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第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属晶体　离子晶体
［核心素养发展目标］　1.能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用，并解释金属的物理性质。2.能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。3.通过对离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
一、金属键与金属晶体
1.金属键
(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。
(2)成键粒子：金属键的成键粒子是金属阳离子和自由电子。
(3)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。
(4)特征：电子气被所有的金属原子所共用，所以金属键没有(填“有”或“没有”)方向性和饱和性。
(5)影响因素
①金属元素的原子半径：一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越强。
②金属原子价电子数：一般而言，金属元素的价电子数越多，金属键越强。
(6)对物质性质的影响：金属键强弱不同，所以金属的性质差异很大。如金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属。
2.金属晶体
(1)概念
金属(除汞外)在常温下都是晶体，称其为金属晶体。它们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。在金属晶体中，原子间以金属键相互结合。
(2)用“电子气理论”解释金属的性质
3.金属晶体熔点的变化规律
(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(-38.87 ℃)，而钨的熔点为3 410 ℃。
(2)金属键的强弱对碱金属单质物理性质的影响
元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) 37Rb(铷) 55Cs(铯)
熔点/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸点/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
1.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
提示　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.纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化？
提示　金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
3.为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
提示　金属在粉末状态时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列也不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
1.正误判断
(1)不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质 (　　)
(2)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏 (　　)
(3)金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大 (　　)
(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2.(2023·济南高二检测)下列有关金属的说法正确的是 (　　)
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属晶体有导电性，能导电的物质一定是金属
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
答案　D
解析　因金属的价电子受原子核的吸引力小，则金属原子中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正确。
3.金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强度与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 (　　)
A.金属镁的熔点大于金属铝
B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
答案　C
解析　金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，据此判断。
金属晶体的常见堆积方式
(1)金属原子在二维空间中排列的两种方式
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间)，可有两种排列方式——a：非密置层，b：密置层(如图所示)。
特别提醒　密置层排列时，平面的利用率比非密置层的高。
(2)金属晶体的原子在三维空间里的3种常见堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子)
堆积方式 图式 实例
简单立方堆积 钋
体心立方堆积 钠、钾、铬、钼、钨等
面心立方堆积 金、银、铜、铅等
二、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用形成的晶体。
(2)成键粒子：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：阳离子、阴离子之间以离子键结合，有些离子晶体中可能存在共价键、氢键等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
(4)物理性质：硬度较大，难压缩；熔点和沸点较高；固体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。
2.典型离子晶体
(1)NaCl晶体
NaCl晶胞如图所示，每个Na+周围距离最近的Cl-有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl-周围距离最近的Na+有 6个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。
①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+数是4个，Cl-数是4个。
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化钠晶体的密度为 g·cm-3。
(2)CsCl晶体
CsCl晶胞如图所示，每个Cs+周围距离最近的Cl-有8个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有 8个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。
①每个晶胞中实际拥有的Cs+数是1个，Cl-数是1个。
②每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有 6个，构成正八面体。
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为 g·cm-3。
1.含有阴离子的晶体一定含有金属阳离子吗？
提示　含有阴离子的晶体，一定含有阳离子，但不一定是金属阳离子，如铵盐。
2.NaCl、CsCl表示的是分子式吗？
提示　不是，NaCl、CsCl是离子晶体，只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式。
3.NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。
提示　Na+、Cs+所带电荷一样，但Na+的半径小于Cs+的半径，NaCl中的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。
1.正误判断
(1)离子晶体一定是离子化合物 (　　)
