人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：08金属晶体 离子晶体(提高)
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：08金属晶体 离子晶体(提高) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 376.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-12-31 09:01:31 | ||
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文档简介
金属晶体
离子晶体
【学习目标】
1、知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；能列举金属晶体的基本规程模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型；
2、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；
3、知道离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别；
4、在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的，并了解研究晶体结构的基本方法；敢于质疑，勤于思索，形成独立思考的能力；养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。
【典型例题】
类型一：金属晶体的结构与性质的关系
例题1、如图所示，不正确的说法是（
）
A．此种堆积方式为面心立方最密堆积
B．该种堆积方式每一层上为密置层
C．该种堆积方式可用符号“ABCABCABC…”表示
D．金属Mg就属于此种堆积方式
【思路点拨】本题考查金属晶体中原子的堆积模式，要求能重现金属晶体内部结构。
【答案】D
【解析】观察题图，该晶体为“ABCABCABC…”的面心立方最密堆积，每一层上为密置层，金属Mg属于六方最密堆积方式，所以D错误。
【总结升华】重点掌握钾型、镁型、铜型堆积模型的特点，熟练分析各种堆积模型的晶胞图示、堆积方式名称和代表性金属。
举一反三：
【变式1】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．钋Po——简单立方堆积——52%——6
B．钠Na——钾型——74%——12
C．锌Zn——镁型——68%——8
D．银Ag——铜型——74%——12
【答案】A、D
【解析】B项钾型空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为镁型，空间利用率为74%，配位数为12；A、D项堆积方式，空间利用率和配位数均正确。
类型二：金属晶体的熔点变化规律
例题2、判断下列说法错误的是（
）
A．镁的硬度大于铝
B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾
D．钙的熔、沸点高于钾
【思路点拨】本题考查金属晶体熔沸点、硬度的比较，理解题目所给信息是本题的关键。
【答案】A、B
【解析】镁和铝同周期，电子层数相同，价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以金属键Al＞Mg，硬度Al＞Mg，A不正确。同理可推知金属键Ca＞K，D项正确。镁、钙同主族，价电子数相同，但半径Ca＞Mg，所以金属键Mg＞Ca，熔、沸点Mg＞Ca，B不正确。由金属键Mg＞Na、Na＞K可知C项正确。
【总结升华】要结合元素周期律整合同周期和同主族金属的金属键强弱规律，即硬度和熔、沸点的判断依据，记忆熔、沸点（如Li＞Na＞K、Na＜Mg＜Al）等重要规律。
举一反三：
【变式1】下列金属晶体中，自由电子与金属离子间作用力最弱的是（
）
A．Na
B．K
C．Mg
D．Al
【答案】B
类型三：晶体的原子堆积模型
例题3、金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有，如图所示。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。
（1）金晶体每个晶胞中含有________个金原子。
（2）欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定________。
（3）一个晶胞的体积是多少？
（4）金的密度是多少？
【思路点拨】考查有关晶胞的知识，可用分摊法计算。
【答案】（1）4
（2）在立方体各个面的对角线上3个金原子（相邻）彼此两两相切
（3）
（4）
【解析】（1）在每个面心立方体中，每个角上的金原子被8个晶胞所共有，因此每个金原子有1／8属于晶胞；每个面的中心的金原子有1／2属于晶胞。所以每个晶胞中的金原子数=8×1／8+6×1／2=4。
（2）应假定：在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切。
（3）每个晶胞的体积为：。
（4）每个晶胞的质量为，故金的密度为：。
【总结升华】正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目，结合M、NA、等知识综合应用，解决晶体中的相关计算。
举一反三：
【变式1】（2019
盐城质检）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，有关说法正确的是（
）。
A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，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】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，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞中含有的原子数分别为：①，②，③，④，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C项不正确；四种晶体的空间利用率分别为52％、68％、74％、74％，所以D项不正确，应为④=③＞②＞①。
