第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体
基础过关练
题组一 离子晶体的概念及判断
1.下列叙述不正确的是( )
A.离子晶体中一定含有阴、阳离子
B.离子晶体都是化合物
C.某晶体固态不导电、溶于水能导电,说明该晶体一定是离子晶体
D.离子晶体一般具有较高的熔点
2.下列性质中,能充分说明某晶体一定是离子晶体的是( )
A.熔点很高
B.能溶于水,且水溶液能导电
C.固态时不导电而熔化时能导电
D.有固定熔点且晶态时表现各向异性
题组二 离子晶体的结构
3.下列关于NaCl和CsCl的晶体结构说法错误的是( )
A.NaCl晶体中Na+填充在Cl-构成的正八面体空隙中
B.CsCl晶体中Cs+填充在Cl-构成的正四面体空隙中
C.NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8
D.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体,但阴、阳离子半径比不同
4.某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.Ca2+的配位数是6
B.与F-距离最近的是K+
C.该物质的化学式为KCaF3
D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
5.LiF晶胞结构如图所示。
(1)下列物质晶胞结构与LiF类似的是 。
A.氯化钠 B.氟化钙
C.金刚石 D.二氧化碳
(2)LiF晶胞中,Li+位于F-围成的 空隙中。
(3)已知该晶胞棱长为apm(1pm=1×10-10cm),设NA表示阿伏加德罗常数的值,则LiF晶体的密度为 g·cm-3。
题组三 离子晶体的性质
6.下列有关离子晶体的数据大小比较错误的是( )
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
7.离子晶体熔点的高低取决于阳离子与阴离子之间的静电作用,静电作用大则熔点高,静电作用小则熔点低。试根据学过的知识,判断KCl、NaCl、MgO晶体熔点的高低顺序是( )
A.KCl>NaCl>MgO B.NaCl>KCl>MgO
C.MgO>NaCl>KCl D.MgO>KCl>NaCl
题组四 过渡晶体与混合型晶体
8.几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如表所示:
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键成分的百分数/% 62 50 41 33
根据表格信息,推知下列离子晶体中离子键成分的百分数最高的是( )
A.KF B.LiF
C.NaBr D.KCl
9.磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似,也具有层状结构,黑磷结构如图1。为大幅度提高锂电池的充电速率,科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
根据图1和图2的信息,下列说法错误的是( )
A.黑磷区中P—P键的键能不完全相同
B.黑磷与石墨晶体类型相同
C.石墨区中C原子的杂化方式为sp2
D.石墨与黑磷的结合区中,P原子与C原子不共平面
10.一定条件下,石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法不正确的是( )
A.石墨比金刚石稳定
B.两物质的共价键间的键角相同
C.可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨
D.等质量的石墨和金刚石中,σ键数目之比为3∶4
11.(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成,如图甲所示。该晶体中碳原子的杂化方式为 。
(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构碳材料,如图乙所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,1mol石墨烯中含有的六元环个数为 。下列有关石墨烯的说法正确的是 (填字母)。
a.石墨烯晶体有良好的导电性
b.石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
(3)石墨烯可转化为C60,C60的结构如图丙所示,该分子是由五边形和六边形构成的球体,其中五边形有12个,则六边形有 个(注:简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间的关系为V+F-E=2)。
(4)金刚石晶胞如图丁所示,则金刚石晶胞中碳原子的配位数为 。
能力提升练
题组一 离子晶体的结构与性质
1.(易错题)高压不仅会引发物质的相变,还会导致新化学键的形成。如图所示,M、N、P为Na与Cl2在50GPa~300GPa的高压下反应生成的不同晶体的晶胞,下列说法错误的是( )
A.M、N、P晶体的化学式分别为NaCl3、Na2Cl、Na3Cl
B.晶胞M、N、P中所含Cl原子的个数之比为3∶1∶1
C.晶胞M中与Na原子距离最近且等距的Cl原子有12个
D.晶胞P中1号原子的分数坐标为(0,0,0),则2号原子的分数坐标为()
2.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:NaCl
B.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.上述三种晶体中,阳离子的配位数大小关系为ZnS>NaCl>CsCl
3.钛酸钙是一种具有优异介电性、温度特性、机械特性以及光学特性的无机介电材料,如图是钛酸钙的晶胞。立方体晶胞棱长为apm。下列说法正确的是( )
A.钛酸钙的化学式为CaTiO4
B.Ti4+处于氧离子围成的四面体空隙中
C.每个Ti4+周围紧邻的钙离子有8个
D.Ca2+与Ti4+之间的最小距离为apm
4.现有一种由An+、Bm+和X-组成的无机固体电解质,该物质在高温相为无序结构,低温相为有序结构,结构如图,下列说法错误的是( )
A.n=2,m=1
B.高温相中X-的堆积方式和氯化钠中Cl-的堆积方式相同
C.低温相中An+的配位数为4
D.高温相的良好导电性与其结构中存在大量的空位有关
