3.3 金属晶体与离子晶体（精讲）
考点一 金属键与金属晶体
【例1-1】（2022·高二课时练习）金属键的实质是
A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥
B．阴、阳离子之间的相互作用
C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引
D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用
【答案】D
【解析】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用，故选：D。
【例1-2】（2022·高二课时练习）下列关于金属键或金属的性质说法正确的是
①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③、、的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】C
【解析】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；
③一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，、、三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；
④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；
故选：C。
【例1-3】（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是
A．①为简单立方堆积，③为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12
D．空间利用率的大小关系为：①<②<③<④
【答案】B
【解析】A．由金属晶体的晶胞结构图可知：①为简单立方堆积；③为六方最密堆积，A错误；
B．顶点为8个晶胞共用；面为2个晶胞共用；晶胞体内原子为1个晶胞单独占有。晶胞①中原子个数=8×=1；晶胞②中原子个数=1+8×=2；晶胞③中原子个数=1+8×=2，晶胞④中原子个数=8×+6×=4，B正确；
C．①为简单立方堆积，配位数为6；②为体心立方堆积，配位数为8；③为六方最密堆积，配位数为12；④为面心立方最密堆积，配位数为12，C错误；
D．六方最密堆积与面心立方最密堆积的空间利用率相等，简单立方堆积、体心立方堆积不是最密堆积，空间利用率比六方最密堆积和面心立方最密堆积的小；体心立方堆积空间利用率比简单立方堆积的高，故空间利用率的大小关系为：①＜②＜③=④，D错误；
故选B。
【一隅三反】
1．（2022·高二课时练习）下列有关金属键的叙述错误的是
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键中的自由电子属于整块金属
C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
D．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
【答案】D
【解析】A．金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，所以金属键没有方向性和饱和性，故A正确；
B．自由电子在金属中自由运动，为整个金属的所有阳离子所共有，属于整块金属，故B正确；
C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关，故C正确；
D． 金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，故D错误；
故答案选D。
2．（2022秋·四川内江·高二威远中学校校考期中）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是
A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12
D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④
【答案】B
【解析】A．由金属晶体的晶胞结构图可知：①为简单立方堆积；②为体心立方堆积；③为六方最密堆积；④为面心立方最密堆积，A错误；
B．顶点为8个晶胞共用；面为2个晶胞共用；晶胞体内原子为1个晶胞单独占有。晶胞①中原子个数=8×=1；晶胞②中原子个数=1+8×=2；晶胞③中原子个数=1+8×=2，晶胞④中原子个数=8×+6×=4，B正确；
C．①为简单立方堆积，配位数为6；②为体心立方堆积，配位数为8；③为六方最密堆积，配位数为12；④为面心立方最密堆积，配位数为12，C错误；
D．六方最密堆积与面心立方最密堆积的空间利用率相等，简单立方堆积、体心立方堆积不是最密堆积，空间利用率比六方最密堆积和面心立方最密堆积的小；体心立方堆积空间利用率比简单立方堆积的高，故空间利用率的大小关系为：①＜②＜③=④，D错误；
故合理选项是B。
3．（2022春·陕西西安·高二统考期末）金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是
A．锌——镁型——68%——8 B．钠——钾型——74%——12
C．钋——简单立方堆积——52%——6 D．银——铜型——74%——8
【答案】C
【解析】A．为镁型，属于六方堆积，空间利用率为74%，配位数为12，故A错误；
B．为钾型，属于体心立方堆积，空间利用率为68%，配位数为8，故B错误；
C．属于简单立方堆积，空间利用率为52%，配位数为6，故C正确；
D．为铜型，属于面心立方堆积，空间利用率为74%，配位数为12，故D错误；
答案选C。
4（2021春·山东德州·高二校考开学考试）金晶体采取面心立方最密堆积。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法正确的是
A．金晶体每个晶胞中含有2个金原子
B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积
C．一个晶胞的体积是
D．金晶体的密度是2
【答案】B
【解析】A．Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为，A选项错误，A错误；
B．金属晶体中，由于电子的自由运动，金属键没有固定度的方向，因而金属键无方向性，金属原子采取紧密堆积，B正确；
C．在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，晶胞棱长为，故晶胞的体积为，C错误；