(2)离子晶体中只含离子键 (　　)
(3)由金属与非金属形成的晶体一定属于离子晶体 (　　)
(4)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点 (　　)
(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的是 (　　)
A.CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高，硬度较大
C.CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
答案　C
解析　离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。
3.下列性质中适合离子晶体的是 (　　)
①熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点为-7.25 ℃，沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm-3
⑤熔点为-218 ℃，难溶于水
⑥熔点为3 900 ℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点较高，固体不导电，熔化时导电
A.①⑧　　　　　B.②③⑥　　　　　C.①④⑦　　　　　D.②⑤
答案　A
解析　离子晶体固体时不导电，熔融态时能导电，易溶于水的离子晶体的水溶液能导电，一般难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥所表示的物质熔点达3 900 ℃，硬度很大，不导电，应是共价晶体，故只有①⑧符合题意。
4.根据CsCl的晶胞结构分析，CsCl晶体中两个距离最近的Cs+间距离为a。
(1)则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为　　　　。
(2)每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为　　　　，距离为　　　　　　。
(3)每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为　　　　，距离为　　　　。
(4)每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为　　　　。
答案　(1)6　(2)12　a　(3)8　a　(4)8
解析　以题图的一个Cs+为基准，与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右六个方位，有6个；与其次近的Cs+的距离为a，在1个晶胞中有3个，而1个Cs+为8个晶胞共有，故有8×3×=12个；与其第三近的Cs+的距离为a，每个晶胞中有1个，故有8个；与其紧邻且等距的Cl-有8个。
课时对点练　［分值：100分］
(选择题1~12题，每小题6分，共72分)
题组一　金属键及金属晶体
1.(2023·郑州高二月考)如图是金属晶体内部的“电子气理论”示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，下列说法正确的是 (　　)
A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C.金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂
D.合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小
答案　C
解析　金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于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弱，硬度比纯金属大，D项错误。
2.物质结构理论提出：金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高。一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 (　　)
A.硬度：Mg>Al B.熔点：Be>Mg
C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K
答案　A
解析　Mg、Al的电子层数相同，核电荷数大的离子半径小，价电子数：Al>Mg，离子半径：Al3+K，C正确；Ca、K位于同一周期，价电子数：Ca>K，离子半径：K+>Ca2+，Ca的金属键强于K，故熔点：Ca>K，D正确。
题组二　离子晶体及其性质
3.下列给出了几种氯化物的熔点和沸点：
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57
下列叙述与表中相吻合的是 (　　)
A.NaCl的沸点比SiCl4高得多是因为二者晶体类型不同
B.SiCl4晶体属于共价晶体
C.AlCl3晶体是典型的离子晶体
D.MgCl2中含有离子键和非极性共价键
答案　A
解析　由题表可知，SiCl4的熔点和沸点都比较低，属于分子晶体，B项错误；AlCl3的熔点和沸点都不高，不属于典型的离子晶体，C项错误；MgCl2中只含离子键，不含非极性共价键，D项错误。
4.离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子间离子键的强弱，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 (　　)
A.KCl>NaCl>BaO>CaO
B.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>KCl>NaCl
D.CaO>BaO>NaCl>KCl
答案　D
解析　对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，离子键越强，熔点越高。一般在阴、阳离子的核间距离相当时首先看离子所带电荷数，CaO、BaO所带电荷数都大于KCl、NaCl，所以CaO、BaO的熔点大于KCl、NaCl；其次在电荷数相当时，看阴、阳离子的核间距离，r(Ba2+)>r(Ca2+)，熔点：CaO>BaO，r(K+)>r(Na+)，熔点：NaCl>KCl。
5.(2024·青海高二月考)如图为NaCl和CsCl的晶体结构，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
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，所以阳离子与阴离子的半径比相同
答案　D
解析　NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为1∶1，则都属于AB型的离子晶体，故A、B正确；结合题图可知，NaCl中钠离子的配位数为6，CsCl中铯离子的配位数为8，故C正确；钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。
题组三　金属晶体、离子晶体晶胞的分析
6.铁有δ Fe、γ Fe、α Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是 (　　)
δ Fe　　γ Fe　　α Fe
A.三种同素异形体的性质相同
B.γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
C.α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
答案　C
解析　由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，A项错误；γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，B项错误；α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，C项正确；将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不同的铁，D项错误。
7.某离子晶体DxEC6的晶胞结构如图1所示，图2表示晶胞的一部分，阳离子D+位于晶胞棱的中点和晶胞内部，阴离子E位于晶胞的顶角和面心。则DxEC6中x的值为 (　　)
A.1　　　　　　　B.2　　　　　　　　C.3　　　　　　D.4
答案　C
解析　1个晶胞中，N(D+)=12×+9=12，N(E)=8×+6×=4，故N(D+)∶N(E)=12∶4=3∶1，所以x=3。