5.我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄、硝酸钾和木炭按一定比例混合而成的,爆炸时发生的反应为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。生成物K2S的晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.反应产物中有两种极性分子
B.1molCO2和1molN2含有的π键数目之比为1∶2
C.K2S晶体中阴、阳离子的配位数分别为4、8
D.若K2S晶体的晶胞边长为anm,则该晶体的密度为g·cm-3(设NA表示阿伏加德罗常数的值)
6.金属镍及其化合物是重要的合金材料,在生产生活中有着广泛的用途。
(1)NiO的晶体结构类型与NaCl的相同,离子半径数据如表所示:
离子 Na+ Ni2+ Cl- O2-
半径/pm 102 69 181 140
NiO晶胞中Ni2+的配位数为 ,NiO熔点比NaCl高的原因是 。
(2)Ni(CN)2与苯在氨水中可生成一种淡紫色的苯包合沉淀物,该晶体属于四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱间夹角均为90°,苯分子中心位于晶胞的体心且其中2个碳碳σ键平行于z轴。
该晶体的化学式为 。
题组二 混合型晶体的结构与性质
7.类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料,在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明掺杂非金属(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,其中一种二维平面结构如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.g-C3N4晶体中存在π键、范德华力和非极性键
B.g-C3N4中C原子的杂化轨道类型为sp2
C.基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为2∶1
D.每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替,形成O掺杂的g-C3N4(OPCN),则OPCN的化学式为C3N3O
8.石墨是层状结构,许多分子和离子可以插入石墨层间形成插层化合物。Li+插入石墨层中间,形成晶体结构如图(a),晶体投影图如图(b)。若该结构中碳碳键键长为apm,碳层和锂层相距dpm(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。下列有关插层化合物的说法错误的是( )
A.石墨的二维结构中,每个碳原子配位数为3
B.该插层化合物的化学式为LiC6
C.该插层化合物中同层Li+最近距离为3apm
D.该插层化合物的密度为×1030g·cm-3
9.碳及钾元素形成的单质及其化合物有重要的应用。回答下列问题:
(1)石墨层间插入碱金属K可形成一系列插层化合物,其导电性和磁性发生很大的变化。某种插层化合物的结构如下图所示,每隔两层插入一层钾原子,与钾层相邻的上下两层碳原子的排列方式相同。
注意:图(b)中正六边形的顶点代表碳原子,黑球代表钾原子。
①距离K原子最近的碳原子的个数为 ;该插层化合物的化学式为 。
②若钾层相邻两个K原子之间的最近距离为dpm,则石墨层中C—C键键长为 pm。
(2)石墨晶体由层状石墨“分子”按……ABAB……方式堆积而成,如图所示。
①石墨中C原子上未参与杂化的所有p轨道相互平行且重叠,使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动而导电。六方相氮化硼(BN)与石墨晶体结构类似,硼原子和氮原子交替相连,而六方相BN却无法导电,其原因是 。
②石墨的一种晶胞结构和部分晶胞参数如图。
a.原子坐标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为A(0,0,0)、B(0,1,),则C原子的坐标参数为 。
b.晶胞参数用于描述晶胞的大小和形状。已知石墨晶胞底边边长为acm,层间距为dcm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨的密度为 g·cm-3(写出表达式即可)。
答案与分层梯度式解析
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体
基础过关练
1.C 离子晶体中一定有阴、阳离子,且为离子化合物,A、B正确;某些分子晶体,固态时不导电但溶于水能导电,C错误;离子晶体一般具有较高的熔点,D正确。
2.C 固态时不导电而熔化时能导电是离子晶体的典型特征,C符合题意。
3.B NaCl晶体中Na+填充在Cl-构成的正八面体空隙中,A正确;CsCl晶体中Cs+填充在Cl-构成的正六面体空隙中,B错误;NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体,阳离子的配位数分别为6和8,r(Na+)4.B F-与K+的最短距离是面对角线长的1/2,F-与Ca2+的最短距离是棱长的1/2,则与F-距离最近的是Ca2+,B项错误。
知识拓展
离子晶体的配位数
离子晶体中,通常可看成阴离子呈等径圆球密堆积,阳离子有序地填在阴离子的空隙中,每个离子周围等距离地排列着异电性离子。一个离子周围与该离子距离最近且相等的异电性离子的数目,叫做该离子的配位数。
5.答案 (1)A (2)正八面体 (3)
解析 (1)Na与Li同族,F与Cl同族,LiF晶胞结构与NaCl类似。(2)Li+在晶胞棱心和体心,1个晶胞中Li+的数目为×12+1=4,F-在晶胞顶点和面心,1个晶胞中F-的数目为×6=4,每个Li+周围最近的F-有6个,即Li+位于F-围成的正八面体空隙中。(3)晶胞密度为g·cm-3=g·cm-3。
6.C 离子所带电荷数越多、离子半径越小,离子键越强,离子晶体硬度越大,熔点越高。A项,离子半径:F-NaCl>NaBr;B项,离子半径:Mg2+CaO>BaO,硬度:MgO>CaO>BaO;C项,离子半径:Na+>Mg2+>Al3+,Na+、Mg2+、Al3+所带电荷数逐渐增多,则离子键:NaF7.C 离子晶体中,阳离子与阴离子之间的静电作用越大,离子键越强,熔点越高,而离子所带电荷数越多,半径越小,离子键越强,则熔点MgO>NaCl>KCl,故选C。
8.A 根据题表中信息可知,电负性差值越大的两种元素形成的化合物中离子键成分的百分数越大。选项中钾电负性最小,氟电负性最大,A项符合题意。
9.D
石墨与黑磷的结合区中,磷原子与碳原子共平面,D错误。