D．晶胞中含有4个原子，故4M晶胞的质量为，晶胞的体积为，故晶胞的密度为，D错误；
故选B。
考点二 离子晶体
【例2-1】（2022春·新疆乌鲁木齐·高二校考期中）下列有关离子晶体的叙述错误的是
A．氯化钠晶体中有个分子
B．氯化钠晶体中，每个周围与它距离相等且最近的有个
C．氯化铯晶体中，每个周围紧邻个
D．平均每个晶胞中有个、个
【答案】A
【解析】A．氯化钠为离子化合物，不存在分子，故A错误；
B．由晶胞结构可知，钠离子在棱心和体心时，顶点和面心为氯离子，则每个周围距离相等的共有个，故B正确；
C．氯化铯晶体中，铯离子在体心，氯离子在顶点，每个周围紧邻个，故C正确；
D．由晶胞结构可知，钠离子在棱心和体心时，顶点和面心为氯离子，则由分析可知，平均每个晶胞中有个、个，故D正确；
故答案为A。
【例2-2】（202吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示，其摩尔质量为Mg·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为ρg·cm-3，下列说法中正确的是
A．晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B．晶体中阴、阳离子的配位数都是4
C．该晶胞可能是CsCl的晶胞
D．该晶体中两个距离最近的阴、阳离子的核间距为cm
【答案】D
【解析】A．据均摊法可知，在这个晶胞中阴离子位于棱上和体心，数目，阳离子位于顶点、面心，数目，A项错误；
B．晶体中，由体心的阳离子看出周围有6个阴离子，每个阴离子周围有6个阳离子，所以晶体中，阴、阳离子的配位数都为6，B项错误；
C．根据均摊法可知，在这个晶胞中阴、阳离子的个数都为4，阴、阳离子的配位数都为6，符合NaCl的晶胞特点，C项错误；
D．因为晶胞中阴、阳离子的个数都为4，则晶胞的体积为cm3，晶胞的边长为，因为两个距离最近的阴、阳离子的核间距为晶胞边长的一半即，即为，D项正确；
答案选D。
【例2-3】（2022春·高二单元测试）下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是
A．离子键：NaF＞NaCl＞NaBr
B．硬度：MgO＞CaO＞BaO
C．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3
D．1个阴离子周围等距离且最近的阳离子数：CsCl＞NaCl＞CaF2
【答案】C
【解析】A.离子半径Br－＞Cl－＞F－，离子半径越小，所带电荷数越大，离子键越强，故A正确；B.原子半径Ba＞Ca＞Mg，原子半径越大，键能越小，硬度越小，故B正确；C.离子半径Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，离子半径越小，电荷越多，则熔点越高，故C错误；D.CsCl晶胞中1个Cl－周围有8个Cs＋；CaF2晶胞中1个F－周围有4个Ca2＋；NaCl晶胞中1个Cl－周围有6个Na＋，故D正确。
【一隅三反】
1．（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）下列有关离子晶体的说法正确的是
A．离子晶体中一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体
B．离子键只存在于离子晶体中，离子晶体中一定含有离子键
C．离子晶体中不可能含有共价键
D．离子晶体受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化
【答案】B
【解析】A．离子晶体中不一定含有金属元素，含有金属元素的化合物不一定是离子晶体，A错误；
B．含有离子键的化合物一定是离子晶体，离子晶体中可能含有共价键，B正确；
C．离子晶体中可能含有共价键，如过氧化钠，C错误；
D．离子晶体受热熔化时，虽然离子键被破坏，但没有生成新的物质，不属于化学变化，如氯化钠晶体熔化，D错误；
故选：B。
2．（2022秋·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考期末）几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是
A．熔沸点：NaClB．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为6
C．若ZnS的晶胞边长为apm，则Zn2+与S2-之间最近距离为apm
D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS【答案】D
【解析】A．NaCl 和CsCl都是离子晶体，Na+半径小于Cs+半径，半径越小，离子间的离子键越强，熔沸点越高，因此熔沸点：NaCl>CsCl，A错误；
B．由图可知，在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数且为12，B错误；
C．ZnS的晶胞边长为a pm，Zn2+与S2-之间的最近距离为体对角线的，因此为apm，C错误；
D．ZnS中阳离子配位数为4，NaCl中阳离子配位数为6，CsCl中阳离子配位数为8，因此阳离子的配位数大小关系为ZnS故选D。
3．（2022·天津·一模）能证明晶体类型为离子晶体的方法是
A．测定溶液能否导电 B．X射线衍射法
C．测定熔融能否导电 D．测定是否有确定的熔点
【答案】C
【解析】A．有些分子晶体的水溶液也能导电，如HCl、H2SO4等，故A错误；
B．X射线衍射法用于判断晶体与非晶体，不能判断晶体类型，故B错误；
C．离子晶体是由阴阳离子组成，熔融状态破坏离子键，产生自由移动的阴阳离子，能导电，故C正确；
D．有无确定的熔点适用于判断物质是晶体还是非晶体，故D错误；
答案为C。
4．（2022秋·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习）几种离子晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是
A．熔沸点：NaClB．NaCl晶胞中，做面心立方最密堆积，填充正四面体空隙
C．若ZnS的晶胞边长为a pm，则与之间的最近距离为
D．上述三种晶胞中，阳离子的配位数：ZnS【答案】D
【解析】A．NaCl和CsCl晶体中正负离子所带电荷数量相同，Cs+半径大于Na+，则熔沸点NaCl>CsCl，A错误；
B．NaCl晶胞中，Cl-做面心立方最密堆积，Na+填充在Cl-形成的空隙中，B错误；
C．Zn2+与S2-之间最近距离为体对角线的，晶胞边长为apm，则体对角线长度为apm，则Zn2+与S2-之间的最近距离为apm，C错误；
D．ZnS中Zn2+的配位数为4，NaCl中Na+的配位数为6，CsCl中Cs+的配位数为8，则阳离子配位数ZnS故答案选D。
