現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第一單元偉大的復(fù)興·中國革命傳統(tǒng)作品研習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1．了解金屬鍵和金屬晶體的概念及特點(diǎn)，學(xué)會(huì)運(yùn)用“電子氣理論”解釋金屬的物理性質(zhì)。2．理解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)。3．知道離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。問題式預(yù)習(xí)一、金屬鍵與金屬晶體1．金屬鍵概念__________和________之間存在的較強(qiáng)的相互作用本質(zhì)金屬原子脫落下來的價(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金屬陽離子自由電子(3)性質(zhì)：優(yōu)良的______性、______性、______性。2.金屬晶體(1)概念：金屬原子通過______形成的晶體。(2)特點(diǎn)：①構(gòu)成金屬晶體的粒子是__________和________；②在金屬晶體中，不存在單個(gè)分子；③金屬晶體中金屬陽離子被自由電子所包圍，如圖所示。金屬鍵金屬陽離子自由電子延展導(dǎo)電導(dǎo)熱3．“電子氣理論”對(duì)金屬性質(zhì)的解釋二、離子晶體1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成粒子：______和______。(2)主要作用力：______。(3)配位數(shù)：一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。2．性質(zhì)(1)硬度____，難于壓縮。(2)熔、沸點(diǎn)____。陽離子陰離子離子鍵較大較高3．常見離子晶體的空間結(jié)構(gòu)離子晶體NaClCsCl陰離子的配位數(shù)____陽離子的配位數(shù)____6868陰、陽離子配位數(shù)圖示晶胞4.離子晶體中的作用力大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在______分子（如H2O、NH3等）。例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在這些離子晶體中還存在____鍵、__鍵等。然而，貫穿整個(gè)晶體的主要作用力仍是______________的作用力。電中性共價(jià)氫陰、陽離子之間三、過渡晶體與混合型晶體1．過渡晶體(1)四類典型晶體是指____晶體、____晶體、____晶體和____晶體。(2)過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。①幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133從上表可知，表中的4種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價(jià)鍵，這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價(jià)晶體，只是離子晶體與共價(jià)晶體之間的過渡晶體。分子共價(jià)金屬離子②偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)作離子晶體來處理，如______等。同樣，偏向共價(jià)晶體的過渡晶體則當(dāng)作共價(jià)晶體來處理，如______、______等。③四類晶體都有過渡型。Na2OAl2O3SiO22．混合型晶體(1)石墨晶體模型(2)石墨晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu)①同層內(nèi)碳原子采取____雜化，以共價(jià)鍵（σ鍵）結(jié)合，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。②層與層之間靠________維系。③石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3，有一個(gè)未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。(3)導(dǎo)電性：石墨有類似____晶體的導(dǎo)電性，且它的導(dǎo)電性只能沿石墨____的方向。sp2范德華力金屬平面任務(wù)式研習(xí)任務(wù)一金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)活動(dòng)1含有陽離子的晶體中一定含有陰離子嗎？提示：不一定。如金屬晶體中只有陽離子和自由電子，沒有陰離子，但有陰離子時(shí)，一定有陽離子?；顒?dòng)2純鋁硬度不大，形成硬鋁合金后，硬度很大，金屬形成合金后為什么有些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大變化？提示：金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時(shí)，影響了金屬的延展性和硬度?；顒?dòng)3影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素有哪些？提示：由于金屬鍵是產(chǎn)生在自由電子（帶負(fù)電）和金屬陽離子（帶正電）之間的電性作用，所以金屬陽離子所帶電荷越多，半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。由于堆積方式影響空間利用率，所以它也是金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素之一。1．下列四種性質(zhì)的敘述，可能屬于金屬晶體的是(

)A．由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低B．固態(tài)時(shí)或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右C．以共價(jià)鍵結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高D．固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電√B

解析：由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低，為分子晶體的特點(diǎn)，A錯(cuò)誤；固態(tài)或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右，可能為金屬晶體，B正確；以共價(jià)鍵結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，是共價(jià)晶體的特點(diǎn)，C錯(cuò)誤；固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，不符合金屬晶體的特征，D錯(cuò)誤。2．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是(

)A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣√C

解析：鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)低，硬度小，A錯(cuò)誤；從Li到Cs，離子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷相同，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，硬度逐漸減小，B錯(cuò)誤；因鎂離子的半徑比鈉離子的小且所帶電荷多，所以金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，C正確；因鎂離子的半徑比鈣離子的小而所帶電荷相同，所以金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，D錯(cuò)誤。3．金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞（

），晶胞的棱長為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切。鈉原子的半徑r為(

)√4．磷錫青銅合金廣泛用于儀器儀表中的耐磨零件和抗磁元件等，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知晶胞邊長為apm，下列說法不正確的是(

)√5．已知某金屬晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則在該晶胞中所含金屬原子的配位數(shù)為(

)A．6B．4C．8D．12D

解析：在該晶胞中，與每個(gè)頂角的原子距離相等且最近的原子共有12個(gè)，因此其配位數(shù)為12?！?．金屬晶體內(nèi)部電子氣理論圖如圖所示。電子氣理論可以用來解釋金屬的某些性質(zhì)。下列說法正確的是(

)A.金屬能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘訇栯x子在外加電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)B．金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮釉跓岬淖饔孟孪嗷ヅ鲎?，從而發(fā)生熱的傳導(dǎo)C．金屬具有良好的延展性是因?yàn)樵谕饬Φ淖饔孟拢饘倬w各原子層會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞剑易杂呻娮涌梢云鸬筋愃戚S承中滾珠之間潤滑劑的作用D．合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增多，所以合金的延展性比純金屬強(qiáng)、硬度比純金屬小√C