10.B 石墨转化为金刚石吸收能量,说明金刚石的能量比石墨高,则石墨比金刚石稳定,A正确;石墨中碳碳键间的键角为120°,金刚石中碳碳键间的键角为109°28',两者键角不同,B错误;石墨和金刚石的晶体类型不同,可用X射线衍射仪鉴别,C正确;金刚石中1molC平均形成2molσ键,石墨中1molC平均形成1.5molσ键,等质量的石墨和金刚石中σ键数目之比为3∶4,D正确。
11.答案 (1)sp2 (2)0.5NA abc (3)20 (4)4
解析 (1)由题图甲可知,碳原子为sp2杂化。
(2)由题图乙可知,石墨烯中6个碳原子组成1个环,每个碳原子被3个环共有,相当于2个碳原子组成1个环,1mol碳原子组成的环的个数为0.5NA。石墨烯晶体导电性好,a正确;石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面,b正确;从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力,c正确。
(3)设C60中六边形的个数为x,则有:60+(x+12)-(×12)=2,解得x=20。
(4)由金刚石晶胞结构可知碳原子的配位数为4。
能力提升练
1.B 1个M晶胞中Na的数目为2,Cl的数目为2×6×=6,M的化学式为NaCl3;1个N晶胞中Na的数目为4×=4,Cl的数目为8×=2,N的化学式为Na2Cl;1个P晶胞中Na的数目为4×+2=3,Cl的数目为8×=1,P的化学式为Na3Cl,晶胞M、N、P中所含Cl原子的个数之比为6∶2∶1,A正确、B错误。M中与Na原子距离最近且等距的Cl原子位于6个面上,且每个面上都有2个,共有12个,C正确。2号原子位于上方小正方体的体心,原子的分数坐标为(),D正确。
易错分析
本题容易根据M、N、P晶体的化学式分别为NaCl3、Na2Cl、Na3Cl而错误地认为B正确,实际上晶胞M、N、P中所含Cl原子的个数分别为6、2、1,个数之比为6∶2∶1。
2.C Na+半径小于Cs+,且电荷数相同,所以NaCl的离子键强于CsCl,熔、沸点:NaCl>CsCl,故A错误;根据NaCl的晶胞结构,距离Na+最近且等距的Na+数目为12,故B错误;由ZnS的晶胞结构可知,Zn2+与S2-之间最近距离为晶胞体对角线长的,ZnS的晶胞边长为apm,则体对角线长为apm,Zn2+与S2-之间最近距离为apm,故C正确;题述三种晶体中,NaCl晶体中Na+配位数为6,CsCl晶体中Cs+配位数为8,ZnS晶体中Zn2+配位数为4,所以阳离子的配位数大小关系为CsCl>NaCl>ZnS,故D错误。
3.C Ca2+位于晶胞内部,数目为1,O2-位于晶胞的棱上,数目为12×=3,Ti4+位于晶胞的顶点,数目为8×=1,因此晶体的化学式为CaTiO3,A错误;Ti4+周围最近的6个O2-围成八面体,B错误;每个Ti4+被八个晶胞共用,周围紧邻的Ca2+有8个,Ca2+与Ti4+之间的最小距离为体对角线长的一半,即apm,C正确、D错误。
归纳总结
判断晶胞中粒子个数的步骤
4.A 低温相为有序结构,低温相晶胞中位于体内的An+的个数为4,Bm+的个数为2,位于顶点、面上、棱上和体心的X-的个数为8×+1=8,则晶胞的化学式为A2BX4,由化合物中各元素正负化合价代数和为0可知,2n+m=4,m、n取整数,得m=2、n=1,A错误;高温相中X-的堆积方式与NaCl中Cl-的堆积方式相同,B正确;低温相晶胞中A+与4个X-的距离最近,配位数为4,C正确;高温相的良好导电性与其结构中存在大量的空位有关,D正确。
5.D N2、CO2均为非极性分子,A错误;CO2、N2的结构式分别为OCO、,双键中有1个σ键、1个π键,三键中有1个σ键、2个π键,则1molCO2和1molN2中含有的π键数目之比为1∶1,B错误;由题图可知,K2S晶体中阴离子和阳离子的配位数分别为8和4,C错误;若K2S晶体的晶胞边长为anm,根据均摊法,晶胞中含有K+、S2-的数目分别为8、8×=4,则该晶体的密度为g·cm-3=g·cm-3,D正确。
6.答案 (1)6 NiO和NaCl晶胞类型相同,离子半径r(Ni2+)(2)Ni(CN)2(NH3)(C6H6)
解析 (1)NiO与NaCl的晶体结构类型相同,则NiO中Ni2+的配位数为6。NiO与NaCl都是离子晶体,离子半径:r(Ni2+)(2)晶胞中Ni的数目为8×=1,苯分子数目为1,NH3的数目为4×=1,的数目为8×=2,晶体化学式为Ni(CN)2(NH3)(C6H6)。
7.A g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,则晶体中层内存在π键,层间存在范德华力,但环内存在极性键,没有非极性键,A项错误;g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,则C原子的杂化轨道类型为sp2,B项正确;基态C原子的电子排布式为1s22s22p2,成对电子数与未成对电子数之比为2∶1,C项正确;根据题图可知,每个基本结构单元(题图中实线圈部分)中含有6个C原子,7+×3=8个N原子,若两个N原子(题图中虚线圈所示)被O原子代替,形成O掺杂的g-C3N4(OPCN),则OPCN每个基本结构单元含有6个C原子,5+×3=6个N原子,2个O原子,故其化学式为C3N3O,D项正确。
8.D 石墨的二维结构中,每个碳原子最近的碳原子数为3,配位数为3,A正确;四棱柱单元中Li+的个数为2×=1,C原子的个数=16×=6,化学式为LiC6,B正确;同层Li+最近距离为棱柱底面边长,同层Li+最近距离为3apm,C正确;四棱柱单元的夹角为120°、60°,晶胞质量为g,晶胞体积为3a×3a××2d×10-30cm3,密度为×1030g·cm-3,D错误。
9.答案 (1)①12 C24K(或KC24) ②
(2)①氮的电负性较大,相互平行且重叠p轨道上的电子在很大程度上被定域在氮的周围,不能自由移动,所以六方相BN无法导电 ②a.(1,1,
解析 (1)①由钾层在相邻石墨层的投影图可知,钾落在了正六边形的中心,因此距离K原子最近的碳原子上下两层各6个,共计12个;取石墨A---钾层---石墨A---石墨B---钾层---石墨B---石墨A共计7层,以如图中正六边形为上下底面截取一个六棱柱,内含有5层石墨层,六棱柱上、下底面有24×2×=24个碳原子,六棱柱内含有3层石墨层,含24×3=72个碳原子,共96个碳原子,12个K原子在垂直棱上,有12×=4个,该插层化合物的化学式为C24K或KC24。
②如图若钾层相邻两个K之间的距离为dpm,则AB=pm,设AC=xpm,则BC=2xpm,得x2+()2=(2x)2,解得x=,则石墨层中C—C键键长为2xpm=pm。
