人教版高中化学选择性必修2第三章晶体结构与性质第三节第1课时金属晶体与离子晶体学案
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修2第三章晶体结构与性质第三节第1课时金属晶体与离子晶体学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 743.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-10 17:34:42 | ||
图片预览
文档简介
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体与离子晶体
[课程标准] 1.能借助金属晶体和离子晶体等模型认识晶体的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 2.能结合金属晶体和离子晶体的实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。
任务一 金属键和金属晶体
材料：科学家利用增材制造(俗称3D打印)，成功开发了一种超强、高延展性、超轻的钛基合金。通过在3D打印过程中控制激光功率和扫描速度等参数，成功地以可控的方式创造了新合金中元素的不均匀成分。
问题1：合金属于什么晶体？构成粒子是什么？
问题2：合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大，原因是什么？
问题3：试用“电子气理论”解释为什么金属具有良好的延展性、导电性和导热性？
问题4：合金的熔点与相应的成分金属的熔点有何关系？
问题5：根据规律判断下列金属的熔点高低？
①Li、Na、K、Rb、Cs ②Na、Mg、Al
提示：问题1：金属晶体；构成粒子为金属阳离子和自由电子。
问题2：合金与纯金属相比，增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大。
问题3：①当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但原来的排列方式不变，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，并且电子气没有被破坏，所以金属有良好的延展性；
②金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性；
③电子气中的自由电子在热的作用下运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。
问题4：合金的熔点一般低于任何一种成分金属的熔点。
问题5：Li>Na>K>Rb>Cs，Na1．金属键
(1)概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。
(2)成键微粒是金属阳离子和自由电子。
(3)含金属键的物质：金属单质及其合金。
2．金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
晶体中的电子不专属于某几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中产生所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。
3．金属键强弱的影响因素
金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。
4．金属键对金属性质的影响
(1)金属键越强，金属熔、沸点越高。
(2)金属键越强，金属硬度越大。
(3)金属键越强，金属越难失电子，一般金属性越弱，如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。
(4)金属键越强，金属原子的电离能越大。
5．金属晶体
(1)金属晶体是原子间通过金属键形成的一类晶体。金属晶体常温下除汞外都是固体。
(2)性质：优良的导电性、导热性和延展性。
(3)用电子气理论解释金属的性质
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。
答案：错误，金属晶体的熔点有的高，有的低。
(2)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。
答案：正确。
(3)金属晶体除了纯金属还有大量合金。
答案：正确。
2．回答下列问题：
(1)试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
(2)金属键可以看成是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，和共价键类似。金属键有饱和性和方向性吗？
答案：(1)Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。
(2)没有。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，故金属键没有方向性和饱和性。
归纳总结
1.金属晶体熔点的变化规律
金属晶体熔点差别较大，一般熔、沸点较高，但有部分熔点较低，如Cs、Hg等。汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而钨的熔点高达3 000 ℃以上。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属离子与自由电子的作用力强度不同。
2．常见金属晶体的三种结构形式
结构形式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3
结构示意图
配位数 12 8 12
实例 Ca、Al、Cu、 Ag、Au、Pd、Pt Li、Na、K、 Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti
任务二 离子晶体
材料1：已知MgO、NaCl、CsCl、CaCO3、SO4、CuSO4·5H2O、SO4·H2O等均为离子晶体。
材料2：以下是八种物质的熔点。
序号 ① ② ③ ④
物质 NaF NaCl NaBr NaI
熔点/℃ 993 801 747 661
序号 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
物质 MgO CaO SrO BaO
熔点/℃ 2 852 2 614 2 430 1 918
根据材料回答下列问题：
问题1：离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？
问题2：离子晶体中可以有分子存在吗？离子晶体中除含有离子键外，是否还可能含有共价键、氢键、分子间作用力？
问题3：材料2①～④、⑤～⑧中物质的熔点为什么会逐渐降低？
问题4：材料2⑤～⑧中物质的熔点远高于①～④中物质的原因是什么？
提示：问题1：不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。
问题2：可以。离子晶体是由阴、阳离子通过离子键按一定的方式排列组合而成，阴、阳离子是其构成的基本微粒，但是对于一些带结晶水的离子晶体如CuSO4·5H2O、·H2O等同时还存在小分子。因此离子晶体中一定有离子键，还有可能含有共价键、氢键、分子间作用力等。
问题3：①～④均为离子晶体且离子所带电荷数相同，从F－→I－随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。⑤～⑧均为离子晶体且离子所带电荷数相同，从Mg2＋→Ba2＋随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。
