熱性延展性

自由電子在外加電場自由電子與金屬離子碰撞傳遞晶體中各原子層相對滑動仍保

1

作用下定向移動捕1量持相互作用

4、金屬鍵與金屬性質

(1)金屬鍵強弱的影響因素

金屬陽離子的半徑和金屬原子的價電子數(shù)

金屬陽離子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強

(2)金屬鍵與金屬性質

金屬鍵越強，金屬的熔沸點越高，硬度大

離子晶體

1*概念

概念陽離子和陰離子通過離子鍵結合,在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的排列所形成的晶體

成鍵微粒

微粒間作用力

2.常見離子晶體

晶體

NaCI型CsCI型ZnS型CaF2

類型

晶體

結構

模型

配位

數(shù)

晶胞

中

粒

微

數(shù)

Li、Na、K、Rb的

符合CsBr、CsKNH4CI

鹵化物、AgF、MgOBaO、BeS等

類型等

等

3.晶格能

2

4.離

概念將1mol離子晶體中的陰、陽離子完全氣化而遠離所吸收的能量

意義衡量離子鍵的強弱。晶格能越大，表示離子鍵越強，離子晶體越穩(wěn)定

①晶格能華，即與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽

影響因素

離子間的距離成反比;

②與離子晶體的結構型式有關

對晶體物理性

晶體結構型式相同時，晶格能越大，熔、沸點越高，硬度越大

質的影響

性質

熔、沸點較高

硬度較大，但較脆

溶解性一般水中易演，非極性溶劑中難造

導電性固態(tài)時不導電,熔融狀態(tài)或在水溶液中能導電

關鍵提醒：

(1)離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價鍵，一定不存在分子間作用力。

(2)離子晶體中不存在單個分子。

(3)含有金屬陽離子的晶體可能是金屬晶體，也可能是離子晶體，因此含金屬陽離子的晶

體中不一定存在陰離子。

3

定時檢測

1.金屬具有延展性的原因是（）

A.金屬原子半徑都較大，價電子較少

B.密堆積的陽離子容易發(fā)生滑動，但不會破壞密堆積的排列方式和金屬鍵

C.金屬鍵很弱

D.金屬鍵沒有飽和性

2.下列關于NaQ晶體結構的說法中正確的是（）

A.NaCl晶體中，陰、陽離子的配位數(shù)相等

B.NaCl晶體中，每個Na卡周圍吸引1個

C.NaCl晶胞中的質點代表一個NaCl

D.NaCl晶體中存在單個的NaCl分子

3.下列關于晶格能的敘述中正確的是（）

A.晶格能是氣態(tài)原子形成1mol離子晶體所釋放的能量

B.晶格能僅與形成晶體的離子半徑有關

C.晶格能是指相鄰的離子間的靜電作用

D.晶格能越大的離子晶體，其熔點越高、硬度越大

C.固體時不能導電

D.離子間距離較大，其密度較大

4.離子晶體一般不具有的特征是（）

A.熔點較高，硬度較大B.易溶于水而難溶于有機溶劑

5.關于金屬晶體的體心立方密堆積的結構形式的敘述中，正確的是（）

A.晶胞是六棱柱B.屬于A2型密堆積

C.每個晶胞中含有4個原子D.每個晶胞中含有5個原子.

6.關于鉀型晶體（如右圖所示）的結構的敘述中正確的是（）4

A.是密置層的一種堆積方式B.晶胞是六棱柱；

C.每個晶胞內含2個原子D.每個晶胞內含6個原子心

7.金屬晶體密度大，原子配位數(shù)大，能充分利用空間的原因是（）

A.金屬原子價電子數(shù)少B.金屬晶體中有自由電子

C.金屬原子的半徑大D.金屬鍵沒有飽和性和方向性

8.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方

式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心

立方密堆積，下圖（a）、（b）、（c）分別代表這三種

晶胞的結構，其晶胞內金屬原子個數(shù)比為（

(a)

A.3：2：1B.11：8：4C.9：8：4D.21：14：9

9.下列有關離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是（）

A.熔點：NaF>MgF2>AlF3

B晶格能：NaF>NaCl>NaBr

C.陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>ZnS

D.硬度：MgO>CaO>BaO

10.下列熱化學方程式中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是（）

A.Na+（g）+Cr（g）==NaCl（s）AHB.Na（s）+]ci2（g）^=NaQ（s）AHi

C.Na(s)==Na(g)A%D.Na(g)—e-=Na+(g)NH3

11.NaF、Nai、MgO均為離子晶體，這三種化合物的熔點高低順序是()