类型四：离子晶体的结构与性质的关系
例题4、（2019
宜宾期中）下列关于离子晶体的描述不正确的是（
）
A、离子晶体是阳离子和阴离子通过静电吸引力结合而成的晶体
B、晶格能由大到小：NaF＞
NaCl＞NaBr＞NaI
C、硬度：MgO＞CaO＞BaO
D、在氯化钠晶体中，Na+和
Cl-的配位数均为6
【思路点拨】本题考查较为综合，涉及晶体的类型以及性质的判断，为高频考点，侧重于分析能力的考查，注意相关基础知识的积累。
【答案】A
【解析】A项阴阳离子通过静电作用所形成的化学键叫离子键，静电作用既有吸引力又有排斥，故A项错误；B项四种物质所带电荷相同，离子半径越小，晶格能越大，由于离子半径：F-＜Cl-＜Br-＜I-，因此晶格能：NaF＞
NaCl＞NaBr＞NaI，故B项正确；C项原子半径Ba＞Ca＞Mg，原子半径越大，键能越小，硬度越小，故C项正确；D项NaCl为立方面心结构，钠离子的配位数为6，氯离子的配位数也是6，故D项正确。
【总结升华】离子晶体中存在较强的作用力——离子键。离子键的特点没有方向性，趋向于使离子吸引尽可能多的其他离子分布于周围（配位数），并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
举一反三：
【变式1】根据NaCl的晶胞结构，计算：(1)每个晶胞中平均分_______个Na+，_____
个Cl-。(2)若某NaCl晶体的质量为58.5g，计算所含NaCl晶胞的物质的量。
【答案】（1）4；4；（2）1个晶胞中有4个NaCl单元，设58.5gNaCl中有x
mol晶胞，则：4×58.5g/mol·x＝58.5g，解得x＝0.25
类型五：离子晶体熔沸点的比较
例题5、离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力，静电引力大则熔点高，引力小则反之。试根据你学过的物理电学知识，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
【思路点拨】离子晶体由固态变为液态，要断裂离子键，熔沸点的高低与离子键的强弱有关。
【答案】C
【解析】离子晶体中，离子键越强，晶体熔、沸点越高。而离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强。Ca2+、O2―、Ba2+都带2个电荷；Na+、Cl―、K+只带1个电荷，r
(Ca2+)＜r
(Ba2+)，r
(Na2+)＜r
(K+)，故熔点：CaO＞BaO＞NaCl＞KCl。
【总结升华】不同晶体的熔沸点高低取决因素不同，比较物质熔沸点时，先判断晶体类型，晶体类型相同的，再根据具体规律判断
举一反三：
【变式1】．如何理解下面三种氟化物的晶格能的递变？
氟化物
NaF
MgF2
AlF2
晶格能／（kJ·mol―1）
923
2957
5492
【答案】阴离子相同（F―），但r
(Na+)＞r
(Mg2+)＞r
(Al3+)，且所带电荷从Na+→Al3+依次递增，离子间作用力依次增强，晶格能依次增大。
类型六：有关晶格能的应用
例题6、在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，下图是NaCl的晶体结构，在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构。它们可以看做是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图3-3-6（b），已知a为常数。试计算：
（1）Na+半径与Cl―半径之比________。
（2）NaCl晶体中不存在分子，但在1.0×105
Pa、1413℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在。现有29.25
g
NaCl晶体，在1.013×105
Pa时加强热使温度达到1501.5℃，测得气体体积为36.4
L，试应用有关物理、化学知识计算此时氯化钠气体的分子式（化学式）为________。
（3）若a=5.6×10―8
cm，求NaCl晶体的密度________（已知5.63=175.6，NaCl的摩尔质量为58.5
g·mol―1）。
【思路点拨】考查有关晶格能的知识。
【答案】（1）0.414∶1
（2）Na2Cl2
（3）2.2
g·mol－3
【解析】（1）由图3-3-6（b），因为r
(Cl―)＞r
(Na+)，则，，，。
（2）由理想气体状态方程。
设氯化钠气体分子式为(NaCl)n，则58.5n=117，n=2，即氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。
（3）由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个NaCl，则，
。
【总结升华】要理解典型离子晶体的空间结构，善于运用立体几何、数值计算等数学知识解决晶体结构的有关计算问题。
举一反三：
【变式1】右图是氯化铯晶体的晶胞（晶体中的最小重复单元），已知晶体中两个最近的Cs+核间距离为a
cm，氯化铯的摩尔质量为M
g·mol―1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度是（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】1
mol
CsCl的质量为M
g，1
mol
CsCl的体积为a3·NA
cm3，则密度是。
【巩固练习】
一、选择题
1、某晶体不导电，在熔融状态下能被电解，则该晶体是(
)
A、分子晶体
B、原子晶体
C、离子晶体
D、金属晶体
2、下列各组物质中作用力和晶体类型完全相同的一组是（
）
A、CO2
SiO2
SO2
NO2
B、NaCl
NH4Cl
HCl
KCl
C、H2
N2
He
Fe D、金刚石
水晶
晶体硅
金刚砂（SiC）
3、据报道，科学家用激光把石墨“炸松”，再射入氮气流，并用射频电火花处理，可得到一种硬似金刚石的化合物。有关叙述不正确的是（
）
A、两种单质反应物在通常状态下均很不活泼
B、该化合物呈片状结构
C、该化合物中原子间作用力只有共价键，键长短，形成空间网状结构
D、碳氮键比金刚石中碳碳键强