问题4：①～⑧中的物质均为离子晶体，但⑤～⑧中物质的离子所带电荷数多于①～④中的物质的离子所带的电荷数，离子所带电荷数越多，离子键越强，熔点越高。
1．定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。
2．构成微粒：阴、阳离子。
3．微粒间的作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键。
4．两种典型的离子晶体的晶胞(NaCl和CsCl的晶胞)。
(1)氯化钠晶体
由上图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na＋紧邻6个Cl－，每个Cl－紧邻6个Na＋(上、下、左、右、前、后)，这6个离子构成一个正八面体。设紧邻的Na＋与Cl－间的距离为a，每个Na＋与12个Na＋等距离紧邻(同层4个、上层4个、下层4个)。由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na＋数为4个，Cl－数为4个，晶体中Na＋数与Cl－数之比为1∶1，则此晶胞中含有4个NaCl结构单元。
(2)氯化铯晶体
每个Cs＋紧邻8个Cl－，每个Cl－紧邻8个Cs＋，这8个离子构成一个正立方体。设紧邻的Cs＋与Cs＋间的距离为a，则每个Cs＋与6个Cs＋等距离紧邻(上、下、左、右、前、后)。晶体中的Cs＋与Cl－数之比为1∶1。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)离子晶体中可能含有共价键。
答案：正确。
(2)NaCl晶体中，每个Na＋周围有6个距离最近且相等的Na＋。
答案：错误，氯化钠晶体中，位于顶点的钠离子与面心的钠离子的距离最近，所以每个钠离子周围有12个距离最近且相等的钠离子。
(3)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。
答案：正确。
2．现有冰晶石(Na3AlF6)的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。
(1)冰晶石属于________晶体。
(2)冰晶石晶胞(大立方体)中体心处的“”代表的微粒是________。
(3)晶胞中Na＋的配位数为________，与Na＋距离相等且最近的Na＋有________个。
(4)计算冰晶石晶体的密度__________________。
答案：(1)离子 (2)Na＋ (3)6 8
(4)ρ ＝＝＝×1030 g·cm－3
解析：(1)冰晶石晶体结构中含有Na＋和AlF，属于离子晶体。
(2)冰晶石的构成微粒是Na＋和AlF，且二者的个数比为3∶1，图中的个数为8×＋6×＝4。的个数为8＋12×＝11，故代表，即代表Na＋。
(3)晶胞中与Na＋(体心Na＋)相连的AlF分别处于Na＋的上、下、前、后、左、右，故Na＋的配位数为6。以体心Na＋分析，处于8个小立方体心的Na＋与之最近，故与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个。
(4)晶胞中含Na＋数目为8＋1＋12×＝12，含AlF的数目为8×＋6×＝4，即晶胞中相当于有4个Na3AlF6，晶胞的质量＝4× g，晶胞的体积＝(a×10－10)3 cm3，则晶体的密度ρ ＝＝＝×1030 g·cm－3。
1. 金属的下列性质中，与自由电子无关的是( )
A．延展性好 B．容易导电
C．密度大小 D．易导热
答案：C
解析：A项，延展性和自由电子有关，如果金属发生形变的时候，自由电子与金属阳离子之间的相互作用依然存在，使金属不会断裂，不符合题意；B项，在电场的作用下，自由电子定向移动形成电流，故金属能够导电，不符合题意；C项，密度大小与自由电子无关，密度大小取决于原子之间的距离、原子的堆积方式、原子的大小等，符合题意；D项，温度高的区域自由电子的能量增大，运动速率加快，与金属离子的碰撞频率增加，自由电子把能量传递给金属离子，从而具有导热性，不符合题意。
2．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中叙述正确的是( )
A．观察常温下物质的状态，SbCl5是微黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物
B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、－33 ℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物
C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
答案：B
解析：离子化合物一般熔点较高，熔融状态下可导电；某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电。
3. CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长，下列有关说法正确的是( )
A．一个晶胞中含有4个Ca2＋，4个C
B．1个Ca2＋周围距离最近的C有6个
C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.2 mol
D．该晶体中只含离子键
答案：A
解析：Ca2＋位于晶胞内部和棱上，一个晶胞中数目为1＋12×＝4；晶胞中C位于顶点和面心，一个晶胞中数目为8×＋6×＝4。A项，由分析可知，一个晶胞中含有4个Ca2＋，4个C，正确；B项，以底面前侧的钙离子为例，在xyz轴方向各有2个C，但是晶胞沿一个方向拉长，导致1个Ca2＋周围距离最近的C有4个，错误；C项，6.4 g CaC2晶体的物质的量为0.1 mol，含阴离子C为0.1 mol，错误；D项，C中存在碳碳共价键，错误。
4．在离子晶体中，阴、阳离子按一定的规律进行排列，如图甲是NaCl的晶胞结构。在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构，它们可以看作是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图乙。已知a为常数。
(1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引________个Cl－；而Na＋与Cl－的数目之比为________。
(2)Na＋半径与Cl－半径之比为________(已知＝1.414)。
(3)若a＝5.6×10－8 cm，NaCl晶体的密度为______________(已知5.63＝175.6，NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol－1)。
答案：(1)6 1∶1 (2)0.414∶1 (3)2.2 g·cm－3
解析：(1)观察晶胞的结构可知，每个Na＋同时吸引6个Cl－；在每个晶胞中含Na＋的个数为4，含Cl－的个数也为4，即Na＋与Cl－的数目之比为1∶1。
(2)由图乙可知，因为r(Cl－)>r(Na＋)，则r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝，＝∶＝(－1)∶1＝0.414∶1。
(3)由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个“NaCl”，则ρV＝，ρ ＝ g·cm－3≈2.2 g·cm－3。
课时测评19 金属晶体与离子晶体
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 金属晶体的组成和性质
1．下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．固态和熔融时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Li、Na、K的熔点逐渐升高
