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第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质。2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的物理性质。3.了解晶格能的概念和意义。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引概念通过形成的晶体成键微粒和微粒间作用力_______物理性质有良好的导电性、导热性和延展性一、金属晶体基础知识导学答案金属原子1.概念及物理性质金属键金属阳离子自由电子金属键答案2.常见金属晶体的结构型式堆积模型常见金属晶体晶胞结构示意图配位数每个晶胞所含原子数简单立方堆积Po(钋)____体心立方密堆积A2Na、K、Fe____6182答案六方最密堆积A3Mg、Zn、Ti_____面心立方最密堆积A1Cu、Ag、Au_____126124相关视频答案议一议1.为什么金属晶体最常见的结构形式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点？答案由于金属键没有饱和性和方向性，从而导致金属晶体最常见的结构形式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点。2.金属在拉成丝或压成薄片的过程中金属键遭到破坏了吗？答案金属晶体由金属原子堆积而成，金属在拉成丝或压成薄片过程中，层与层之间可以发生相对滑动，但金属键仍然存在，所以金属键不会断裂，故金属具有良好的延展性。二、离子晶体答案1.概念概念通过结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体成键微粒微粒间作用力阳离子和阴离子离子键阳离子、阴离子离子键答案2.常见AB型的离子晶体晶体类型NaCl型CsCl型ZnS型晶体结构模型配位数_______684答案晶胞中微粒数Na＋__Cl－__Cs＋__Cl－__Zn2＋__S2－__符合类型Li、Na、K、Rb的卤化物、AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BaO、BeS等441144答案3.晶格能概念将1mol离子晶体中的阴、阳离子完全而远离所吸收的能量意义衡量离子键的强弱。晶格能越大，表示离子键越，离子晶体越影响因素①晶格能∝，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成，与阴、阳离子间的距离成；②与离子晶体的有关对晶体物理性质的影响晶体结构型式相同时，晶格能越大，熔、沸点越，硬度越q1·q2r气化强稳定正比反比结构型式高大答案4.物理性质熔、沸点较高硬度较大，但较脆溶解性一般水中，非极性溶剂中导电性固态时，熔融状态或在水溶液中难溶不导电易溶能导电答案议一议1.离子晶体的化学式代表的是真正的分子组成吗？答案离子晶体中不存在分子，离子晶体的化学式仅代表晶体中阴、阳离子的个数比，并不代表分子组成。2.在熔融状态下能导电的化合物形成的晶体一定是离子晶体吗？答案一定是离子晶体。只有金属单质和离子化合物在熔融状态导电。3.根据晶格能的知识回答：(1)为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI?答案晶格能与离子所带的电荷数成正比，而与离子半径的大小成反比。在Na2O和NaF中，O2－所带的电荷数比F－多，故Na2O的晶格能大于NaF；而KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半径，故KCl的晶格能大于KI。(2)火山喷出岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是_____________________________________________________。二者均为离子晶体，ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS先析出(3)KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是__________________。MgO＞CaO＞KCl返回答案一、金属晶体与离子晶体的结构与物理性质重点难点探究金属晶体与离子晶体的组成与性质类型比较离子晶体金属晶体堆积方式非等径圆球密堆积等径圆球密堆积构成微粒阴、阳离子金属阳离子、自由电子粒子间作用力离子键(强)金属键(有强、有弱)熔化时需克服的作用力离子键金属键物质的性质熔、沸点较高一般较高，少部分低硬度硬而脆一般较大，少部分小导电性固态不导电，熔融或水溶液导电晶体、熔融均导电导热性不好良好延展性没有良好溶解性易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂难溶(Na等与水反应)(1)离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。(2)离子晶体中不存在单个分子。(3)含有金属阳离子的晶体可能是金属晶体，也可能是离子晶体，因此含金属阳离子的晶体中不一定存在阴离子。关键提醒解析答案例1下列性质适合于离子晶体的是()A.熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B.熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电C.能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃D.熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g·cm－3解析离子晶体在液态(即熔融态)时导电，B项不是离子晶体；CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，所以D项也不是离子晶体。A离子晶体的判断方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。(2)依据物质类别判断。活泼金属氧化物，强碱和绝大多数盐类是离子晶体。(3)依据导电性判断。离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。(4)依据熔、沸点和溶解性判断。离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水，难溶于有机溶剂。解题反思变式训练1下列说法中正确的是()A.固态能导电的晶体一定是金属晶体B.固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体C.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体解析答案离子晶体在固态下不导电，熔融状态导电；共价化合物在固态和熔融状态均不导电，故可以通过熔融状态能否导电的实验检验某化合物是否为离子晶体。解题反思二、金属晶体和离子晶体熔、沸点的比较1.金属晶体熔、沸点的规律(1)金属的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部金属键越强，晶体熔、沸点越高。(2)金属晶体的熔点差别较大，如Hg熔点很低，碱金属熔点较低，铁等金属熔点很高。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子和自由电子的作用力不同造成的。