①NaF②Nai③MgO

A.①，②>③B.③，①〉②C.③，②>①D.②，①〉③

12.高溫下，超氧化鉀晶體（KO2）呈立方體結構（與NaCl晶體結構相似）。如圖為超氧化

鉀晶體的一個晶胞。則有關下列說法不正確的是（

A.KO2中既存在離子鍵也存在共價鍵

B.一個KO2晶胞中攤得的K+和05粒子數(shù)均為4個

C.晶體中與每個K+距離最近的02■有8個

D.與K+距離相等且最近的K+有12個

13.如圖是CsCl晶體的晶胞結構，已知晶體中兩個最近的Cs+核間

距離為acm,氯化鈉的相對分子質量為NA為阿伏加德羅常數(shù)，

則CsCl晶體的密度為（)

33

8M_Ma-3「M-3Ma

A?而$cmB.嬴g?cm43$cmD^VTa

5

-3

14.鐵有6、y>a三種晶體結構，以下依次是6、丫、a三種晶體不同溫度下轉化的圖示。

有關說法不正確的是（）

（體心立方）（面心立方）（體心立方）

A.6-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個

B.y-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個

C.如圖a-Fe晶胞邊長若為acm,y-Fe晶胞邊長若為bcm,則兩種晶體密度比

為〃：/

D.將鐵加熱到1500°C分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型不相同

15.如圖所示，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+或C「所處的位置。這兩種離子在

空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。

⑴請將其中代表Na+的圓圈涂黑（不必考慮體積大?。?，以完成NaCl二四二技

（2）晶體中，每個Na+的周圍距離相等且最近的C「有個，

它們所圍成的空間幾何構型為o

⑶每個Na+周圍距離相等且最近的Na+共有個。

（4）一個NaCl晶胞中C廠的個數(shù)等于,即（填計算式）；Na+的個數(shù)

等于，即（填計算式）。

⑸關于NaCl晶體，下列描述正確的是（填字母）。

a.它屬于六方最密堆積

b.相鄰的陰、陽離子的核間距離等于Na+和C廠的半徑之和

c.與CsCl晶體結構相同d.離子鍵無方向性和飽和性

e.可以看成是Na+按面心立方進行最密堆積，C「填在Na+形成的空隙中

（6）已知NaCl晶體中最近的Na+和CF核間距離為acm,NaCl的摩爾質量為

NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則NaCl晶體的密度為gcm^o

16.已知有關物質的熔、沸點數(shù)據(jù)如下表：

6

物質

MgOAI2O3MgCl2AICI3

熔點/℃28522072714190(2.6X105Pa)

沸點/℃360029801412182.7

(l)MgCl2的熔點遠高于A1CL熔點的原因是o

(2)工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂，用電解A12O3與冰晶石熔融混合物的

方法生產(chǎn)鋁。為什么不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂，也不用電解A1CL的方法生產(chǎn)鋁？

(3)MgO的熔點比BaO的熔點(填“高”或"低”)o

(4)設計可靠的實驗證明MgCL、AlCb所屬的晶體類型，其實驗方法是

17.鐵、銅、金是日常生活中三種重要金屬，請回答下列問題：

⑴金屬銅采取如圖所示堆積方式，可稱為堆積，則Cu晶體

中Cu原子的配位數(shù)為o

⑵元素金(Au)處于周期表中的第6周期，與Cu同族，Au原子最外層電子排布式為

;一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積的結構，在晶胞中Cu原子處于面

心、Au原子處于頂點位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比

為;該晶體中，原子之間的作用力是，若該晶胞的

邊長為acm,則該合金密度為g?cnT3(阿伏加德羅常數(shù)的值為

NA)。

oCa2+?F-

CaF2晶胞

⑶上述晶體具有儲氫功能，氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中。

若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF2的結構相似，該晶

體儲氫后的化學式應為o

(4)金晶體的晶胞是面心立方體，金原子的直徑為dem,用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，

M表示金的摩爾質量(單位：g-moF^o欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小

球外，還應假定距離最近的兩金原子間相接觸，即相切。金晶體每個晶胞中含有

33

個金原子。1個晶胞的體積為cmo金晶體的密度為g-cmo

⑸C112O的熔點比Cu2s的(填“高”或“低”)，請解釋原因

18.前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價電子層中未成對電

7

子均只有1個，并且A-和B+的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D,它們價

電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2。

回答下列問題:

(1)D2+的價電子軌道表示式為

⑵四種元素中第一電離能最小的是,電負性最大的是o(填元素

符號)

(3)A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。

①該化合物的化學式為;D的配位數(shù)為；

②列式計算該晶體的密度gym、。

(1)A，B+和C3+三種離子組成的化合物B3cA6,其中化學鍵

的類型有;該化合物中存在一個復雜離

子，該離子的化學式為，配位體是

19.回答下列問題:

⑴下圖所示是從NaCl或CsCl晶體結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶

體中分割出來的結構圖是()

A.I和inB.n和mc.i和wD.只有IV

⑵下圖是CaF2晶體的晶胞示意圖，回答下列問題：

①Ca2+的配位數(shù)是,F-的配位數(shù)是o

②該晶胞中含有的Ca2+數(shù)目是一，丁數(shù)目是