D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样
答案：B
解析：A.用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释，A项错误；B.金属晶体在固态和熔融态下都能导电，其熔点由于金属的不同，差异很大，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体，B项正确；C.原子半径越小，金属性越强，则Li、Na、K的熔点逐渐降低，C项错误；D.金属导电是自由电子导电，电解质溶液导电是阴、阳离子导电，原理不一样，D项错误；答案选B。
2．科学家对液氢施加约4.95×1011 Pa的压力，成功制造出了“金属氢”，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是( )
A．可能具有很好的导电性
B．与氢气互为同素异形体
C．摩尔质量与氢气相同
D．制造金属氢过程属于化学变化
答案：C
解析：A.由题干信息可知，金属氢中含有氢离子和自由电子，类似于金属晶体，则可能具有很好的导电性，A正确；B.金属氢与氢气是由氢元素形成的性质不同的两种单质，故互为同素异形体，B正确；C.金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单元构成的晶体，是原子构成的单质，与氢气分子不同，则摩尔质量不相同，C错误；D.制造金属氢的过程中，单质结构发生变化，有旧化学键的断裂和新化学键的形成，则属于化学变化，D正确；故答案为C。
3. 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第三周期金属元素Na、Mg、Al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：金属的导电性是因为在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动，而金属阳离子并没有移动，①错误；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，②错误。
题点二 离子晶体的组成和性质
4．碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测得该物质属于离子晶体，且有良好的超导性，下列K3C60的组成和结构分析正确的是( )
A．该物质分子式为K3C60
B．K3C60的摩尔质量是837
C．K3C60中的阴、阳离子通过静电引力相结合
D．K3C60中既有离子键，又有共价键，在熔融状态下能导电
答案：D
解析：A.该物质属于离子晶体，K3C60为其化学式而非分子式，A错误；B.摩尔质量的单位为g·mol－1，B错误；C.离子晶体中阴、阳离子通过静电作用相互结合，静电作用包括静电吸引力和静电排斥力，C错误；D.离子晶体中一定存在离子键，熔融状态下能导电，K3C60中的C原子间以共价键连接，D正确；故选D。
5. 下列有关离子晶体的比较不正确的是( )
A．熔点：NaF>MgF2>AlF3
B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr
C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等
D．硬度：MgO>CaO>BaO
答案：A
解析：A.r>r>r，Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，故熔点依次升高，A项错误；B.r6. 试根据学过的知识，判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序可能是( )
A．KCl＞NaCl＞BaO＞CaO
B．NaCl＞KCl＞CaO＞BaO
C．CaO＞BaO＞NaCl＞KCl
D．CaO＞BaO＞KCl＞NaCl
答案：C
解析：KCl、NaCl、CaO、BaO均为离子晶体，KCl、NaCl阴离子相同，电荷数相同，阳离子的半径越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径：K＋＞Na＋，则熔点：NaCl＞KCl，BaO、CaO阴离子相同，电荷数相同，阳离子的半径越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径：Ba2＋＞Ca2＋，则熔点：CaO＞BaO；阴、阳离子所带电荷越多，晶体的熔点越高，一般电荷的影响大于半径的影响，所以四种化合物熔点的高低顺序为CaO＞BaO＞NaCl＞KCl，故选C。
题点三 金属晶体和离子晶体的空间结构
7. 氯化铯的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A．氯化铯晶体属于离子晶体
B．氯化铯晶胞中有3套平行棱，3套平行面
C．在氯化铯晶体中，每个Cl－周围紧邻1个Cs＋
D．在氯化铯晶体中，每个Cs＋周围与它最近且等距离的Cs＋共有6个
答案：C
解析：A.氯化铯晶体是由氯离子和铯离子通过离子键结合而成的，属于离子晶体，故A正确；B.从图中可以看出，氯化铯晶胞中有3套平行棱，3套平行面，故B正确；C.晶胞是晶体的最小结构单元，从图中可以看出，在氯化铯晶体中，每个Cl－周围紧邻8个Cs＋，故C错误；D.从图中可以看出，在氯化铯晶体中，每个Cs＋周围与它最近且等距离的Cs＋共有6个，故D正确；故选C。
8. 钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为BaO2
C．该晶体的晶胞结构与NaCl的相似
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有8个
答案：D
解析：A项，该晶胞是由金属阳离子钡离子和阴离子过氧根离子构成的，为离子晶体，正确；B项，该晶胞中钡离子和过氧根离子个数之比为4∶4＝1∶1，其化学式为BaO2，正确；C项，该晶胞中钡离子配位数是6，过氧根离子配位数是6，NaCl中离子配位数是6，该晶胞结构和氯化钠结构相似，正确；D项，与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋个数为12，错误。
9. 铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。下列说法正确的是( )
A．铁镁合金的化学式可表示为Mg8Fe4
B．晶胞中有14个铁原子
C．晶体中存在的化学键类型为共价键
D．该晶胞的质量是 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案：D
解析：A.根据均摊法，该晶胞中，Mg个数为8，Fe个数为×8＋×6＝4，故铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe，A错误；B.根据均摊法，该晶胞中含有Fe个数为×8＋×6＝4，B错误；C.铁镁合金属于金属晶体，晶体中含有金属键没有共价键，C错误；D.该晶胞中含有8个Mg和4个Fe，该晶胞的质量为＝ g，D正确；故答案选D。
10．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．NaCl晶体中，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有6个
B．CaF2晶体中，每个Ca2＋被8个F－包围
C．钛酸钙的化学式为CaTiO3
D．在6 g二氧化硅晶体中，硅氧键个数为0.4NA
答案：A