解析：金屬能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘僦凶杂梢苿?dòng)的電子在外加電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮雍徒饘訇栯x子在熱的作用下運(yùn)動(dòng)加快，相互碰撞增加，從而發(fā)生熱的傳導(dǎo)，B錯(cuò)誤；金屬具有延展性是因?yàn)樵谕饬Φ淖饔孟拢饘訇栯x子各層間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，但不改變?cè)械呐帕蟹绞?，自由電子可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，使金屬不會(huì)斷裂，C正確；合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，相當(dāng)于填補(bǔ)了金屬陽離子之間的空隙，使其層與層之間相對(duì)滑動(dòng)變得困難，所以一般情況下，合金的延展性比純金屬差，硬度比純金屬大，D錯(cuò)誤。7．(1)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表，該合金儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：1mol鑭形成的該合金能儲(chǔ)存________mol氫氣。(2)鎳銅合金具有優(yōu)良的性能，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若晶胞的棱長為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該合金的密度為_______________________。1．金屬鍵的理解(1)金屬鍵無方向性和飽和性：晶體中的電子不專屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬陽離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用，這就是金屬鍵，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。(2)金屬鍵的強(qiáng)弱比較：一般來說，金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素原子的半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大，價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。2．金屬晶體的典型性質(zhì)(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)金屬晶體的熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)越高。具體規(guī)律如下：①同周期金屬單質(zhì)，從左到右（如Na、Mg、Al）熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下（如堿金屬）熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低；而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。(3)硬度：金屬鍵越強(qiáng)，晶體的硬度越大。任務(wù)二離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)CaF2離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：活動(dòng)1

CaF2晶體中Ca2+的配位數(shù)是多少？F－的配位數(shù)是多少？已知晶體中晶胞的棱長是bpm，則晶體的密度是多少？（NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）活動(dòng)2以下是8種物質(zhì)的熔點(diǎn)：序號(hào)①②③④⑤⑥⑦⑧物質(zhì)NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO熔點(diǎn)/℃9938017476612852261424301918(1)①～④、⑤～⑧中物質(zhì)的熔點(diǎn)為什么會(huì)逐漸降低？(2)⑤～⑧中物質(zhì)的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于①～④中物質(zhì)的原因是什么？(3)通過上述分析，你能得出影響離子晶體熔點(diǎn)高低的因素有哪些？其影響規(guī)律是什么？提示：(1)①～④均為離子晶體且離子所帶電荷相同，從F－→I－隨著離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點(diǎn)逐漸降低。⑤～⑧均為離子晶體且離子所帶電荷相同，從Mg2+→Ba2+隨著離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點(diǎn)逐漸降低。(2)①～⑧中的物質(zhì)均為離子晶體，但⑤～⑧中物質(zhì)的離子所帶電荷多于①～④中物質(zhì)的離子所帶的電荷，離子所帶電荷越多，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。(3)影響離子晶體熔點(diǎn)高低的因素主要有離子所帶電荷數(shù)及離子半徑的大小。其規(guī)律是離子所帶電荷越多，離子半徑越小，離子晶體的熔點(diǎn)越高。√1．下列有關(guān)離子晶體的敘述不正確的是(

)A．1mol氯化鈉中有6.02×1023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.氯化銫晶體中，每個(gè)Cs＋周圍緊鄰8個(gè)Cl－D．平均每個(gè)NaCl晶胞中有4個(gè)Na＋、4個(gè)Cl－A

解析：氯化鈉屬于離子晶體，不存在NaCl分子，A錯(cuò)誤；由NaCl晶胞結(jié)構(gòu)知B、D正確；由CsCl晶胞結(jié)構(gòu)知C正確。2．氧化鋅常作為金屬緩蝕劑，其結(jié)構(gòu)有很多種，其中一種立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖，晶胞棱長為apm。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．該晶體屬于離子晶體B．氧原子與氧原子的最短距離為apmC．鋅原子周圍等距且最近的鋅原子數(shù)為12D．該晶胞中含有4個(gè)氧原子、4個(gè)鋅原子√√3．下列關(guān)于離子晶體的描述不正確的是(

)A．離子晶體是陽離子和陰離子通過靜電吸引力結(jié)合而成的晶體B．穩(wěn)定性：NaF>NaCl>NaBr>NaIC．硬度：CaO>BaOD．在氯化鈉晶體中，Na＋和Cl－的配位數(shù)均為6A

解析：離子晶體是陽離子和陰離子通過靜電作用結(jié)合而成的晶體，靜電作用包括靜電斥力和靜電吸引力。4．CeO2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：(1)Ce的配位數(shù)為________。(2)若高溫下該晶胞中1個(gè)氧原子變?yōu)榭瘴唬鑏_________個(gè)面心上的Ce由＋4價(jià)變?yōu)椋?價(jià)（頂角上的Ce化合價(jià)不變）。答案：(1)8

(2)45．科學(xué)家通過X射線證明，MgO、CaO、NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似。(1)MgO是優(yōu)良的耐高溫材料，MgO的熔點(diǎn)比CaO的高，其原因是______________________________________________。(2)已知Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO______（填“<”或“>”）FeO，NiO晶胞中Ni2+周圍最近的O2-有________個(gè)。(3)已知CaO晶體的密度為ag·cm-3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則CaO晶胞的體積為________cm3。1．離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)