4、下列事实能说明A元素的金属性一定比B元素强的是（
）
A、A的熔点比B的熔点高
B、发生氧化还原反应时，A元素原子失去的电子比B原子多
C、B阳离子的氧化性比A阳离子氧化性强
D、A能与水剧烈反应放出氢气，而B不能
5、下列特性适合金属晶体的是（
）
A、熔点1031
℃，固态不导电，水溶液能导电
B、熔点97.81
℃，固态能导电，质软
C、熔点162.7
℃，固态不导电，水溶液能导电
D、熔点1070
℃，液态能导电，但固态不能导电
6、生铁可看成C－Fe合金，则石墨、铁、生铁三者熔点由大到小的顺序为（
）
A、石墨、铁、生铁 B、铁、石墨、生铁
C、生铁、石墨、铁 D、石墨、生铁、铁
7、下列大小关系正确的是（
）
A、晶格能：NaClCaO
C、熔点：NaI>NaBr
D、熔沸点：CO2>NaCl
8、（2019·菏泽测试）金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中，正确的是（
）。
A．金属晶体和离子晶体都能导电
B．在镁晶体中，1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用
C．金属晶体和离子晶体可采取“紧密堆积”方式，原子晶体可采取“非紧密堆积”方式
D．金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等相互作用，很难断裂，因而都具有延展性
9、（2019
太原测试）钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如下图所示，有关说法不正确的是（
）。
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该晶体晶胞结构与NaCl相似
D．与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
10、下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径，分析上表可以得出（
）
碳酸盐
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
热分解温度/℃
402
900
1172
1360
阳离子半径/pm
66
99
112
135
A、离子晶体中阳离子的半径越大，越易分解
B、离子晶体中阳离子的半径越小，越易分解
C、离子晶体中阳离子的半径越大，结合碳酸根中的氧离子越容易
D、离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧离子越容易
11、认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是（
）
A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等
C．NaCl和CsCl晶体中阴、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，所以阴、阳离子半径比相同
12、氟化钙的晶胞如图所示，则Ca2+和F-的配位数分别为（
）
A、6、6
B、12、12
C、8、4
D、8、8
13、同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似，化合物PH4I是一种无色晶体，下列对它的描述中不正确的是（
）
A、在加热时此化合物可以分解
B、它是一种离子化合物
C、这种化合物不能跟强碱发生化学反应
D、该化合物在一定条件下由PH3与HI化合而成
14、纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状（如下图所示）相同，则这种纳米颗粒的表面微粒数占总微粒数的百分数为（
）
A、87.5% B、92.9%
C、96.3%
D、100%
15、1
mol气态钠离子和1
mol气态氯离子结合生成1
mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体格能的是（ ）
A、Na+(g)
+
Cl-(g)
→
NaCl(s)；
△Q
B、Na(s)
+
1/2Cl2(g)
→
NaCl(s)；△Q1
C、Na(s)
→
Na(g)；
△Q2
D、Na(g)－e－→
Na+(g)；
△Q3
二、非选择题
1、有一种金属的结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由_______个金属原子组成的。
2、某些金属晶体（Cu、Ag、Au）的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属中原子的空间利用率。
3、参考下表中物质的熔点，回答下列问题。
物
质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点（℃）
995
801
755
651
801
776
715
646
物
质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
SiCl4
GeCl4
SbCl4
PbCl4
熔点（℃）
-90.4
-70.2
5.2
120
-70.2
-49.5
-36.2
-15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的______________________有关，随着__________________增大,熔点依次降低。
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与________________有关,随着______________增大,
__________________增强，熔点依次升高。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与__________________有关，因为一般__________________比熔点高。
4、（2019
衡水调考）铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。