解析：A.从NaCl的晶胞图可以看出，在 NaCl 晶胞中，顶点Na＋周围等距且紧邻的Na＋位于面心，有＝12个，A项错误；B.以最上面面心钙离子为例，它被上面4个和下面4个F－包围，即CaF2晶体中，每个Ca2＋被8个F－包围，B项正确；C.钛酸钙晶胞中，Ca位于顶点，每个晶胞中有8×＝1个Ca，Ti位于体心，每个晶胞有1个Ti，O位于面心，每个晶胞有6×＝3个O，则钛酸钙的化学式为 CaTiO3，C项正确；D.1 mol二氧化硅有4 mol硅氧键，6 g二氧化硅物质的量为0.1 mol，因此硅氧键个数为0.4NA，D项正确；答案选A。
11．表中所列数据是对应物质的熔点，据此判断下列选项正确的是( )
物质 Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2
熔点(℃) 920 97.8 1 291 190 2 073 －107 －57 1 723
A．含有金属元素的晶体一定是离子晶体
B．AlF3和AlCl3晶体熔化时，克服的微粒间作用力类型相同
C．同族元素的最高价氧化物不能形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
答案：D
解析：A.金属晶体中含有金属元素，AlCl3是分子晶体，其也含有金属元素，所以含有金属元素的晶体不一定是离子晶体，故A错误；B.AlCl3属于分子晶体，熔点较低，熔化时破坏分子间作用力，AlF3属于离子晶体，熔点较高，熔化时破坏离子键，故B错误；C.C和Si同主族，但其最高价氧化物的晶体类型不同，CO2晶体和SiO2晶体分别属于分子晶体和共价晶体，所以同族元素的最高价氧化物可能形成不同类型的晶体，故C错误；D.金属晶体的熔点有的很高，有的很低，如常温下汞呈液态，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，故D正确；答案为D。
12．(1)结合金属晶体的结构和性质，下列关于金属晶体的叙述正确的是________(填字母)。
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔、沸点比钾高
D．温度越高，金属的导电性越好
(2)同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：
A组物质 NaCl KCl CsCl
熔点/K 1 074 1 049 918
B组物质 Na Mg Al
熔点/K 370 922 933
晶体熔、沸点的高低，取决于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组物质是________晶体，晶体中微粒之间通过________相连。B组物质是________晶体，价电子数由少到多的顺序是__________，粒子半径由大到小的顺序是________。
答案：(1)BC (2)离子 离子键 金属 NaMg>Al
解析：(1)常温下，Hg为液态，A项错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B项正确；钙的金属键强于钾，故钙的熔、沸点比钾高，C项正确；温度升高，金属的导电性减弱，D项错误。
(2)A组物质为离子晶体，离子之间通过离子键相结合。B组物质为金属晶体，是由金属键结合而成的，价电子数排列顺序：NaMg>Al。
13．氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
(1)铁镁合金的化学式为______________。
(2)距离Mg原子最近的Fe原子个数是______________。
(3)若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 96 g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为__________ L。
(4)若该晶胞的晶胞参数为d nm，则该合金的密度为__________ g·cm－3(列表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案：(1)Mg2Fe (2)4 (3)44.8
(4)
解析：(1)该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，Mg的个数为8，故铁镁合金的化学式为Mg2Fe。(3)Mg的物质的量为＝4 mol，故储存H2为4 mol×＝2 mol，标准状况下H2的体积约为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。(4)该合金的密度为＝ g·cm－3。
14．回答下列问题。
(1)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：
A．固态时能导电，能溶于盐酸
B．能溶于CS2，不溶于水
C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水
D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃
试推断它们的晶体类型：A.________；B.________；C.________；D.________。
(2)如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试推断，甲晶体的化学式(X为阳离子)是________；
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________。
答案：(1)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体 (2)X2Y 1∶3∶1 8
解析：(1)A项，固态时能导电，能溶于盐酸，所以A是金属晶体；B项，能溶于CS2，不溶于水，CS2是非极性溶剂，B是分子晶体；C项，固态时不导电，液态时能导电，可溶于水，离子晶体在熔融状态下能导电，C是离子晶体；D项，固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃，熔点高，属于共价晶体；(2)根据均摊原则，甲晶胞中X原子数为1、Y原子数为4×＝0.5，甲晶体的化学式为X2Y；根据均摊原则，乙晶体中A、B、C三种微粒数分别是8×＝1、6×＝3、1，个数比是1∶3∶1；根据丙晶体的晶胞图，丙晶体中每个D周围结合E的个数是8。
15．镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。
(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：____________________。
(3)Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔点/K 1 266 1 534 183
解释表中氟化物熔点差异的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电性 (2)⑧应为黑色 (3)NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高，又因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径，且Mg2＋的电荷数大于Na＋的电荷数，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF的熔点