考点三 过渡晶体与混合晶体
【例3】（2022春·浙江杭州·高二校考期中）下列说法不正确的是
A．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理：SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理
B．Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
C．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
【答案】A
【解析】A．Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，故A错误；
B．Na2O 中离子键的百分数为62%，说明Na2O中存在共价键，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，故B正确；
C．离子键和共价键的本质区别是形成两元素电负性的差值，差值大为离子键，差值小为共价键，Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，故C正确；
D．根据微粒间的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，故D正确；
故选A。
【一隅三反】
1．（2022·全国·高二专题练习）混合型晶体
(1)混合型晶体的概念
既有_______又有_______，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。
(2)石墨的结构模型
石墨结构中未参与杂化的p轨道
①结构特点——层状结构
a.石墨晶体是层状结构的，同层内碳原子采取_______杂化，以_______结合，形成_______结构，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，层与层之间靠_______维系。
③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为_______，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
④由于所有的p轨道相互平行而且_______，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的_______，而且，由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另-一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。
②晶体类型：石墨晶体中，既有_______，又有_______和_______，属于_______。
③性质：熔点很_______、质软、易_______等
【答案】(1) 共价键 范德华力
(2) sp2 共价键(σ键) 平面六元并环 范德华力 3 相互重叠 导电性 共价键 金属键 范德华力 混合晶体 高 导电
2．（2022山东）石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构其一种晶胞的结构如图所示。回答下列问题：
(1)基态碳原子的轨道表示式为___________；
(2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________；
(3)CH3－是有机反应中重要的中间体，其空间构型为___________；
(4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为___________晶体中微粒间的作用力有___________(填标号)，石墨熔点高于金刚石是因为存在___________(填标号)；
A．离子键 B．共价键 C．π键 D．氢键 E范德华力
(5)该晶胞中的碳原子有___________种原子坐标；若该晶胞底面边长为apm，高为cpm，则石墨晶体中碳碳键的键长为___________pm，密度为___________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
【答案】（1）
N>O>C
三角锥形
sp2 BCE C
4
【解析】(1)据构造原理，基态碳原子的轨道表示式为；
(2)据元素周期律，碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；
(3)CH3－中心原子碳的价层电子对数为(4+1×3+1)÷2=4，为sp3杂化，三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故离子空间构型为三角锥形。
(4)石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，键角120 ，则碳原子为sp2杂化。层内相邻碳原子间共价键结合，未杂化的p轨道形成大π键，层间为范德华力结合，故选BCE。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还有大π键，使其键能增大，故石墨熔点高于金刚石。
(5)每个石墨晶胞有碳原子8×+4×+2×+1=4个，则有4种原子坐标；
晶胞底面图，设碳碳键的键长为x，则x2=(x/2)2+(a/2)2，解得x=；
晶胞底面的高==，一个晶胞体积=(a×10-10)×(×10-10)×(c×10-10)cm3，
一个晶胞质量=g，故石墨晶体密度为g·cm－3。
考点四 晶体的综合运用
【例4-1】（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）下列晶体的分类正确的一组是
选项 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
A 石墨 Ar Hg
B 金刚石 Ag
C SiC Mg
D Si NaH
【答案】B
【解析】A．石墨的层与层之间是分子间作用力，而碳原子间是共价键，石墨之中也会有自由电子在层与层间移动，石墨属于混合晶体，故A不选；
B．氯化铵为离子晶体，金刚石为共价晶体，乙醇为分子晶体，银为金属晶体，故B选；
C．醋酸是由分子构成的分子晶体，故C不选；
D．氢化钠是由离子构成的离子晶体，故D不选；
故选B。
【例4-2】（2022春·广东广州·高二统考期末）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域，钙钛矿()型化合物是一类可用于生产太阳能电池的功能材料。回答下列问题：