8.已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为d g·cm-3。下列说法正确的是 (　　)
A.晶胞中M、N的个数都为1
B.该晶胞中两个距离最近的同种离子的核间距为cm
C.与M距离最近且相等的M的个数为6
D.该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞
答案　D
解析　晶胞中N、M的个数分别为8×+6×=4、12×+1=4，A项错误；因为晶胞中含有4个M和4个N，则晶胞的体积为 cm3，进而计算出晶胞的边长为cm，两个距离最近的同种离子的核间距为晶胞面对角线长的一半，即为×cm，B项错误；由晶胞的结构可知与体心M距离最近且相等的M的个数为12，C项错误；由晶胞结构可知该晶胞可能为NaCl晶体的晶胞，D项正确。
9.钡在氧气中燃烧时得到一种晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是 (　　)
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个
答案　A
解析　晶体中含有Ba2+和，则该晶体属于离子晶体，A正确；该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个，C、D不正确；该物质的1个晶胞中含有4个Ba2+和4个，则晶体的化学式为BaO2，B不正确。
10.下列关于晶体的说法正确的组合是 (　　)
①金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低；②离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键；③硬度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI；④SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合；⑤分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定。
A.①②③ B.①②④
C.③⑤ D.①③
答案　D
解析　金刚石、SiC是共价晶体，原子半径越小，晶体熔点越高，金刚石的熔点高于碳化硅，NaF、NaCl是离子晶体，熔点比共价晶体的低，熔点：NaF>NaCl，H2O、H2S为分子晶体，但水分子之间存在氢键，熔点比硫化氢的高，所以晶体的熔点依次降低，故①正确；离子晶体中可能含有共价键，如氢氧化钠，分子晶体中肯定没有离子键，故②错误；F-、Cl-、Br-、I-的离子半径逐渐增大，所以离子键强度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，硬度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故③正确；SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，每个氧原子与2个硅原子以共价键相结合，故④错误；共价键键能越大，分子越稳定，与分子间作用力大小无关，故⑤错误。
11.已知冰晶石(Na3［AlF6］)熔融时的电离方程式为Na3［AlF6］===3Na++［AlF6］3-。现有冰晶石的晶胞结构如图所示，位于大立方体顶角和面心，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。下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值) (　　)
A.冰晶石是共价晶体
B.大立方体的体心处▽代表［AlF6］3-
C.与Na+距离相等且最近的Na+有6个
D.冰晶石晶体的密度为 g·cm-3
答案　D
解析　由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项错误；每个晶胞中含有的个数为8×+6×=4，的个数为12×+8=11，根据冰晶石的化学式可知，［AlF6］3-与Na+的个数比为1∶3，故▽为Na+，B项错误；与Na+距离相等且最近的Na+有8个，C项错误；晶胞的质量为 g，晶胞的体积为a3 cm3，则晶体的密度为 g·cm-3，D项正确。
12.有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx［Fey(CN)6］，经X射线衍射实验发现，它的结构特征是Fe3+和 Fe2+分别占据立方体互不相邻的顶点，而CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的基本结构单元如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.该晶体的化学式为M2［Fe2(CN)6］
B.该晶体属于离子晶体，M呈+1价
C.该晶体属于离子晶体，M呈+2价
D.晶体中与每个Fe3+距离最近且相等的CN-有3个
答案　B
解析　由题图可得，晶体中阴离子的基本结构单元中Fe2+的个数为4×=，Fe3+的个数也为，CN-的个数为12×=3，因此阴离子的化学式为［Fe2(CN)6］-，则该晶体的化学式为M［Fe2(CN)6］，A错误；由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为+1价，B正确、C错误；晶体中与每个Fe3+距离最近且相等的CN-有6个，D错误。
13.(8分)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较高的储氢材料之一，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.(20分)中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展，该研究中涉及的物质有Ni BaH2/Al2O3、Fe K2O Al2O3、Cs Ru/MgO等，相关研究成果发表于《自然》上。
请回答下列问题：
(1)基态Fe原子核外电子占据最高能层的符号为　　　　　，Ni位于元素周期表中的　　　区。
(2)元素的第一电离能：Mg　　　　(填“>”或“<”)Al。H、N、O的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　(用元素符号表示)。
(3)NH3分子中中心原子的杂化方式为　　　　。
(4)已知MgO的熔点为2 852 ℃，CaO的熔点为2 614 ℃，二者的晶体类型为　　　　，MgO的熔点高于CaO的原因是　　　　 　　　　。
(5)研究发现，只含Ni、Mg和C三种元素的晶体竟然也具有超导性，该晶体的晶胞结构如图所示：
①与C原子紧邻的Ni原子有　　　　个。
②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1，0，0)，b原子的坐标参数为(，，0)，则c原子的坐标参数为　　　　　　。
③已知该晶体的密度为d g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为　　　　　　　　 pm(用含d、NA的代数式表示)。
答案　(1)N　d　(2)>　O>N>H　(3)sp3
(4)离子晶体　Mg2+的半径小于Ca2+，MgO的离子键强度大于CaO　(5)①6　②(，0，)　③××1010
解析　(2)同一周期主族元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能分别大于其相邻的第ⅢA、ⅥA族元素，所以第一电离能：Mg>Al。
(3)NH3分子中N原子价层电子对数为3+=4，N原子的杂化方式为sp3。
(5)③设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为a pm，则晶胞棱长为a pm，晶胞体积为(a×10-10)3 cm3，该晶胞中Mg原子个数为8×=1，Ni原子个数为6×=3，C原子个数是1，晶体的密度为d g·cm-3=g·cm-3，所以a=××1010。第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属晶体　离子晶体
［核心素养发展目标］　1.能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用，并解释金属的物理性质。2.能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。3.通过对离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
一、金属键与金属晶体
1.金属键
(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。