(2)①因为氮的电负性较大,相互平行且重叠p轨道上的电子在很大程度上被定域在氮的周围,不能自由移动,所以六方相BN无法导电。
②a.石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为A(0,0,0)、B(0,1,),C原子的坐标参数为(1,1,)。b.石墨晶胞中含有4个碳原子,底面积为a2cm2,晶胞体积为2d×a2cm3,则石墨的密度为g·cm-3。
19第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
题组一 金属、金属键与电子气理论
1.下列叙述不正确的是( )
A.含有金属元素的离子不一定是阳离子
B.任何晶体中,若含有阳离子,就一定含有阴离子
C.金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,金属键无饱和性和方向性
D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
2.下列关于金属晶体结构与性质的叙述中正确的是( )
A.金属晶体中的金属阳离子和自由电子都位于晶胞的固定位置上
B.金属常温下都是晶体
C.金属晶体通常具有导电性、导热性和良好的延展性
D.金属晶体发生形变时,内部金属离子与自由电子的相互作用消失
3.金属能导电的原因是( )
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
4.下列说法正确的是( )
A.所有金属元素与所有非金属元素之间都只能形成离子键
B.记忆合金具有一定的导热性
C.Li、Na、K、Rb的熔点逐渐降低与化学键无关
D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属键具有方向性
5.下列说法不正确的是( )
A.钨价层电子数多,金属键强,可用作白炽灯的灯丝材料
B.“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂和形成
C.温度越高,金属的导电性越好
D.铝合金硬度高、密度小,可作制造飞机的材料
题组二 金属晶体的通性
6.下列金属中,金属阳离子与自由电子间的作用力最强的是( )
A.Al B.K C.Na D.Ca
7.下列生活中涉及的化学知识,不能用金属键理论解释的是 ( )
A.用铁制品作炊具
B.铁易生锈
C.用铂金作首饰
D.金属铝制成导线
8.某新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的( )
A.延展性 B.导电性
C.弹性 D.导热性
9.“乌铜走银”是云南特有的中国传统铜制工艺品。它以铜为胎,在胎上雕刻各种花纹图案,然后将熔化的银(或金)水填入花纹图案中,完成制作后需经常用汗湿的手摩擦器物,使铜胎变为乌黑,透出银(或金)纹图案。下列有关该工艺的说法错误的是( )
A.用铜和少量的贵金属熔炼成的铜胎仍具有金属性能
B.熔化银(或金)时需破坏金属键
C.铜胎变乌黑的原因是汗液中存在氧化性物质使铜变成了氧化铜
D.“自由电子”的存在使金、银等金属具有金属光泽
题组三 金属晶体的结构与性质
10.下列各组金属熔点的高低顺序判断正确的是( )
A.Mg>Al>Ca
B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Ca
D.Mg>Ba>Al
11.金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如下所示,该合金的化学式为( )
A.LaNi5 B.LaNi6
C.LaNi8 D.LaNi9
12.金属铅的晶粒大小与熔点关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.铅与锗位于同主族且单质晶体类型相同
B.铅晶粒越大,其熔点越低
C.铅晶体中含阳离子,必含阴离子
D.铅晶体熔点高低与晶粒表面积大小有关
13.云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,也可用于制造仿银饰品。镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.晶胞中铜原子与镍原子的个数比为3∶1
B.铜镍合金是含有金属键的化合物
C.Cu的电导率随温度的升高而减小
D.镍白铜晶体具有较大的硬度
14.镁铝合金具有优异的性能,其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.镁铝合金的化学式为MgAl2
B.镁铝合金的熔点高于其组分金属镁
C.晶体中存在的化学键类型为金属键
D.该晶胞的质量是g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
能力提升练
题组一 金属键和金属晶体
1.下列有关说法正确的是( )
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属导电的实质是金属阳离子在外加电场作用下的定向移动
C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强
D.金属晶体的堆积方式会影响金属的性质
铜钯晶胞的结构如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,Cu、Pd的原子半径分别为apm、bpm。下列叙述正确的是( )
A.该晶胞中Cu、Pd的原子个数之比为8∶1
B.该晶胞的边长为4apm
C.该晶胞中Pd的配位数为8
D.Cu是金属晶体,由“自由电子”和Cu原子之间强的相互作用而形成
3.如图a、b、c分别代表三种金属晶体的结构示意图,则图示结构内金属原子个数比为( )
a b c
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
4.磁性形状记忆材料Cu-Mn-Al合金的晶胞如图所示,Mn、Al位于Cu形成的小立方体体心。下列说法正确的是( )
A.金属晶体的熔点都很高
B.该合金的化学式为AlMnCu2
C.与Cu距离最近且相等的Cu有12个
D.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用
5.铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.晶体中距离Fe原子最近的Mg原子数为4
B.晶体中存在金属阳离子,所以该合金是离子晶体
C.Fe原子与Mg原子间最短距离为bnm
D.晶体储氢时,H2在晶胞的体心和棱的中心位置,则储氢后化学式为FeMg2H2
6.某50Sn和41Nb形成的立方晶胞结构如图。