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅。基态原子价层电子排布式为_______，单晶硅的晶体类型为_______。
(2)硅和卤素单质反应可以得到硅的卤化物()，的熔点和沸点如下表：
熔点/℃ -90.2 -70.4 5.2 120.5
沸点/℃ -85.8 57.8 154.2 287.7
沸点依次升高的原因是_______。
(3)钙钛矿的晶胞如图所示，其组成元素的电负性大小顺序是_______。与间的作用力为_______，该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有_______个。
(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。下图为Ge单晶的晶胞，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)C为(，，0)，则D原子的坐标参数为_______。
已知Ge单晶属于立方晶系，晶胞参数为，阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为_______(列出计算式)。
【答案】(1) 3s23p2 原子晶体
(2)四者均为分子晶体，SiF4→SiI4摩尔质量增大，范德华力增大，物质的熔沸点升高
(3) O>Ti>Ca 离子键 6
(4)
【解析】（1）Si电子排布式为1s22s22p63s23p2，价层电子为其最外层电子即为3s23p2。其结构为立体网状结构，所以为原子晶体，答案为3s23p2；原子晶体；
（2）四者的沸点均相对较低，则为分子晶体，分子晶体熔沸点看氢键和范德华力。答案为四者均为分子晶体，SiF4→SiI4摩尔质量增大，范德华力增大，物质的熔沸点升高；
（3）化合物中Ca和Ti呈正价而O呈负价，则电负性O最大。由于Ca与Ti为同周期从左到右电负性增强，所以答案为O>Ti>Ca。Ca为活泼金属和活泼的非金属之间为离子键，答案为离子键。以顶点的钛为例，离它最近的Ti4+应该是与该顶点相连的3条棱心，且晶胞中三条棱进行延申再找到3个，所以有6个。答案为6；
（4）从已知坐标得晶胞得边长为1。而D点在晶胞的立方体体心，则其坐标为。晶胞中原子分别位于顶点占1个，面心占3，体内占4个，则共有8个原子。，答案为。
【一隅三反】
1．（2022春·新疆伊犁·高二统考期末）下列关于各类晶体的熔、沸点比较的说法正确的是
A．离子晶体：离子半径越大，晶格能越大，熔、沸点越高
B．原子晶体，键长越长，键能越大，共价键越强，熔、沸点越高
C．金属晶体：金属原子半径越大，金属活动性越强，熔、沸点越高
D．组成与结构相似的分子晶体：相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高
【答案】D
【解析】A．离子晶体的晶格能与其熔点成正比，离子晶体的晶格能越大，晶格能与离子半径成反比，离子半径越小，晶格能越大，故A错误；
B．影响原子晶体的熔沸点高低的因素为共价键的键能大小，共价键键长越短、键能越大，晶体的熔点越高，故B错误；
C．金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高，故C错误；
D．组成与结构相似的分子晶体熔沸点受分子间作用力影响，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，故D正确；
故选：D。
2．（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）下列说法中正确的有
①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关
②离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用
③分子晶体的熔点一定比金属晶体低
④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低
⑤共价晶体中一定含有共价键
⑥含有离子的晶体一定是离子晶体
⑦硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为8
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
【答案】B
【解析】①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关，故正确；
②离子键是阴、阳离子间的静电作用力，包括吸引力和排斥力，故错误；
③分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如汞在常温下为液体，碘是分子晶体，常温下为固体，故错误；
④分子晶体熔、沸点的高低由分子间作用力决定，故错误；
⑤共价晶体是原子通过共价键结合而成，所以共价晶体含有共价键，故正确；
⑥金属晶体由金属阳离子和电子构成，所以含有离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故错误；
⑦金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体，键能越大，硬度越大，原子半径：C＞Si，键长：C-C＞C-Si＞Si-Si，键能：C-C＞C-Si＞Si-Si，故硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故正确；
⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为6，故正确；
综上所述，共4个正确；故选C。
3．（2021·全国·高二单元测试）碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物如C，同时自身可以形成多种单质如D和E，碳及其化合物的用途广泛。
已知A为离子晶体，B为金属晶体，C为分子晶体
(1)图中分别代表了五种常见的晶体，分别是：A________，B________，C________，D________，E________。(填名称或化学式)
(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，关于两种晶体的比较中正确的是_____。
a.晶体的密度：干冰>冰 b.晶体的熔点：干冰>冰
c.晶体中的空间利用率：干冰>冰 d.晶体中分子间相互作用力类型相同
(3) 金刚石和石墨是碳的两种常见单质，下列叙述正确的有________。
a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化
b.晶体中共价键的键长：金刚石中C—C<石墨中C—C
c.晶体的熔点：金刚石>石墨
d.晶体中共价键的键角：金刚石>石墨