(2)成键粒子：金属键的成键粒子是　　　　　　　　和　　　　　　。
(3)本质：金属原子脱落下来的　　　　　形成遍布整块晶体的“　　　　　”，被所有原子所共用，从而把所有的　　　　　维系在一起。
(4)特征：电子气被所有的金属原子所共用，所以金属键　　　(填“有”或“没有”)方向性和饱和性。
(5)影响因素
①金属元素的原子半径：一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越强。
②金属原子价电子数：一般而言，金属元素的价电子数越多，金属键越强。
(6)对物质性质的影响：金属键强弱不同，所以金属的性质差异很大。如金属钠的熔点　　　、硬度　　　，而　　　是熔点最高的金属、　　　是硬度最大的金属。
2.金属晶体
(1)概念
金属(除汞外)在常温下都是晶体，称其为金属晶体。它们的结构就好像很多硬球一层一层很　　　地堆积，每一个金属原子的周围有较多相同的　　　围绕着。在金属晶体中，原子间以　　　　相互结合。
(2)用“电子气理论”解释金属的性质
3.金属晶体熔点的变化规律
(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(-38.87 ℃)，而钨的熔点为3 410 ℃。
(2)金属键的强弱对碱金属单质物理性质的影响
元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) 37Rb(铷) 55Cs(铯)
熔点/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸点/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越　　，硬度越　　。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
1.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
2.纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化？
3.为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
1.正误判断
(1)不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质 (　　)
(2)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏 (　　)
(3)金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大 (　　)
(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 (　　)
2.(2023·济南高二检测)下列有关金属的说法正确的是 (　　)
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属晶体有导电性，能导电的物质一定是金属
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
3.金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强度与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 (　　)
A.金属镁的熔点大于金属铝
B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
金属晶体的常见堆积方式
(1)金属原子在二维空间中排列的两种方式
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间)，可有两种排列方式——a：非密置层，b：密置层(如图所示)。
特别提醒　密置层排列时，平面的利用率比非密置层的高。
(2)金属晶体的原子在三维空间里的3种常见堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子)
堆积方式 图式 实例
简单立方堆积 钋
体心立方堆积 钠、钾、铬、钼、钨等
面心立方堆积 金、银、铜、铅等
二、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：离子晶体是由　　　和　　　　相互作用形成的晶体。
(2)成键粒子：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：阳离子、阴离子之间以　　　结合，有些离子晶体中可能存在　　　　、　　　等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
(4)物理性质：硬度较大，难压缩；熔点和沸点较高；固体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。
2.典型离子晶体
(1)NaCl晶体
NaCl晶胞如图所示，每个Na+周围距离最近的Cl-有　　个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl-周围距离最近的Na+有 　　个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为________________。
①每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是　　个。
②每个晶胞中实际拥有的Na+数是　　个，Cl-数是　　个。
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化钠晶体的密度为　　　　　　　　　　　 g·cm-3。
(2)CsCl晶体
CsCl晶胞如图所示，每个Cs+周围距离最近的Cl-有　　个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有　　个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为___________________。
①每个晶胞中实际拥有的Cs+数是　　个，Cl-数是　　个。
②每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有 　　个，构成__________________。
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为　　　　　　　　　　　　 g·cm-3。
1.含有阴离子的晶体一定含有金属阳离子吗？
2.NaCl、CsCl表示的是分子式吗？
3.NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。
1.正误判断
(1)离子晶体一定是离子化合物 (　　)
(2)离子晶体中只含离子键 (　　)
(3)由金属与非金属形成的晶体一定属于离子晶体 (　　)
(4)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点 (　　)
(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化 (　　)
2.自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的是 (　　)
A.CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高，硬度较大
C.CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
3.下列性质中适合离子晶体的是 (　　)
①熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点为-7.25 ℃，沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm-3
⑤熔点为-218 ℃，难溶于水
⑥熔点为3 900 ℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点较高，固体不导电，熔化时导电
A.①⑧ B.②③⑥
C.①④⑦ D.②⑤
4.根据CsCl的晶胞结构分析，CsCl晶体中两个距离最近的Cs+间距离为a。
(1)每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为　　　　。
(2)每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为　　　　，距离为　　　　　　。