下列说法正确的是( )
A.该晶体属于离子化合物
B.Sn周围距离最近的Sn原子个数为8
C.该晶胞沿x轴、y轴、z轴的投影图完全相同
D.该晶体在高温时导电能力更强
题组二 金属晶体的有关计算
7.金晶体的晶胞如图所示,
设金原子的直径为d,NA表示阿伏加德罗常数,M表示金原子的摩尔质量。下列说法错误的是( )
A.金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B.金晶体中金原子的配位数为12
C.一个金晶胞的体积是2d3
D.金晶体的密度是
8.某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图1(为便于观察,省略了2个图2的结构),晶胞边长为apm。下列说法正确的是( )
A.晶体的化学式为Mg2NiH6
B.晶胞中与1个Mg配位的Ni有6个
C.晶胞中2个Ni之间的最近距离为apm
D.镁镍合金中Mg、Ni通过离子键结合
9.某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,其晶胞如图1所示(图2为晶胞中的一部分),设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.该晶体是共价晶体
B.该合金的组成可表示为K2Sb
C.与每个Sb原子距离相等且最近的Sb原子有6个
D.该晶体的密度为×1021g·cm-3
10.一种锂锌合金的晶胞结构如图所示。晶胞参数为apm,Li+、Zn2+的半径依次为76pm、74pm。下列叙述错误的是( )
已知:①NA为阿伏加德罗常数的值。
②晶胞空间利用率等于粒子总体积与晶胞体积之比。
③Li+位于顶点、面心和晶胞内部,Zn2+位于棱心和晶胞内部。
A.锂锌晶体由阳离子和电子构成
B.该晶胞中两种阳离子数目之比为1∶1
C.该晶胞空间利用率φ=×100%
D.该晶体密度ρ=g·cm-3
11.Fe有δ、γ、α三种同素异形体,其晶胞结构如图所示:
(1)α-Fe晶体中每个铁原子周围与它最接近且距离相等的铁原子有 个。
(2)α-Fe延展时, (填“可以”或“不可以”)转变为γ-Fe。
(3)若δ-Fe晶体的晶胞边长为acm,设NA表示阿伏加德罗常数的值,则δ-Fe晶体的密度为 。
(4)若δ-Fe晶胞边长为bpm,则Fe原子半径r= pm。
答案与分层梯度式解析
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
1.B 含有金属元素的离子不一定是阳离子,如Mn是阴离子,A正确;金属晶体中有阳离子,没有阴离子,B错误;金属键无方向性和饱和性,C正确;金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高,如Hg常温下是液态,S的熔点高于Hg,D正确。
2.C 金属晶体中自由电子在金属阳离子之间移动,电子不在固定位置上,A错误;汞常温下是液体,B错误;金属晶体通常具有导电性、导热性和良好的延展性,C正确;金属晶体中的金属键无方向性,当发生形变时,金属键并未被破坏,D错误。
3.B 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动,故能导电,B正确。
4.B 金属元素与非金属元素也可形成共价键,如AlCl3,A错误;记忆合金中存在金属键,存在金属阳离子和自由电子,有一定的导热性,B正确;原子半径Li5.C 钨价层电子数多,金属键强,其熔点很高,可用作白炽灯的灯丝,A正确;“石胆化铁为铜”中反应为Fe+CuSO4FeSO4+Cu,涉及金属键的断裂和形成,B正确;温度升高,会使金属的导电性减弱,C错误;铝合金可作制造飞机的材料是因其硬度高、密度小,D正确。
知识拓展
金属晶体微观结构与其物理性质的关系
(1)在不通电的情况下,金属晶体中的自由电子在整块金属中作无规则运动。在外加电场作用下,自由电子发生定向移动,形成电流。
(2)温度升高,自由电子与金属原子碰撞次数增多,电阻增大,金属导电能力变弱,这与电解质溶液导电是有区别的。
6.A 金属单质中,一般金属阳离子所带电荷数越多、半径越小,金属阳离子与自由电子间的作用力越强,故Al中金属阳离子与自由电子间的作用力最强。
7.B 用铁制品作炊具是利用了金属的导热性,能用金属键理论解释,A项不符合题意;日常生活中的铁易生锈是因为铁易发生电化学腐蚀,不能用金属键理论解释,B项符合题意;用铂金作首饰是因为其有金属光泽,且具有延展性,能用金属键理论解释,C项不符合题意;金属铝制成导线利用了金属的导电性,能用金属键理论解释,D项不符合题意。
8.B 新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警,利用的是金属的导电性。
9.C 合金具有金属性能,用铜和少量的贵金属熔炼成的铜胎仍具有金属性能,A正确;银(或金)为金属晶体,熔化时需破坏金属键,B正确;用汗湿的手摩擦能提供电解质溶液,与铜和银(或金)形成原电池,铜为负极,更容易被空气中的O2氧化,C错误;金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光几乎全部反射出去,所以金属具有金属光泽,D正确。
10.C 金属阳离子的半径:r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),金属阳离子所带电荷数:Al3+>Mg2+=Ba2+=Ca2+>Li+=Na+,则熔点:Al>Mg>Ca,Al>Li>Na,Al>Mg>Ba,C正确。
方法规律
在金属晶体中,金属阳离子的半径越小,所带电荷数越多,则金属键越强,金属的熔点越高。
11.A 由晶胞结构可知,晶胞中镧原子个数为8×=1,镍原子个数为8×+1=5,则合金的化学式为LaNi5。
12.D 铅晶体是金属晶体,由金属阳离子和自由电子构成,含阳离子,不含阴离子,锗晶体是共价晶体,A、C错误;根据题图可知,铅晶粒越大熔点越高,B错误;根据题图可知,铅晶体熔点高低与晶粒表面积大小有关,D正确。
13.B 晶胞中Cu原子的数目为6×=3、Ni原子的数目为8×=1,则晶胞中Cu与Ni原子数目之比为3∶1,A正确;合金不是化合物,B错误;Cu的电导率随温度升高而减小,C正确;合金的硬度比组分金属大,且镍白铜可用于造币,则镍白铜晶体具有较大的硬度,D正确。
14.B 晶胞中Mg的数目为8×=4,Al的数目为8,化学式为MgAl2,A正确;合金的硬度高于其组分金属,熔点低于其组分金属,B错误;合金属于金属晶体,存在金属键,C正确;一个晶胞中含有4个“MgAl2”,其质量为g,D正确。
能力提升练