(3)同一周期主族金属单质的熔点由左到右升高；同一主族金属单质的熔点自上而下降低。(4)合金的熔点低于成分金属的熔点。2.离子晶体熔、沸点的规律一般来说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，晶体熔、沸点越高。解析答案例2根据表格数据回答下列有关问题：(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：NaBrNaClMgO离子的核间距/pm290276205晶格能/kJ·mol－17873890①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能____(填“大”或“小”)，主要原因是____。②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_____________________。③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是________。(2)NaF的熔点______的熔点(填“”、“”或“＝”)，其原因是_________。BF－4方法规律离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。变式训练2金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小相关。由此判断下列说法正确的是()A.金属镁的硬度大于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐增大C.金属镁的熔点大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙解析答案三、常见的金属晶体与离子晶体的结构1.常见金属晶体的结构堆积模型简单立方堆积体心立方密堆积A2面心立方最密堆积A1六方最密堆积A3晶胞结构配位数681212常见金属PONaKFeCuAgAuMgZnTi空间利用率简单立方型＜体心立方型＜面心立方型＝六方型2.常见的离子晶体晶体类型NaClCsClCaF2晶胞阳离子的配位数688阴离子的配位数684晶胞中微粒数阳离子414阴离子418关键提醒AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；ABn型A、B离子的配位数比值为n∶1。相关视频例3回答下列问题：(1)下图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A.Ⅰ和ⅢB.Ⅱ和ⅢC.Ⅰ和ⅣD.只有Ⅳ解析答案(2)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：①Ca2＋的配位数是______，F－的配位数是_______。解析每个Ca2＋周围吸引8个F－，每个F－周围吸收4个Ca2＋，所以Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。84解析答案②该晶胞中含有的Ca2＋数目是____，F－数目是_____，解析答案解析F－位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F－8个。含有Ca2＋为×8＋×6＝4个。181248③CaF2晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积是_________________________(只要求列出算式)。解析答案解析ρ＝mV＝4×78g·mol－1V×6.02×1023mol－1＝ag·cm－3，V＝4×78g·mol－1ag·cm－3×6.02×1023mol－1。4×78g·mol－1ag·cm－3×6.02×1023mol－1解题反思晶胞密度的计算方法(1)以晶胞为研究对象，运用切割法分析每个晶胞中含有的微粒数，计算一个晶胞的质量m＝(NA为阿伏加德罗常数，n为晶胞中所含微粒个数，M为所含微粒的摩尔质量)。(2)结合晶胞中的几何关系，计算一个晶胞的体积，用m＝ρ·V的关系计算。n·MNA解析答案变式训练3铜和铝都具有良好的延展性，与金属键和金属的堆积方式有关。(1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如下图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为______。解析铜晶胞为面心立方晶胞，故每个铜原子周围距离最近的铜原子为4×3＝12个。12(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度________________g·cm－3(不必计算出结果)。解析答案返回解题反思①面对角线＝2a；②体对角线＝3a。正方体晶胞的边长a与晶胞的面对角线、体对角线的关系：1.金属具有延展性的原因是()A.金属原子半径都较大，价电子较少B.密堆积的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式和金属键C.金属键很弱D.金属键没有饱和性B随堂达标检测123解析答案45解析金属具有延展性是由于密堆积层的阳离子受到外力作用时容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键。62.下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是()A.NaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等B.NaCl晶体中，每个Na＋周围吸引1个Cl－C.NaCl晶胞中的质点代表一个NaClD.NaCl晶体中存在单个的NaCl分子A解析答案解析氯化钠晶体中，每个Na＋周围结合6个Cl－，而每个Cl－周围结合6个Na＋；NaCl只表示Na＋和Cl－个数比为1∶1。1234563.下列关于晶格能的叙述中正确的是()A.晶格能是气态原子形成1mol离子晶体所释放的能量B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C.晶格能是指相邻的离子间的静电作用D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高、硬度越大D解析答案解析晶格能是将1mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量，晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离成反比。晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。1234564.离子晶体一般不具有的特征是()A.熔点较高，硬度较大B.易溶于水而难溶于有机溶剂C.固体时不能导电D.离子间距离较大，其密度较大D解析答案解析离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A、B、C项所述；离子间的距离取决于离子半径的大小及晶体的密堆积形式等。1234565.科学家通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO、CaC2的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。(1)某同