解析：(1)NaCl、KCl、CaCl2等金属氯化物在熔融盐中电离，所以其作用除了可变成混合物而降低熔点外，还能够增大熔融盐中的离子浓度，增强导电性。(2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个O2－，每个O2－周围应该有6个Mg2＋，根据此规则可得⑧应该改为黑色。(3)物质的熔点与晶体的类型有关，如果形成的是分子晶体，则其熔点较低，而如果形成的是离子晶体，则其熔点较高。在离子晶体中，离子半径越小，所带电荷数越多，则形成的离子键越强，所得物质的熔、沸点越高。三种物质中，氟化钠和氟化镁是离子晶体，而氟化硅是分子晶体。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
第1课时 金属晶体与离子晶体
[课程标准] 1.能借助金属晶体和离子晶体等模型认识晶体的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 2.能结合金属晶体和离子晶体的实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。
任务一 金属键和金属晶体
材料：科学家利用增材制造(俗称3D打印)，成功开发了一种超强、高延展性、超轻的钛基合金。通过在3D打印过程中控制激光功率和扫描速度等参数，成功地以可控的方式创造了新合金中元素的不均匀成分。
问题1：合金属于什么晶体？构成粒子是什么？
问题2：合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大，原因是什么？
问题3：试用“电子气理论”解释为什么金属具有良好的延展性、导电性和导热性？
问题4：合金的熔点与相应的成分金属的熔点有何关系？
问题5：根据规律判断下列金属的熔点高低？
①Li、Na、K、Rb、Cs ②Na、Mg、Al
提示：问题1：金属晶体；构成粒子为金属阳离子和自由电子。
问题2：合金与纯金属相比，增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大。
问题3：①当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但原来的排列方式不变，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，并且电子气没有被破坏，所以金属有良好的延展性；
②金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性；
③电子气中的自由电子在热的作用下运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。
问题4：合金的熔点一般低于任何一种成分金属的熔点。
问题5：Li>Na>K>Rb>Cs，Na
(1)概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。
(2)成键微粒是金属阳离子和自由电子。
(3)含金属键的物质：金属单质及其合金。
2．金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
晶体中的电子不专属于某几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中产生所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。
3．金属键强弱的影响因素
金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。
4．金属键对金属性质的影响
(1)金属键越强，金属熔、沸点越高。
(2)金属键越强，金属硬度越大。
(3)金属键越强，金属越难失电子，一般金属性越弱，如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。
(4)金属键越强，金属原子的电离能越大。
5．金属晶体
(1)金属晶体是原子间通过金属键形成的一类晶体。金属晶体常温下除汞外都是固体。
(2)性质：优良的导电性、导热性和延展性。
(3)用电子气理论解释金属的性质
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。
答案：错误，金属晶体的熔点有的高，有的低。
(2)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。
答案：正确。
(3)金属晶体除了纯金属还有大量合金。
答案：正确。
2．回答下列问题：
(1)试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
(2)金属键可以看成是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，和共价键类似。金属键有饱和性和方向性吗？
答案：(1)Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。
(2)没有。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，故金属键没有方向性和饱和性。
归纳总结
1.金属晶体熔点的变化规律
金属晶体熔点差别较大，一般熔、沸点较高，但有部分熔点较低，如Cs、Hg等。汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而钨的熔点高达3 000 ℃以上。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属离子与自由电子的作用力强度不同。
2．常见金属晶体的三种结构形式
结构形式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3
结构示意图
配位数 12 8 12
实例 Ca、Al、Cu、 Ag、Au、Pd、Pt Li、Na、K、 Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti
任务二 离子晶体
材料1：已知MgO、NaCl、CsCl、CaCO3、SO4、CuSO4·5H2O、SO4·H2O等均为离子晶体。
材料2：以下是八种物质的熔点。
序号 ① ② ③ ④
物质 NaF NaCl NaBr NaI
熔点/℃ 993 801 747 661
序号 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
物质 MgO CaO SrO BaO
熔点/℃ 2 852 2 614 2 430 1 918
根据材料回答下列问题：
问题1：离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？
问题2：离子晶体中可以有分子存在吗？离子晶体中除含有离子键外，是否还可能含有共价键、氢键、分子间作用力？
问题3：材料2①～④、⑤～⑧中物质的熔点为什么会逐渐降低？
问题4：材料2⑤～⑧中物质的熔点远高于①～④中物质的原因是什么？
提示：问题1：不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。
问题2：可以。离子晶体是由阴、阳离子通过离子键按一定的方式排列组合而成，阴、阳离子是其构成的基本微粒，但是对于一些带结晶水的离子晶体如CuSO4·5H2O、·H2O等同时还存在小分子。因此离子晶体中一定有离子键，还有可能含有共价键、氢键、分子间作用力等。
问题3：①～④均为离子晶体且离子所带电荷数相同，从F－→I－随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。⑤～⑧均为离子晶体且离子所带电荷数相同，从Mg2＋→Ba2＋随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。
问题4：①～⑧中的物质均为离子晶体，但⑤～⑧中物质的离子所带电荷数多于①～④中的物质的离子所带的电荷数，离子所带电荷数越多，离子键越强，熔点越高。
1．定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。