（1）已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式：________。已知自然界丰度最大的铁的同位素是中子数为30的铁原子，则该种同位素符号为________。
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道，因此能与一些分子或离子形成配合物，则与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是________。Fe(CO)3是一种配合物，可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂，其配体是CO分子。写出CO的一种常见等电子体分子的结构式：________；两者相比较，沸点较高的是________（填分子式）。
（3）1183
K以下纯铁晶体的晶胞如图1所示，1183
K以上则转变为图2所示晶胞，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
①图1和图2中，铁原子的配位数之比为________。
②空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比，则图l和图2中，铁原子的空间利用率之比为________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1、C
【解析】四种晶体能导电的只有金属晶体，D错误；熔融状态下能够被电解的是离子晶体。
2、D
【解析】A组中SiO2是原子晶体，与CO2、SO2、NO2的晶体类型不同；B组中HCl是分子晶体，与NaCl、NH4Cl、KCl的晶体类型不同；C组中Fe是金属晶体，与He、N2、H2的晶体类型不同；D组中物质均为原子晶体，晶体中粒子之间作用力均为共价键，故符合题意。
3、B
【解析】利用题干中信息“硬似金刚石”的化合物，说明这种化合物是一种原子晶体，故B选项中的呈“片状结构”必然错误；C—C键比C—N键弱，在常温下石墨和N2均很稳定。
4、D
【解析】元素金属性的强弱与熔点的高低、失电子数目的多少无关，而与失电子能力的难易有关。只有同价态的阳离子，才可以比较其离子氧化能力的强弱对应单质还原能力的强弱。如氧化性：Cu2+＞Fe2+，还原性：Fe＞Cu。故只有D项正确。
5、B
【解析】根据A、D选项条件，熔点高、水溶液或熔融状态能导电，应属于离子晶体；B项固态可导电，为金属晶体；C项熔点低，固态不导电而水溶液可以导电，应为分子晶体。
6、A
【解析】石墨虽非原子晶体，但熔点很高，比金刚石的熔点还高。合金的熔点一般低于纯金属的熔点。所以，三者熔点高低的顺序为石墨＞铁＞生铁。
7、B
【解析】A、B、C选项中的物质都是离子晶体，晶格能、熔沸点、硬度可通过比较成键离子所带电荷、成键离子半径判断选项是否正确；D项，CO2是分子晶体，NaCl是离子晶体。
8、C
【解析】离子晶体中的离子不是自由移动的离子，不能导电，A项不正确；镁晶体中的自由电子属于整块晶体，不属于某个Mg2+，B项不正确；离子晶体不具有延展性，D项错误。
9、B
【解析】活泼金属的氧化物晶体为离子晶体，其晶胞结构与氯化钠的晶胞结构相似。一个晶胞中含Ba2+：个，含O22－：个，故晶体化学式是BaO2。
10、BD
【解析】通过比较表中数据，可得出规律。
11、BD
【解析】NaCl和CsCl晶体，阴阳离子配位数：6、8；NaCl的阴、阳离子半径比与CsCl的阴、阳离子半径比，只比较Na+、Cs+就可得出大小关系。
12、C
【解析】可通过图中两种离子的个数比判断，或观察两种离子周围其他离子的个数，得出答案。
13、C
【解析】题目所给信息：同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似。所以可通过NH4Cl的性质得出PH4I的性质。
14、C
【解析】观察图可得出表面微粒26个，总微粒数27个。
15、A
【解析】根据题目所给信息可得出答案，注意对晶格能概念的理解。
二、非选择题
1、4
【解析】由题意可知该金属结构单元中含金属原子为8×1/8+6×1/2=4个。
2、74%
【解析】晶胞边长为a，原子半径为r。
由勾股定理：
a
2
+
a
2
=
(4r)2
a
=
2.83
r
每个面心立方晶胞含原子数目：
8
×
1/8
+
6
×
1/2
=
4
a
=
(4
×
4/3
pr
3)
/
a
3
=
(4
×
4/3
pr
3)
/
(2.83
r
)
3
×
100
%
=
74
%
3、(1)
半径，半径
(2)相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。
(3)晶体类型，离子晶体，分子晶体。
【解析】本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分析数据进行推理的能力。
(1)表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为IA元素与ⅦA元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。
(2)分析比较离子晶体熔点高低的影响因素：物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力——离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。
从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是r（F-） 又从碱金属的氯化物进行比较：碱金属阳离子半径是r（Na+） (3)分析比较分子晶体熔点高低的影响因素：分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从SiF4到SiI4相对分子量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯化物具有相似的结构，从SiCl4到PbCl4相对分子质量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。
4、（1）3d64s2
（2）具有孤电子对
N≡N
CO（3）①2∶3
②（或0.92∶1）