e.金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力
f.金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体
(4)金刚石晶胞结构如图，一个晶胞中的C原子数目为 ________。
(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜，金属铜采用面心立方最密堆积，已知Cu单质的晶体密度为ρ g/cm3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为 __________cm。
【答案】（1）NaCl Na 干冰 金刚石 石墨
ac
ae
8
×cm
【解析】（1）根据图中晶体的结构，结合常见晶体可知，A为氯化钠、B为Na、C为干冰、D为金刚石、E为石墨；
（2）水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，而受热融化时氢键被破，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积；
（3）a、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构；
b、c、sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量；
d、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构；
e、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，晶体中只含有共价键；石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子．这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键．因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接；
f、石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接；
（4）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，根据均摊法计算；
（5）金属铜采用面心立方最密堆积，利用均摊法计算晶胞原子数目，铜原子半径为rcm，可计算晶胞参数，根据m=ρV计算铜原子半径。
（1）根据图中晶体的结构，结合常见晶体可知，A为氯化钠、B为Na、C为干冰、D为金刚石、E为石墨，
答案为：NaCl；Na；干冰；金刚石；石墨；
（2）a、水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，密度比水小，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，密度比水大，故a正确；
b、冰融化时氢键被破，干冰分子之间只存在范德华力，融化时破坏范德华力，氢键比范德华力强，故晶体的熔点冰＞干冰，故b错误；
c、水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，晶体中的空间利用率：干冰＞冰，故c正确；
d、干冰分子之间只存在范德华力，水分子之间既存在范德华力又存在氢键，晶体中分子间相互作用力类型不相同，故d错误．
答案选：ac；
（3）a、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，碳原子的杂化类型为sp3杂化；石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp2杂化，故a正确；
b、sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，而且石墨的碳原子还有大π键所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，故b错误；
c、石墨的层内共价键键长比金刚石的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量，所以晶体的熔点金刚石＜石墨，故c错误；
d、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，键角为109°28′，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，键角为120°，故d错误；
e、金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子．这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键．因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，说明晶体中含有共价键、金属键、范德华力，故e正确；
f、金刚石是原子晶体，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，石墨为混合型晶体，不属于原子晶体，故f错误；答案选：ae；
（4）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中c原子数目为4+6× +8× =8；答案为：8；
（5）金属铜采用面心立方最密堆积，晶胞内Cu原子数目为8× +6× =4令铜原子的半径为rcm，则晶胞的棱长为：4rcm= rcm，所以解得：r=cm；
答案为：cm3.3 金属晶体与离子晶体（精讲）
考点一 金属键与金属晶体
【例1-1】（2022·高二课时练习）金属键的实质是
A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥
B．阴、阳离子之间的相互作用
C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引
D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用
【例1-2】（2022·高二课时练习）下列关于金属键或金属的性质说法正确的是
①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③、、的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【例1-3】（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是
A．①为简单立方堆积，③为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12