(3)每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为　　　　，距离为　　　　。
(4)每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为　　　　。
答案精析
一、
1.(2)金属阳离子　自由电子　(3)价电子　电子气　金属原子　(4)没有　(6)较低　较小　钨　铬
2.(1)紧密　原子　金属键　(2)相对滑动　不变　电子气
定向移动　降低　碰撞
3.(2)高　大
深度思考
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.金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
3.金属在粉末状态时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列也不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
应用体验
1.(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2.D　［因金属的价电子受原子核的吸引力小，则金属原子中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正确。］
3.C　［金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，据此判断。］
二、
1.(1)阳离子　阴离子　(3)离子键　共价键　氢键
2.(1)6　6　NaCl　①12　②4　4　③
(2)8　8　CsCl　①1　1　②6　正八面体　③
深度思考
1.含有阴离子的晶体，一定含有阳离子，但不一定是金属阳离子，如铵盐。
2.不是，NaCl、CsCl是离子晶体，只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式。
3.Na+、Cs+所带电荷一样，但Na+的半径小于Cs+的半径，NaCl中的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。
应用体验
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.C　［离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。］
3.A　［离子晶体固体时不导电，熔融态时能导电，易溶于水的离子晶体的水溶液能导电，一般难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥所表示的物质熔点达3 900 ℃，硬度很大，不导电，应是共价晶体，故只有①⑧符合题意。］
4.(1)6　(2)12　a　(3)8　a　(4)8
解析　以题图的一个Cs+为基准，与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右六个方位，有6个；与其次近的Cs+的距离为a，在1个晶胞中有3个，而1个Cs+为8个晶胞共有，故有8×3×=12个；与其第三近的Cs+的距离为a，每个晶胞中有1个，故有8个；与其紧邻且等距的Cl-有8个。(共75张PPT)
金属晶体　离子晶体
　第1课时
第三章　第三节
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核心素养
发展目标
1.能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用，并解释金属的物理性质。
2.能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。
3.通过对离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
内容索引
一、金属键与金属晶体
二、离子晶体
课时对点练
金属键与金属晶体
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一
1.金属键
(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。
(2)成键粒子：金属键的成键粒子是 和 。
(3)本质：金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的“ ”，被所有原子所共用，从而把所有的 维系在一起。
(4)特征：电子气被所有的金属原子所共用，所以金属键 (填“有”或“没有”)方向性和饱和性。
一、金属键与金属晶体
金属阳离子
自由电子
价电子
电子气
金属原子
没有
(5)影响因素
①金属元素的原子半径：一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越强。
②金属原子价电子数：一般而言，金属元素的价电子数越多，金属键越强。
(6)对物质性质的影响：金属键强弱不同，所以金属的性质差异很大。如金属钠的熔点 、硬度 ，而 是熔点最高的金属、 是硬度最大的金属。
较低
较小
钨
铬
2.金属晶体
(1)概念
金属(除汞外)在常温下都是晶体，称其为金属晶体。它们的结构就好像很多硬球一层一层很 地堆积，每一个金属原子的周围有较多相同的 围绕着。在金属晶体中，原子间以 相互结合。
紧密
原子
金属键
(2)用“电子气理论”
解释金属的性质
相对滑动
不变
电子气
定
向移动
降低
碰撞
3.金属晶体熔点的变化规律
(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(-38.87 ℃)，而钨的熔点为3 410 ℃。
(2)金属键的强弱对碱金属单质物理性质的影响
元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) 37Rb(铷) 55Cs(铯)
熔点/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.40
沸点/℃ 1 347 882.9 774 688 678.4
金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越 ，硬度越 。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
高
大
1.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
深度思考
提示　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.纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化？
深度思考
提示　金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
3.为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
深度思考
提示　金属在粉末状态时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列也不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
应用体验
1.正误判断
(1)不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质
(2)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏
(3)金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大
(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
×
×
√
×
应用体验
2.(2023·济南高二检测)下列有关金属的说法正确的是
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属晶体有导电性，能导电的物质一定是金属
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
√
应用体验
因金属的价电子受原子核的吸引力小，则金属原子中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正确。
应用体验
3.金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强度与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是