【解析】（1）Fe的价层电子包括3d轨道和4s轨道的电子；中子数为30的铁原子的质量数是56，该种同位素符号为。（2）配合物的形成需要有原子提供孤电子对；CO是具有14e－的双原子分子，N2是它的等电子体；一氧化碳是极性分子，氮气分子是非极性分子，二者相对分子质量相同，一氧化碳的分子间作用力大于氮气。（3）①图1是体心立方结构，配位数是8；图2是面心立方结构，配位数是12，故二者配位数之比为8∶12=2∶3。②设铁原子半径为r，立方体边长为a，则图1中体对角线d=4r，图2中面对角线d=4r。图1中每个晶胞的体积V与原子半径的关系式为，每个晶胞中含有两个铁原子，所以空间利用率为。图2中每个晶胞的体积为，每个晶胞含有4个铁原子，空间利用率为。故二者空间利用率之比为（或0.92∶1）。
11
离子晶体
【学习目标】
1、知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；能列举金属晶体的基本规程模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型；
2、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；
3、知道离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别；
4、在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的，并了解研究晶体结构的基本方法；敢于质疑，勤于思索，形成独立思考的能力；养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。
【典型例题】
类型一：金属晶体的结构与性质的关系
例题1、如图所示，不正确的说法是（
）
A．此种堆积方式为面心立方最密堆积
B．该种堆积方式每一层上为密置层
C．该种堆积方式可用符号“ABCABCABC…”表示
D．金属Mg就属于此种堆积方式
【思路点拨】本题考查金属晶体中原子的堆积模式，要求能重现金属晶体内部结构。
【答案】D
【解析】观察题图，该晶体为“ABCABCABC…”的面心立方最密堆积，每一层上为密置层，金属Mg属于六方最密堆积方式，所以D错误。
【总结升华】重点掌握钾型、镁型、铜型堆积模型的特点，熟练分析各种堆积模型的晶胞图示、堆积方式名称和代表性金属。
举一反三：
【变式1】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．钋Po——简单立方堆积——52%——6
B．钠Na——钾型——74%——12
C．锌Zn——镁型——68%——8
D．银Ag——铜型——74%——12
【答案】A、D
【解析】B项钾型空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为镁型，空间利用率为74%，配位数为12；A、D项堆积方式，空间利用率和配位数均正确。
类型二：金属晶体的熔点变化规律
例题2、判断下列说法错误的是（
）
A．镁的硬度大于铝
B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾
D．钙的熔、沸点高于钾
【思路点拨】本题考查金属晶体熔沸点、硬度的比较，理解题目所给信息是本题的关键。
【答案】A、B
【解析】镁和铝同周期，电子层数相同，价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以金属键Al＞Mg，硬度Al＞Mg，A不正确。同理可推知金属键Ca＞K，D项正确。镁、钙同主族，价电子数相同，但半径Ca＞Mg，所以金属键Mg＞Ca，熔、沸点Mg＞Ca，B不正确。由金属键Mg＞Na、Na＞K可知C项正确。
【总结升华】要结合元素周期律整合同周期和同主族金属的金属键强弱规律，即硬度和熔、沸点的判断依据，记忆熔、沸点（如Li＞Na＞K、Na＜Mg＜Al）等重要规律。
举一反三：
【变式1】下列金属晶体中，自由电子与金属离子间作用力最弱的是（
）
A．Na
B．K
C．Mg
D．Al
【答案】B
类型三：晶体的原子堆积模型
例题3、金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有，如图所示。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。
（1）金晶体每个晶胞中含有________个金原子。
（2）欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定________。
（3）一个晶胞的体积是多少？
（4）金的密度是多少？
【思路点拨】考查有关晶胞的知识，可用分摊法计算。
【答案】（1）4
（2）在立方体各个面的对角线上3个金原子（相邻）彼此两两相切
（3）
（4）
【解析】（1）在每个面心立方体中，每个角上的金原子被8个晶胞所共有，因此每个金原子有1／8属于晶胞；每个面的中心的金原子有1／2属于晶胞。所以每个晶胞中的金原子数=8×1／8+6×1／2=4。
（2）应假定：在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切。
（3）每个晶胞的体积为：。
（4）每个晶胞的质量为，故金的密度为：。
【总结升华】正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目，结合M、NA、等知识综合应用，解决晶体中的相关计算。
举一反三：
【变式1】（2019
盐城质检）有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，有关说法正确的是（
）。
A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，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】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，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞中含有的原子数分别为：①，②，③，④，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C项不正确；四种晶体的空间利用率分别为52％、68％、74％、74％，所以D项不正确，应为④=③＞②＞①。