2．构成微粒：阴、阳离子。
3．微粒间的作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键。
4．两种典型的离子晶体的晶胞(NaCl和CsCl的晶胞)。
(1)氯化钠晶体
由上图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na＋紧邻6个Cl－，每个Cl－紧邻6个Na＋(上、下、左、右、前、后)，这6个离子构成一个正八面体。设紧邻的Na＋与Cl－间的距离为a，每个Na＋与12个Na＋等距离紧邻(同层4个、上层4个、下层4个)。由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na＋数为4个，Cl－数为4个，晶体中Na＋数与Cl－数之比为1∶1，则此晶胞中含有4个NaCl结构单元。
(2)氯化铯晶体
每个Cs＋紧邻8个Cl－，每个Cl－紧邻8个Cs＋，这8个离子构成一个正立方体。设紧邻的Cs＋与Cs＋间的距离为a，则每个Cs＋与6个Cs＋等距离紧邻(上、下、左、右、前、后)。晶体中的Cs＋与Cl－数之比为1∶1。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)离子晶体中可能含有共价键。
答案：正确。
(2)NaCl晶体中，每个Na＋周围有6个距离最近且相等的Na＋。
答案：错误，氯化钠晶体中，位于顶点的钠离子与面心的钠离子的距离最近，所以每个钠离子周围有12个距离最近且相等的钠离子。
(3)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。
答案：正确。
2．现有冰晶石(Na3AlF6)的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。
(1)冰晶石属于________晶体。
(2)冰晶石晶胞(大立方体)中体心处的“”代表的微粒是________。
(3)晶胞中Na＋的配位数为________，与Na＋距离相等且最近的Na＋有________个。
(4)计算冰晶石晶体的密度__________________。
答案：(1)离子 (2)Na＋ (3)6 8
(4)ρ ＝＝＝×1030 g·cm－3
解析：(1)冰晶石晶体结构中含有Na＋和AlF，属于离子晶体。
(2)冰晶石的构成微粒是Na＋和AlF，且二者的个数比为3∶1，图中的个数为8×＋6×＝4。的个数为8＋12×＝11，故代表，即代表Na＋。
(3)晶胞中与Na＋(体心Na＋)相连的AlF分别处于Na＋的上、下、前、后、左、右，故Na＋的配位数为6。以体心Na＋分析，处于8个小立方体心的Na＋与之最近，故与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个。
(4)晶胞中含Na＋数目为8＋1＋12×＝12，含AlF的数目为8×＋6×＝4，即晶胞中相当于有4个Na3AlF6，晶胞的质量＝4× g，晶胞的体积＝(a×10－10)3 cm3，则晶体的密度ρ ＝＝＝×1030 g·cm－3。
1. 金属的下列性质中，与自由电子无关的是( )
A．延展性好 B．容易导电
C．密度大小 D．易导热
答案：C
解析：A项，延展性和自由电子有关，如果金属发生形变的时候，自由电子与金属阳离子之间的相互作用依然存在，使金属不会断裂，不符合题意；B项，在电场的作用下，自由电子定向移动形成电流，故金属能够导电，不符合题意；C项，密度大小与自由电子无关，密度大小取决于原子之间的距离、原子的堆积方式、原子的大小等，符合题意；D项，温度高的区域自由电子的能量增大，运动速率加快，与金属离子的碰撞频率增加，自由电子把能量传递给金属离子，从而具有导热性，不符合题意。
2．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中叙述正确的是( )
A．观察常温下物质的状态，SbCl5是微黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物
B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、－33 ℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物
C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
答案：B
解析：离子化合物一般熔点较高，熔融状态下可导电；某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电。
3. CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长，下列有关说法正确的是( )
A．一个晶胞中含有4个Ca2＋，4个C
B．1个Ca2＋周围距离最近的C有6个
C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.2 mol
D．该晶体中只含离子键
答案：A
解析：Ca2＋位于晶胞内部和棱上，一个晶胞中数目为1＋12×＝4；晶胞中C位于顶点和面心，一个晶胞中数目为8×＋6×＝4。A项，由分析可知，一个晶胞中含有4个Ca2＋，4个C，正确；B项，以底面前侧的钙离子为例，在xyz轴方向各有2个C，但是晶胞沿一个方向拉长，导致1个Ca2＋周围距离最近的C有4个，错误；C项，6.4 g CaC2晶体的物质的量为0.1 mol，含阴离子C为0.1 mol，错误；D项，C中存在碳碳共价键，错误。
4．在离子晶体中，阴、阳离子按一定的规律进行排列，如图甲是NaCl的晶胞结构。在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构，它们可以看作是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图乙。已知a为常数。
(1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引________个Cl－；而Na＋与Cl－的数目之比为________。
(2)Na＋半径与Cl－半径之比为________(已知＝1.414)。
(3)若a＝5.6×10－8 cm，NaCl晶体的密度为______________(已知5.63＝175.6，NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol－1)。
答案：(1)6 1∶1 (2)0.414∶1 (3)2.2 g·cm－3
解析：(1)观察晶胞的结构可知，每个Na＋同时吸引6个Cl－；在每个晶胞中含Na＋的个数为4，含Cl－的个数也为4，即Na＋与Cl－的数目之比为1∶1。
(2)由图乙可知，因为r(Cl－)>r(Na＋)，则r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝，＝∶＝(－1)∶1＝0.414∶1。
(3)由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个“NaCl”，则ρV＝，ρ ＝ g·cm－3≈2.2 g·cm－3。
课时测评19 金属晶体与离子晶体
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 金属晶体的组成和性质
1．下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．固态和熔融时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Li、Na、K的熔点逐渐升高
D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样