1.D 金属原子的价电子在金属晶体中为自由电子,而不是所有的核外电子,A项错误;金属导电的实质是在外加电场作用下自由电子定向移动产生电流,B项错误;金属原子在化学变化中失去电子越容易,其还原性越强,C项错误;金属晶体中原子的堆积方式会影响金属的性质,如延展性,D项正确。
2.C 晶胞中Cu原子的个数为8×=1,Pd原子的个数为1,该晶胞中Cu、Pd的原子个数之比为1∶1,A错误;Cu与Pd相切,体对角线长度为(2a+2b)pm,则该晶胞边长为pm,B错误;距离Pd最近且等距离的Cu为8个,该晶胞中Pd的配位数为8,C正确;Cu是金属晶体,由“自由电子”和Cu2+之间强的相互作用而形成,D错误。
3.A a中原子个数=12×+3=6,b中原子个数=8×=4,c中原子个数=1+8×=2,所以原子个数比是6∶4∶2=3∶2∶1,故选A。
4.B 金属晶体的熔点不一定都高,如Na、K、Rb的熔点就比较低,A错误;该晶胞内Cu原子数目为8×+1=8,Mn原子数目为4,Al原子数目为4,该合金的化学式为AlMnCu2,B正确;与体心Cu距离最近且相等的Cu有6个,C错误;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用,D错误。
5.D 以上底面面心Fe原子为研究对象,与之最近的Mg原子为该晶胞内上方4个Mg原子、上层晶胞中下方4个Mg原子,则铁原子的配位数为8,A错误;晶体中存在金属阳离子,没有阴离子,有自由电子,所以该合金是金属晶体,B错误;由晶胞结构知,铁原子与镁原子间最短距离为体对角线长的,即bnm,C错误;晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×=4,位于体内的镁原子个数为8,储氢后位于体心和棱的中心位置的H2个数为12×+1=4,则储氢后化学式为FeMg2H2,D正确。
6.B 该晶体是由Sn和Nb形成的金属晶体,A错误;Sn原子位于晶胞的顶点、体心,体心周围距离最近且相等的Sn原子个数是8,B正确;晶胞沿x轴、y轴、z轴的投影图不完全相同,C错误;高温时,金属的导电能力减弱,D错误。
7.D 金晶体每个晶胞中含有6×=4个金原子,A正确;金晶胞为面心立方晶胞,晶体中金原子的配位数为12,B正确;在立方体的各个面的对角线上3个金原子相切,金原子的直径为d,面对角线长度为2d,棱长为d,则晶胞的体积为(d3,C正确;每个晶胞中含有4个金原子,晶胞质量为,晶胞的体积为2d3,则晶体密度为,D错误。
8.A 图1中省略了2个图2的结构,Ni位于晶胞的顶点和面心,有8×=4个,每个Ni原子周围有6个H,则晶胞中有24个H,晶胞体内有8个Mg,晶体的化学式为Mg2NiH6,A正确;晶胞中Mg周围距离最近且相等的Ni有4个,晶胞中与1个Mg配位的Ni有4个,B错误;晶胞中最近的2个Ni距离为面对角线长的一半,即apm,C错误;Mg、Ni均为金属元素,合金中Mg、Ni通过金属键结合,D错误。
9.D
合金组成表示为K3Sb,B错误;一个晶胞中含有4个“K3Sb”,晶胞质量为g,晶胞的密度为×1021g·cm-3,D正确。
10.C 锂锌晶体属于金属晶体,由阳离子和电子构成,A正确;Li+位于顶点、面心和晶胞内部,有8×+4=8个,Zn2+位于棱心和晶胞内部,有12×+5=8个,晶胞中两种阳离子数目之比为1∶1,B正确;该晶胞空间利用率φ=×100%,C错误;该晶体密度为g·cm-3=g·cm-3,D正确。
11.答案 (1)6 (2)不可以 (3)b
解析 (1)分析题图可知,α-Fe晶体中每个顶点的铁原子周围与它最接近且距离相等的铁原子有6个。
(2)金属延展时金属键不变,金属结构不变,α-Fe延展时不可以转变为γ-Fe。
(3)δ-Fe晶体中Fe的数目为1+8×=2,晶胞质量为g,密度为g/cm3。
(4)若δ-Fe晶胞边长为bpm,体对角线长=4r,因此Fe原子半径r=bpm。
15(共28张PPT)
1.金属键
(1)金属键:金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。
(2)成键粒子:金属阳离子和自由电子。
(3)存在:金属单质或合金中。
(4)金属键的本质
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
把所有的金属原子维系在一起。
(5)金属键的特征
金属键没有方向性和饱和性。
必备知识 清单破
知识点 1 金属键和金属晶体
第一节 金属晶体与离子晶体
2.金属晶体
(1)概念
金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。
(2)用电子气理论解释金属的性质(详见定点1)
(3)金属晶体结构特点
金属晶体的结构就好像很多硬球一层一层很紧密地堆积,每一个金属原子的周围有较多
相同的原子围绕着。
(4)物理性质
大多数金属为银白色固体,有金属光泽,有导电性、导热性、延展性。
知识拓展 常见金属晶体的三种堆积模型
堆积模型 面心立方最密堆积 体心立方密堆积 六方最密堆积
结构示意图
配位数 12 8 12
实例 Ca、Al、Cu、 Ag、Au、Pt Li、Na、K、 Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti
1.概念及结构特点
(1)概念:阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。
(2)构成粒子:阳离子和阴离子。
(3)粒子间作用力:离子键。
2.常见的AB型离子晶体(详见定点2)
3.物理性质
(1)硬度较大,难以压缩。
(2)熔点和沸点较高。
(3)固体不导电,但在熔融状态下或水溶液中能导电。
知识点 2 离子晶体
1.过渡晶体
(1)四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。
(2)过渡晶体:介于典型晶体之间的晶体。
①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数:
知识点 3 过渡晶体与混合型晶体
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的 百分数/% 62 50 41 33
由表可知,表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,这
些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体,只是离子晶体与共价晶体之间的过渡
晶体。
②归纳
a.纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是四种典型晶体类型之间的过渡晶体。