类型四：离子晶体的结构与性质的关系
例题4、（2019
宜宾期中）下列关于离子晶体的描述不正确的是（
）
A、离子晶体是阳离子和阴离子通过静电吸引力结合而成的晶体
B、晶格能由大到小：NaF＞
NaCl＞NaBr＞NaI
C、硬度：MgO＞CaO＞BaO
D、在氯化钠晶体中，Na+和
Cl-的配位数均为6
【思路点拨】本题考查较为综合，涉及晶体的类型以及性质的判断，为高频考点，侧重于分析能力的考查，注意相关基础知识的积累。
【答案】A
【解析】A项阴阳离子通过静电作用所形成的化学键叫离子键，静电作用既有吸引力又有排斥，故A项错误；B项四种物质所带电荷相同，离子半径越小，晶格能越大，由于离子半径：F-＜Cl-＜Br-＜I-，因此晶格能：NaF＞
NaCl＞NaBr＞NaI，故B项正确；C项原子半径Ba＞Ca＞Mg，原子半径越大，键能越小，硬度越小，故C项正确；D项NaCl为立方面心结构，钠离子的配位数为6，氯离子的配位数也是6，故D项正确。
【总结升华】离子晶体中存在较强的作用力——离子键。离子键的特点没有方向性，趋向于使离子吸引尽可能多的其他离子分布于周围（配位数），并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
举一反三：
【变式1】根据NaCl的晶胞结构，计算：(1)每个晶胞中平均分_______个Na+，_____
个Cl-。(2)若某NaCl晶体的质量为58.5g，计算所含NaCl晶胞的物质的量。
【答案】（1）4；4；（2）1个晶胞中有4个NaCl单元，设58.5gNaCl中有x
mol晶胞，则：4×58.5g/mol·x＝58.5g，解得x＝0.25
类型五：离子晶体熔沸点的比较
例题5、离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力，静电引力大则熔点高，引力小则反之。试根据你学过的物理电学知识，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
【思路点拨】离子晶体由固态变为液态，要断裂离子键，熔沸点的高低与离子键的强弱有关。
【答案】C
【解析】离子晶体中，离子键越强，晶体熔、沸点越高。而离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强。Ca2+、O2―、Ba2+都带2个电荷；Na+、Cl―、K+只带1个电荷，r
(Ca2+)＜r
(Ba2+)，r
(Na2+)＜r
(K+)，故熔点：CaO＞BaO＞NaCl＞KCl。
【总结升华】不同晶体的熔沸点高低取决因素不同，比较物质熔沸点时，先判断晶体类型，晶体类型相同的，再根据具体规律判断
举一反三：
【变式1】．如何理解下面三种氟化物的晶格能的递变？
氟化物
NaF
MgF2
AlF2
晶格能／（kJ·mol―1）
923
2957
5492
【答案】阴离子相同（F―），但r
(Na+)＞r
(Mg2+)＞r
(Al3+)，且所带电荷从Na+→Al3+依次递增，离子间作用力依次增强，晶格能依次增大。
类型六：有关晶格能的应用
例题6、在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，下图是NaCl的晶体结构，在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构。它们可以看做是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图3-3-6（b），已知a为常数。试计算：
（1）Na+半径与Cl―半径之比________。
（2）NaCl晶体中不存在分子，但在1.0×105
Pa、1413℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在。现有29.25
g
NaCl晶体，在1.013×105
Pa时加强热使温度达到1501.5℃，测得气体体积为36.4
L，试应用有关物理、化学知识计算此时氯化钠气体的分子式（化学式）为________。
（3）若a=5.6×10―8
cm，求NaCl晶体的密度________（已知5.63=175.6，NaCl的摩尔质量为58.5
g·mol―1）。
【思路点拨】考查有关晶格能的知识。
【答案】（1）0.414∶1
（2）Na2Cl2
（3）2.2
g·mol－3
【解析】（1）由图3-3-6（b），因为r
(Cl―)＞r
(Na+)，则，，，。
（2）由理想气体状态方程。
设氯化钠气体分子式为(NaCl)n，则58.5n=117，n=2，即氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。
（3）由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个NaCl，则，
。
【总结升华】要理解典型离子晶体的空间结构，善于运用立体几何、数值计算等数学知识解决晶体结构的有关计算问题。
举一反三：
【变式1】右图是氯化铯晶体的晶胞（晶体中的最小重复单元），已知晶体中两个最近的Cs+核间距离为a
cm，氯化铯的摩尔质量为M
g·mol―1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度是（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】1
mol
CsCl的质量为M
g，1
mol
CsCl的体积为a3·NA
cm3，则密度是。
【巩固练习】
一、选择题
1、某晶体不导电，在熔融状态下能被电解，则该晶体是(
)
A、分子晶体
B、原子晶体
C、离子晶体
D、金属晶体
2、下列各组物质中作用力和晶体类型完全相同的一组是（
）
A、CO2
SiO2
SO2
NO2
B、NaCl
NH4Cl
HCl
KCl
C、H2
N2
He
Fe D、金刚石
水晶
晶体硅
金刚砂（SiC）
3、据报道，科学家用激光把石墨“炸松”，再射入氮气流，并用射频电火花处理，可得到一种硬似金刚石的化合物。有关叙述不正确的是（
）
A、两种单质反应物在通常状态下均很不活泼
B、该化合物呈片状结构
C、该化合物中原子间作用力只有共价键，键长短，形成空间网状结构
D、碳氮键比金刚石中碳碳键强
4、下列事实能说明A元素的金属性一定比B元素强的是（
）
A、A的熔点比B的熔点高