答案：B
解析：A.用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释，A项错误；B.金属晶体在固态和熔融态下都能导电，其熔点由于金属的不同，差异很大，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体，B项正确；C.原子半径越小，金属性越强，则Li、Na、K的熔点逐渐降低，C项错误；D.金属导电是自由电子导电，电解质溶液导电是阴、阳离子导电，原理不一样，D项错误；答案选B。
2．科学家对液氢施加约4.95×1011 Pa的压力，成功制造出了“金属氢”，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是( )
A．可能具有很好的导电性
B．与氢气互为同素异形体
C．摩尔质量与氢气相同
D．制造金属氢过程属于化学变化
答案：C
解析：A.由题干信息可知，金属氢中含有氢离子和自由电子，类似于金属晶体，则可能具有很好的导电性，A正确；B.金属氢与氢气是由氢元素形成的性质不同的两种单质，故互为同素异形体，B正确；C.金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单元构成的晶体，是原子构成的单质，与氢气分子不同，则摩尔质量不相同，C错误；D.制造金属氢的过程中，单质结构发生变化，有旧化学键的断裂和新化学键的形成，则属于化学变化，D正确；故答案为C。
3. 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第三周期金属元素Na、Mg、Al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：金属的导电性是因为在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动，而金属阳离子并没有移动，①错误；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，②错误。
题点二 离子晶体的组成和性质
4．碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测得该物质属于离子晶体，且有良好的超导性，下列K3C60的组成和结构分析正确的是( )
A．该物质分子式为K3C60
B．K3C60的摩尔质量是837
C．K3C60中的阴、阳离子通过静电引力相结合
D．K3C60中既有离子键，又有共价键，在熔融状态下能导电
答案：D
解析：A.该物质属于离子晶体，K3C60为其化学式而非分子式，A错误；B.摩尔质量的单位为g·mol－1，B错误；C.离子晶体中阴、阳离子通过静电作用相互结合，静电作用包括静电吸引力和静电排斥力，C错误；D.离子晶体中一定存在离子键，熔融状态下能导电，K3C60中的C原子间以共价键连接，D正确；故选D。
5. 下列有关离子晶体的比较不正确的是( )
A．熔点：NaF>MgF2>AlF3
B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr
C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等
D．硬度：MgO>CaO>BaO
答案：A
解析：A.r>r>r，Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，故熔点依次升高，A项错误；B.r
A．KCl＞NaCl＞BaO＞CaO
B．NaCl＞KCl＞CaO＞BaO
C．CaO＞BaO＞NaCl＞KCl
D．CaO＞BaO＞KCl＞NaCl
答案：C
解析：KCl、NaCl、CaO、BaO均为离子晶体，KCl、NaCl阴离子相同，电荷数相同，阳离子的半径越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径：K＋＞Na＋，则熔点：NaCl＞KCl，BaO、CaO阴离子相同，电荷数相同，阳离子的半径越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径：Ba2＋＞Ca2＋，则熔点：CaO＞BaO；阴、阳离子所带电荷越多，晶体的熔点越高，一般电荷的影响大于半径的影响，所以四种化合物熔点的高低顺序为CaO＞BaO＞NaCl＞KCl，故选C。
题点三 金属晶体和离子晶体的空间结构
7. 氯化铯的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A．氯化铯晶体属于离子晶体
B．氯化铯晶胞中有3套平行棱，3套平行面
C．在氯化铯晶体中，每个Cl－周围紧邻1个Cs＋
D．在氯化铯晶体中，每个Cs＋周围与它最近且等距离的Cs＋共有6个
答案：C
解析：A.氯化铯晶体是由氯离子和铯离子通过离子键结合而成的，属于离子晶体，故A正确；B.从图中可以看出，氯化铯晶胞中有3套平行棱，3套平行面，故B正确；C.晶胞是晶体的最小结构单元，从图中可以看出，在氯化铯晶体中，每个Cl－周围紧邻8个Cs＋，故C错误；D.从图中可以看出，在氯化铯晶体中，每个Cs＋周围与它最近且等距离的Cs＋共有6个，故D正确；故选C。
8. 钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为BaO2
C．该晶体的晶胞结构与NaCl的相似
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有8个
答案：D
解析：A项，该晶胞是由金属阳离子钡离子和阴离子过氧根离子构成的，为离子晶体，正确；B项，该晶胞中钡离子和过氧根离子个数之比为4∶4＝1∶1，其化学式为BaO2，正确；C项，该晶胞中钡离子配位数是6，过氧根离子配位数是6，NaCl中离子配位数是6，该晶胞结构和氯化钠结构相似，正确；D项，与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋个数为12，错误。
9. 铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。下列说法正确的是( )
A．铁镁合金的化学式可表示为Mg8Fe4
B．晶胞中有14个铁原子
C．晶体中存在的化学键类型为共价键
D．该晶胞的质量是 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案：D
解析：A.根据均摊法，该晶胞中，Mg个数为8，Fe个数为×8＋×6＝4，故铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe，A错误；B.根据均摊法，该晶胞中含有Fe个数为×8＋×6＝4，B错误；C.铁镁合金属于金属晶体，晶体中含有金属键没有共价键，C错误；D.该晶胞中含有8个Mg和4个Fe，该晶胞的质量为＝ g，D正确；故答案选D。
10．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．NaCl晶体中，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有6个
B．CaF2晶体中，每个Ca2＋被8个F－包围
C．钛酸钙的化学式为CaTiO3
D．在6 g二氧化硅晶体中，硅氧键个数为0.4NA
答案：A
解析：A.从NaCl的晶胞图可以看出，在 NaCl 晶胞中，顶点Na＋周围等距且紧邻的Na＋位于面心，有＝12个，A项错误；B.以最上面面心钙离子为例，它被上面4个和下面4个F－包围，即CaF2晶体中，每个Ca2＋被8个F－包围，B项正确；C.钛酸钙晶胞中，Ca位于顶点，每个晶胞中有8×＝1个Ca，Ti位于体心，每个晶胞有1个Ti，O位于面心，每个晶胞有6×＝3个O，则钛酸钙的化学式为 CaTiO3，C项正确；D.1 mol二氧化硅有4 mol硅氧键，6 g二氧化硅物质的量为0.1 mol，因此硅氧键个数为0.4NA，D项正确；答案选A。