D．空间利用率的大小关系为：①<②<③<④
【一隅三反】
1．（2022·高二课时练习）下列有关金属键的叙述错误的是
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键中的自由电子属于整块金属
C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
D．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
2．（2022秋·四川内江·高二威远中学校校考期中）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是
A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12
D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④
3．（2022春·陕西西安·高二统考期末）金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是
A．锌——镁型——68%——8 B．钠——钾型——74%——12
C．钋——简单立方堆积——52%——6 D．银——铜型——74%——8
4（2021春·山东德州·高二校考开学考试）金晶体采取面心立方最密堆积。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法正确的是
A．金晶体每个晶胞中含有2个金原子
B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积
C．一个晶胞的体积是
D．金晶体的密度是2
考点二 离子晶体
【例2-1】（2022春·新疆乌鲁木齐·高二校考期中）下列有关离子晶体的叙述错误的是
A．氯化钠晶体中有个分子
B．氯化钠晶体中，每个周围与它距离相等且最近的有个
C．氯化铯晶体中，每个周围紧邻个
D．平均每个晶胞中有个、个
【例2-2】（202吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示，其摩尔质量为Mg·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为ρg·cm-3，下列说法中正确的是
A．晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B．晶体中阴、阳离子的配位数都是4
C．该晶胞可能是CsCl的晶胞
D．该晶体中两个距离最近的阴、阳离子的核间距为cm
【例2-3】（2022春·高二单元测试）下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是
A．离子键：NaF＞NaCl＞NaBr
B．硬度：MgO＞CaO＞BaO
C．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3
D．1个阴离子周围等距离且最近的阳离子数：CsCl＞NaCl＞CaF2
【一隅三反】
1．（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）下列有关离子晶体的说法正确的是
A．离子晶体中一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体
B．离子键只存在于离子晶体中，离子晶体中一定含有离子键
C．离子晶体中不可能含有共价键
D．离子晶体受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化
2．（2022秋·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考期末）几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是
A．熔沸点：NaClB．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为6
C．若ZnS的晶胞边长为apm，则Zn2+与S2-之间最近距离为apm
D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS3．（2022·天津·一模）能证明晶体类型为离子晶体的方法是
A．测定溶液能否导电 B．X射线衍射法
C．测定熔融能否导电 D．测定是否有确定的熔点
4．（2022秋·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习）几种离子晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是
A．熔沸点：NaClB．NaCl晶胞中，做面心立方最密堆积，填充正四面体空隙
C．若ZnS的晶胞边长为a pm，则与之间的最近距离为
D．上述三种晶胞中，阳离子的配位数：ZnS考点三 过渡晶体与混合晶体
【例3】（2022春·浙江杭州·高二校考期中）下列说法不正确的是
A．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理：SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理
B．Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
C．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
【一隅三反】
1．（2022·全国·高二专题练习）混合型晶体
(1)混合型晶体的概念
既有_______又有_______，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。
(2)石墨的结构模型
石墨结构中未参与杂化的p轨道
①结构特点——层状结构
a.石墨晶体是层状结构的，同层内碳原子采取_______杂化，以_______结合，形成_______结构，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，层与层之间靠_______维系。
③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为_______，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