B、发生氧化还原反应时，A元素原子失去的电子比B原子多
C、B阳离子的氧化性比A阳离子氧化性强
D、A能与水剧烈反应放出氢气，而B不能
5、下列特性适合金属晶体的是（
）
A、熔点1031
℃，固态不导电，水溶液能导电
B、熔点97.81
℃，固态能导电，质软
C、熔点162.7
℃，固态不导电，水溶液能导电
D、熔点1070
℃，液态能导电，但固态不能导电
6、生铁可看成C－Fe合金，则石墨、铁、生铁三者熔点由大到小的顺序为（
）
A、石墨、铁、生铁 B、铁、石墨、生铁
C、生铁、石墨、铁 D、石墨、生铁、铁
7、下列大小关系正确的是（
）
A、晶格能：NaCl
C、熔点：NaI>NaBr
D、熔沸点：CO2>NaCl
8、（2019·菏泽测试）金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中，正确的是（
）。
A．金属晶体和离子晶体都能导电
B．在镁晶体中，1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用
C．金属晶体和离子晶体可采取“紧密堆积”方式，原子晶体可采取“非紧密堆积”方式
D．金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等相互作用，很难断裂，因而都具有延展性
9、（2019
太原测试）钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如下图所示，有关说法不正确的是（
）。
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该晶体晶胞结构与NaCl相似
D．与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
10、下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径，分析上表可以得出（
）
碳酸盐
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
热分解温度/℃
402
900
1172
1360
阳离子半径/pm
66
99
112
135
A、离子晶体中阳离子的半径越大，越易分解
B、离子晶体中阳离子的半径越小，越易分解
C、离子晶体中阳离子的半径越大，结合碳酸根中的氧离子越容易
D、离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧离子越容易
11、认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是（
）
A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等
C．NaCl和CsCl晶体中阴、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，所以阴、阳离子半径比相同
12、氟化钙的晶胞如图所示，则Ca2+和F-的配位数分别为（
）
A、6、6
B、12、12
C、8、4
D、8、8
13、同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似，化合物PH4I是一种无色晶体，下列对它的描述中不正确的是（
）
A、在加热时此化合物可以分解
B、它是一种离子化合物
C、这种化合物不能跟强碱发生化学反应
D、该化合物在一定条件下由PH3与HI化合而成
14、纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状（如下图所示）相同，则这种纳米颗粒的表面微粒数占总微粒数的百分数为（
）
A、87.5% B、92.9%
C、96.3%
D、100%
15、1
mol气态钠离子和1
mol气态氯离子结合生成1
mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体格能的是（ ）
A、Na+(g)
+
Cl-(g)
→
NaCl(s)；
△Q
B、Na(s)
+
1/2Cl2(g)
→
NaCl(s)；△Q1
C、Na(s)
→
Na(g)；
△Q2
D、Na(g)－e－→
Na+(g)；
△Q3
二、非选择题
1、有一种金属的结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由_______个金属原子组成的。
2、某些金属晶体（Cu、Ag、Au）的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属中原子的空间利用率。
3、参考下表中物质的熔点，回答下列问题。
物
质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点（℃）
995
801
755
651
801
776
715
646
物
质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
SiCl4
GeCl4
SbCl4
PbCl4
熔点（℃）
-90.4
-70.2
5.2
120
-70.2
-49.5
-36.2
-15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的______________________有关，随着__________________增大,熔点依次降低。
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与________________有关,随着______________增大,
__________________增强，熔点依次升高。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与__________________有关，因为一般__________________比熔点高。
4、（2019
衡水调考）铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。
（1）已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式：________。已知自然界丰度最大的铁的同位素是中子数为30的铁原子，则该种同位素符号为________。