11．表中所列数据是对应物质的熔点，据此判断下列选项正确的是( )
物质 Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2
熔点(℃) 920 97.8 1 291 190 2 073 －107 －57 1 723
A．含有金属元素的晶体一定是离子晶体
B．AlF3和AlCl3晶体熔化时，克服的微粒间作用力类型相同
C．同族元素的最高价氧化物不能形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
答案：D
解析：A.金属晶体中含有金属元素，AlCl3是分子晶体，其也含有金属元素，所以含有金属元素的晶体不一定是离子晶体，故A错误；B.AlCl3属于分子晶体，熔点较低，熔化时破坏分子间作用力，AlF3属于离子晶体，熔点较高，熔化时破坏离子键，故B错误；C.C和Si同主族，但其最高价氧化物的晶体类型不同，CO2晶体和SiO2晶体分别属于分子晶体和共价晶体，所以同族元素的最高价氧化物可能形成不同类型的晶体，故C错误；D.金属晶体的熔点有的很高，有的很低，如常温下汞呈液态，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，故D正确；答案为D。
12．(1)结合金属晶体的结构和性质，下列关于金属晶体的叙述正确的是________(填字母)。
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔、沸点比钾高
D．温度越高，金属的导电性越好
(2)同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：
A组物质 NaCl KCl CsCl
熔点/K 1 074 1 049 918
B组物质 Na Mg Al
熔点/K 370 922 933
晶体熔、沸点的高低，取决于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组物质是________晶体，晶体中微粒之间通过________相连。B组物质是________晶体，价电子数由少到多的顺序是__________，粒子半径由大到小的顺序是________。
答案：(1)BC (2)离子 离子键 金属 Na
解析：(1)常温下，Hg为液态，A项错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B项正确；钙的金属键强于钾，故钙的熔、沸点比钾高，C项正确；温度升高，金属的导电性减弱，D项错误。
(2)A组物质为离子晶体，离子之间通过离子键相结合。B组物质为金属晶体，是由金属键结合而成的，价电子数排列顺序：Na
13．氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
(1)铁镁合金的化学式为______________。
(2)距离Mg原子最近的Fe原子个数是______________。
(3)若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 96 g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为__________ L。
(4)若该晶胞的晶胞参数为d nm，则该合金的密度为__________ g·cm－3(列表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案：(1)Mg2Fe (2)4 (3)44.8
(4)
解析：(1)该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，Mg的个数为8，故铁镁合金的化学式为Mg2Fe。(3)Mg的物质的量为＝4 mol，故储存H2为4 mol×＝2 mol，标准状况下H2的体积约为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。(4)该合金的密度为＝ g·cm－3。
14．回答下列问题。
(1)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：
A．固态时能导电，能溶于盐酸
B．能溶于CS2，不溶于水
C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水
D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃
试推断它们的晶体类型：A.________；B.________；C.________；D.________。
(2)如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试推断，甲晶体的化学式(X为阳离子)是________；
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________。
答案：(1)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体 (2)X2Y 1∶3∶1 8
解析：(1)A项，固态时能导电，能溶于盐酸，所以A是金属晶体；B项，能溶于CS2，不溶于水，CS2是非极性溶剂，B是分子晶体；C项，固态时不导电，液态时能导电，可溶于水，离子晶体在熔融状态下能导电，C是离子晶体；D项，固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃，熔点高，属于共价晶体；(2)根据均摊原则，甲晶胞中X原子数为1、Y原子数为4×＝0.5，甲晶体的化学式为X2Y；根据均摊原则，乙晶体中A、B、C三种微粒数分别是8×＝1、6×＝3、1，个数比是1∶3∶1；根据丙晶体的晶胞图，丙晶体中每个D周围结合E的个数是8。
15．镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。
(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：____________________。
(3)Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔点/K 1 266 1 534 183
解释表中氟化物熔点差异的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电性 (2)⑧应为黑色 (3)NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高，又因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径，且Mg2＋的电荷数大于Na＋的电荷数，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF的熔点
解析：(1)NaCl、KCl、CaCl2等金属氯化物在熔融盐中电离，所以其作用除了可变成混合物而降低熔点外，还能够增大熔融盐中的离子浓度，增强导电性。(2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个O2－，每个O2－周围应该有6个Mg2＋，根据此规则可得⑧应该改为黑色。(3)物质的熔点与晶体的类型有关，如果形成的是分子晶体，则其熔点较低，而如果形成的是离子晶体，则其熔点较高。在离子晶体中，离子半径越小，所带电荷数越多，则形成的离子键越强，所得物质的熔、沸点越高。三种物质中，氟化钠和氟化镁是离子晶体，而氟化硅是分子晶体。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)