b.晶体性质偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理。
2.混合型晶体(以石墨为例)
(1)结构特点——层状结构
①同层内,碳原子采用sp2杂化,以共价键相结合形成平面六元并环结构。每个碳原子的配位
数为3,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,由于所有的p轨道相互
平行且相互重叠,使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间靠范德华力维系。
(2)晶体类型
石墨晶体中,既有共价键,又有类似金属晶体的导电性,还有范德华力,属于混合型晶体。
(3)物理性质:①导电性,②导热性,③润滑性。
1.含有阳离子的晶体中一定含有阴离子,这种说法正确吗
如金属晶体中只有阳离子和自由电子,没有阴离子,但有阴离子时,一定有阳离子。
2.离子晶体的熔点一定低于共价晶体,这种说法正确吗
离子晶体的熔点不一定低于共价晶体,如MgO是离子晶体,SiO2是共价晶体,MgO
的熔点高于SiO2的熔点。
3.金属晶体中的自由电子专属于某个金属离子,这种说法正确吗
自由电子几乎均匀地分布在整个晶体中,被许多金属离子共有,不专属于某个金属
离子。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
( )
( )
( )
4.NaCl的熔点为801 ℃,CsCl的熔点为645 ℃,说明离子半径对离子键的强弱有影响,这种说法
正确吗
Na+、Cs+所带电荷数一样,但Na+的半径小于Cs+的半径,NaCl中离子键强于CsCl中离
子键,所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。
5.石墨为混合型晶体,因层间存在分子间作用力,故熔点低于金刚石,这种说法正确吗
石墨的熔点高于金刚石。
6.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,这种说法正确吗
Na2O中离子键成分占62%,既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,Na2O是偏向
离子晶体的过渡晶体,Na2O通常当作离子晶体来处理,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近。
提示
提示
提示
( )
√
( )
( )
√
1.金属键与电子气理论
(1)对金属键的理解:金属原子的电离能小,容易失去电子而形成阳离子和自由电子,阳离子整
体共同吸引自由电子而结合在一起。金属键可看成是由许多金属原子共用许多电子的一种
特殊形式的共价键,但这种键既没有方向性也没有饱和性,其特征是自由电子可以在金属中
自由移动,使金属呈现出特有的属性。在金属单质的晶体中,原子之间以金属键相互结合。
(2)电子气理论:描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键形象地
描述成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
而把所有的金属原子维系在一起。由此可见,金属晶体跟共价晶体一样,是一种“巨分子”。
关键能力 定点破
定点 1 金属键
2.电子气理论对金属部分通性的解释
金属共同的物理性质:易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。
(1)对金属导电性的解释
在金属晶体中,自由电子的运动是没有一定方向的,但在外加电场的作用下自由电子发
生定向移动,从而形成电流,所以金属容易导电。
(2)对金属导热性的解释
金属的导热性就是通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域,从而
使整块金属达到同样的温度。
(3)对金属延展性的解释
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,但不会改变原来的排列
方式,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,因而即使金
属在外力作用下发生形变,金属键也不会断裂。因此,金属有良好的延展性。当向金属晶体
中掺入不同的金属或非金属原子时,就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样,
会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变,这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的
一种比较粗浅的解释。
说明 金属除有共同的物理性质外,还具有各自的特性。不同的金属在某些性质方面(如密
度、硬度、熔点等)又表现出很大差别。这与金属键强弱、晶体中原子的排列方式等因素
有关。
要点诠释 金属晶体熔点的判断
金属晶体熔点变化差别较大。如汞在常温下是液体,熔点较低,而铁等金属熔点较高。
金属晶体的熔点高低和金属键的强弱有关。金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键
越强,金属的熔、沸点就越高。
典例 关于金属性质的相关叙述不正确的是 ( )
A.金属一般具有金属光泽,是物理性质,与金属键没有关系
B.金属具有良好的导电性,是因为在外加电场的作用下自由电子定向移动形成了电流
C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金
属原子发生碰撞,传递了能量
D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键
思路点拨 明确金属键的本质是解答本题的关键。
解析 金属中的自由电子吸收了所有频率的光并迅速释放,使金属不透明并具有金属光泽,
与金属键有关;金属导电是因为在外加电场作用下,自由电子定向移动形成了电流;金属导热
是因为自由电子受热后,与金属原子频繁碰撞,传递能量;金属具有良好的延展性是由于金属
晶体中原子层能够滑动,但此时金属键未被破坏。
答案 A
1.NaCl晶胞
(1)每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Cl-(Na+)是6个(配位数是6),构成正八面体;每个Na+(Cl-)
周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是12个。
(2)每个晶胞中实际拥有的Na+个数是4,Cl-个数是4。