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道，因此能与一些分子或离子形成配合物，则与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是________。Fe(CO)3是一种配合物，可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂，其配体是CO分子。写出CO的一种常见等电子体分子的结构式：________；两者相比较，沸点较高的是________（填分子式）。
（3）1183
K以下纯铁晶体的晶胞如图1所示，1183
K以上则转变为图2所示晶胞，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
①图1和图2中，铁原子的配位数之比为________。
②空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比，则图l和图2中，铁原子的空间利用率之比为________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1、C
【解析】四种晶体能导电的只有金属晶体，D错误；熔融状态下能够被电解的是离子晶体。
2、D
【解析】A组中SiO2是原子晶体，与CO2、SO2、NO2的晶体类型不同；B组中HCl是分子晶体，与NaCl、NH4Cl、KCl的晶体类型不同；C组中Fe是金属晶体，与He、N2、H2的晶体类型不同；D组中物质均为原子晶体，晶体中粒子之间作用力均为共价键，故符合题意。
3、B
【解析】利用题干中信息“硬似金刚石”的化合物，说明这种化合物是一种原子晶体，故B选项中的呈“片状结构”必然错误；C—C键比C—N键弱，在常温下石墨和N2均很稳定。
4、D
【解析】元素金属性的强弱与熔点的高低、失电子数目的多少无关，而与失电子能力的难易有关。只有同价态的阳离子，才可以比较其离子氧化能力的强弱对应单质还原能力的强弱。如氧化性：Cu2+＞Fe2+，还原性：Fe＞Cu。故只有D项正确。
5、B
【解析】根据A、D选项条件，熔点高、水溶液或熔融状态能导电，应属于离子晶体；B项固态可导电，为金属晶体；C项熔点低，固态不导电而水溶液可以导电，应为分子晶体。
6、A
【解析】石墨虽非原子晶体，但熔点很高，比金刚石的熔点还高。合金的熔点一般低于纯金属的熔点。所以，三者熔点高低的顺序为石墨＞铁＞生铁。
7、B
【解析】A、B、C选项中的物质都是离子晶体，晶格能、熔沸点、硬度可通过比较成键离子所带电荷、成键离子半径判断选项是否正确；D项，CO2是分子晶体，NaCl是离子晶体。
8、C
【解析】离子晶体中的离子不是自由移动的离子，不能导电，A项不正确；镁晶体中的自由电子属于整块晶体，不属于某个Mg2+，B项不正确；离子晶体不具有延展性，D项错误。
9、B
【解析】活泼金属的氧化物晶体为离子晶体，其晶胞结构与氯化钠的晶胞结构相似。一个晶胞中含Ba2+：个，含O22－：个，故晶体化学式是BaO2。
10、BD
【解析】通过比较表中数据，可得出规律。
11、BD
【解析】NaCl和CsCl晶体，阴阳离子配位数：6、8；NaCl的阴、阳离子半径比与CsCl的阴、阳离子半径比，只比较Na+、Cs+就可得出大小关系。
12、C
【解析】可通过图中两种离子的个数比判断，或观察两种离子周围其他离子的个数，得出答案。
13、C
【解析】题目所给信息：同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似。所以可通过NH4Cl的性质得出PH4I的性质。
14、C
【解析】观察图可得出表面微粒26个，总微粒数27个。
15、A
【解析】根据题目所给信息可得出答案，注意对晶格能概念的理解。
二、非选择题
1、4
【解析】由题意可知该金属结构单元中含金属原子为8×1/8+6×1/2=4个。
2、74%
【解析】晶胞边长为a，原子半径为r。
由勾股定理：
a
2
+
a
2
=
(4r)2
a
=
2.83
r
每个面心立方晶胞含原子数目：
8
×
1/8
+
6
×
1/2
=
4
a
=
(4
×
4/3
pr
3)
/
a
3
=
(4
×
4/3
pr
3)
/
(2.83
r
)
3
×
100
%
=
74
%
3、(1)
半径，半径
(2)相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。
(3)晶体类型，离子晶体，分子晶体。
【解析】本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分析数据进行推理的能力。
(1)表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为IA元素与ⅦA元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。
(2)分析比较离子晶体熔点高低的影响因素：物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力——离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。
从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是r（F-）
4、（1）3d64s2
（2）具有孤电子对
N≡N
CO（3）①2∶3
②（或0.92∶1）
【解析】（1）Fe的价层电子包括3d轨道和4s轨道的电子；中子数为30的铁原子的质量数是56，该种同位素符号为。（2）配合物的形成需要有原子提供孤电子对；CO是具有14e－的双原子分子，N2是它的等电子体；一氧化碳是极性分子，氮气分子是非极性分子，二者相对分子质量相同，一氧化碳的分子间作用力大于氮气。（3）①图1是体心立方结构，配位数是8；图2是面心立方结构，配位数是12，故二者配位数之比为8∶12=2∶3。②设铁原子半径为r，立方体边长为a，则图1中体对角线d=4r，图2中面对角线d=4r。图1中每个晶胞的体积V与原子半径的关系式为，每个晶胞中含有两个铁原子，所以空间利用率为。图2中每个晶胞的体积为，每个晶胞含有4个铁原子，空间利用率为。故二者空间利用率之比为（或0.92∶1）。
11