④由于所有的p轨道相互平行而且_______，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的_______，而且，由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另-一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。
②晶体类型：石墨晶体中，既有_______，又有_______和_______，属于_______。
③性质：熔点很_______、质软、易_______等
2．（2022山东）石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构其一种晶胞的结构如图所示。回答下列问题：
(1)基态碳原子的轨道表示式为___________；
(2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________；
(3)CH3－是有机反应中重要的中间体，其空间构型为___________；
(4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为___________晶体中微粒间的作用力有___________(填标号)，石墨熔点高于金刚石是因为存在___________(填标号)；
A．离子键 B．共价键 C．π键 D．氢键 E范德华力
(5)该晶胞中的碳原子有___________种原子坐标；若该晶胞底面边长为apm，高为cpm，则石墨晶体中碳碳键的键长为___________pm，密度为___________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
考点四 晶体的综合运用
【例4-1】（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）下列晶体的分类正确的一组是
选项 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
A 石墨 Ar Hg
B 金刚石 Ag
C SiC Mg
D Si NaH
【例4-2】（2022春·广东广州·高二统考期末）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域，钙钛矿()型化合物是一类可用于生产太阳能电池的功能材料。回答下列问题：
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅。基态原子价层电子排布式为_______，单晶硅的晶体类型为_______。
(2)硅和卤素单质反应可以得到硅的卤化物()，的熔点和沸点如下表：
熔点/℃ -90.2 -70.4 5.2 120.5
沸点/℃ -85.8 57.8 154.2 287.7
沸点依次升高的原因是_______。
(3)钙钛矿的晶胞如图所示，其组成元素的电负性大小顺序是_______。与间的作用力为_______，该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有_______个。
(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。下图为Ge单晶的晶胞，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)C为(，，0)，则D原子的坐标参数为_______。
已知Ge单晶属于立方晶系，晶胞参数为，阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为_______(列出计算式)。
【一隅三反】
1．（2022春·新疆伊犁·高二统考期末）下列关于各类晶体的熔、沸点比较的说法正确的是
A．离子晶体：离子半径越大，晶格能越大，熔、沸点越高
B．原子晶体，键长越长，键能越大，共价键越强，熔、沸点越高
C．金属晶体：金属原子半径越大，金属活动性越强，熔、沸点越高
D．组成与结构相似的分子晶体：相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高
2．（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）下列说法中正确的有
①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关
②离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用
③分子晶体的熔点一定比金属晶体低
④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低
⑤共价晶体中一定含有共价键
⑥含有离子的晶体一定是离子晶体
⑦硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为8
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
3．（2021·全国·高二单元测试）碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物如C，同时自身可以形成多种单质如D和E，碳及其化合物的用途广泛。
已知A为离子晶体，B为金属晶体，C为分子晶体
(1)图中分别代表了五种常见的晶体，分别是：A________，B________，C________，D________，E________。(填名称或化学式)
(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，关于两种晶体的比较中正确的是_____。
a.晶体的密度：干冰>冰 b.晶体的熔点：干冰>冰
c.晶体中的空间利用率：干冰>冰 d.晶体中分子间相互作用力类型相同
(3) 金刚石和石墨是碳的两种常见单质，下列叙述正确的有________。
a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化
b.晶体中共价键的键长：金刚石中C—C<石墨中C—C
c.晶体的熔点：金刚石>石墨
d.晶体中共价键的键角：金刚石>石墨
e.金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力
f.金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体
(4)金刚石晶胞结构如图，一个晶胞中的C原子数目为 ________。
(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜，金属铜采用面心立方最密堆积，已知Cu单质的晶体密度为ρ g/cm3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为 __________cm。