(3)若晶胞参数为a pm,则氯化钠晶体的密度为 g·cm-3(设NA表示阿伏加德罗常数
的值)。
定点 2 常见离子晶体的结构
2.CsCl晶胞
(1)每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cl-(Cs+)有8个(配位数是8),构成正六面体;每个Cs+(Cl-)周围距
离最近的Cs+(Cl-)有6个,构成正八面体。
(2)每个晶胞中实际拥有的Cs+有1个,Cl-有1个。
(3)若晶胞参数为a pm,则氯化铯晶体的密度为 g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的
值)。
典例 CaF2的晶胞为立方晶胞,结构如图所示:
(1)CaF2晶体中,Ca2+的配位数为 。
(2)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知A、B两点的原子坐标参数如图所
示,则C点的原子坐标参数为( , , )。
(3)晶胞中两个F-的最近距离为273.1 pm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞的密度为
g·cm-3(列出计算式即可)。
解析 (1)以面心Ca2+为研究对象,在一个晶胞中连接4个F-,通过该Ca2+可形成2个晶胞,所以与
该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个,因此Ca2+的配位数是8。
(2)内部的8个F-形成小立方体结构,该小立方体的棱长等于晶胞棱长的 ,故图中C到左侧面
距离等于晶胞棱长的 ,到前平面距离为晶胞棱长的 ,到下底面距离等于晶胞棱长的 ,故C
点的原子坐标参数为( , , )。
(3)根据晶胞结构可知,在一个晶胞中含有Ca2+的个数为 ×8+ ×6=4,含有F-的个数为8,即一个
晶胞中含有4个“CaF2”,根据C点的坐标可知,晶胞中F-之间的距离为晶胞边长的一半,所以
晶胞参数a=2×273.1 pm=546.2 pm,则该晶胞的密度ρ= = g·cm-3。
答案 (1)8 (2)
(3)
1.依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子,粒子间的作用力是离子键。
②共价晶体的构成粒子是原子,粒子间的作用力是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子,粒子间的作用力为分子间作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子,粒子间的作用力是金属键。
2.依据物质的分类判断
①活泼金属氧化物(K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、部分非金属氧化物、
稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等,化合物有碳化硅、二氧化硅等。
定点 3 晶体类型的判断
④常温下金属单质(除汞外)是金属晶体。
3.依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高,通常为数百摄氏度至一千摄氏度。
②共价晶体的熔点高,通常为一千摄氏度至几千摄氏度。
③分子晶体的熔点低,通常为数百摄氏度以下。
④金属晶体多数熔点高,但也有较低的。
4.依据导电性判断
①离子晶体溶于水或熔融状态下能导电。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分
子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
5.依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大且脆;共价晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度大,
但也有较小的,且具有延展性。
典例 Ⅰ.现有5种固态物质:四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和固体
所属晶体类型填在表格中。
编号 信息 物质名称 晶体类型
(1) 熔点:120.5 ℃,沸点:2
71.5 ℃,易水解
(2) 熔点:630.74 ℃,沸点:
1 750 ℃,导电
(3) 由分子间作用力结合
而成,熔点很低,化学
性质稳定
(4) 由共价键结合成空间
网状结构的晶体,熔
点:2 300 ℃,沸点:2 55
0 ℃,硬度大
(5) 原子间以共价键结合
和层间靠范德华力维
系构成层状结构的晶
体,熔点高、能导电,
具有滑腻感
Ⅱ.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替
的。下列各种晶体:①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰,它们的熔
点由高到低的顺序是 (填序号)。
(2)继C60后,科学家又合成了Si60、N60。熔点:Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量:N60>C60>
Si60,原因是
。
解析 Ⅰ.四氯化硅为分子晶体,易水解;硼为共价晶体,熔点高,硬度大;锑为金属晶体,熔点较
高,易导电;氖化学性质很稳定;石墨是层状结构的混合型晶体,具有滑腻感。
Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④,属于离子晶体的是②,属于分子晶体的有⑤⑥。
一般来说,熔点高低顺序为共价晶体>离子晶体>分子晶体;对于共价晶体,键长:Si—Si>Si
—C>C—C,相应键能:Si—Si碳化硅>晶体硅;冰中水分
子存在分子间氢键,熔点高于干冰。
(2)分子晶体的熔点与分子间作用力有关,而破坏分子则是分子内的共价键断裂。
答案 Ⅰ.(1)四氯化硅 分子晶体 (2)锑 金属晶体 (3)氖 分子晶体 (4)硼 共价晶体
(5)石墨 混合型晶体
Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤
(2)结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能
量越多,故熔点:Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素非金属性越强其形成的化学键越
稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量大小顺序为N60>C60>Si60