A.金属镁的熔点大于金属铝
B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
√
应用体验
金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，据此判断。
知识拓展
金属晶体的常见堆积方式
(1)金属原子在二维空间中排列的两种方式
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。
把它们放置在平面上(即二维空间)，可有两
种排列方式——a：非密置层，b：密置层(如
图所示)。
特别提醒　密置层排列时，平面的利用率比非密置层的高。
(2)金属晶体的原子在三维空间里的3种常见堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子)
堆积方式 图式 实例
简单立方堆积 钋
体心立方堆积 钠、钾、铬、钼、钨等
面心立方堆积 金、银、铜、铅等
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知识拓展
离子晶体
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二
二、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：离子晶体是由 和 相互作用形成的晶体。
(2)成键粒子：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。
(3)相互作用：阳离子、阴离子之间以 结合，有些离子晶体中可能存在 、 等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。
阳离子
阴离子
离子键
共价键
氢键
(4)物理性质：硬度较大，难压缩；熔点和沸点较高；固体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。
2.典型离子晶体
(1)NaCl晶体
NaCl晶胞如图所示，每个Na+周围距离最近的Cl-有 个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl-周围距离最近的Na+有 个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为 。
6
6
NaCl
①每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是____个。
②每个晶胞中实际拥有的Na+数是 个，Cl-数是___个。
12
4
4
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化钠晶体的密
度为 g·cm-3。
(2)CsCl晶体
CsCl晶胞如图所示，每个Cs+周围距离最近的Cl-有 个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有 个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为 。
①每个晶胞中实际拥有的Cs+数是 个，Cl-数是 个。
②每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有 个，构成 。
③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为
g·cm-3。
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CsCl
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1
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正八面体
1.含有阴离子的晶体一定含有金属阳离子吗？
深度思考
提示　含有阴离子的晶体，一定含有阳离子，但不一定是金属阳离子，如铵盐。
2.NaCl、CsCl表示的是分子式吗？
提示　不是，NaCl、CsCl是离子晶体，只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式。
3.NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。
深度思考
提示　Na+、Cs+所带电荷一样，但Na+的半径小于Cs+的半径，NaCl中的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。
应用体验
1.正误判断
(1)离子晶体一定是离子化合物
(2)离子晶体中只含离子键
(3)由金属与非金属形成的晶体一定属于离子晶体
(4)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点
(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化
√
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应用体验
2.自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的是
A.CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔、沸点较高，硬度较大
C.CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
√
应用体验
离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。
应用体验
3.下列性质中适合离子晶体的是
①熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点为-7.25 ℃，沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm-3
⑤熔点为-218 ℃，难溶于水
⑥熔点为3 900 ℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点较高，固体不导电，熔化时导电
A.①⑧　　B.②③⑥　　C.①④⑦　　D.②⑤
√
应用体验
离子晶体固体时不导电，熔融态时能导电，易溶于水的离子晶体的水溶液能导电，一般难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；
⑥所表示的物质熔点达3 900 ℃，硬度很大，不导电，应是共价晶体，故只有①⑧符合题意。
应用体验
4.根据CsCl的晶胞结构分析，CsCl晶体中两个距离最近
的Cs+间距离为a。
(1)则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为　　。
(2)每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为　　，
距离为　　　。
(3)每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为　　，距离为　　　。
(4)每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为　　。
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a
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a
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应用体验
以题图的一个Cs+为基准，与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右六个方位，有6个；与其次近的Cs+的距离为a，在1个晶胞中有3个，而1个Cs+为8个晶胞共有，故有8×3×=12个；与其第三近的Cs+
的距离为a，每个晶胞中有1个，故有8个；与其紧邻且等距的Cl-有8个。
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课时对点练
题组一　金属键及金属晶体
1.(2023·郑州高二月考)如图是金属晶体内部的“电子气理论”示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，下列说法正确的是
A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而
　发生热的传导
C.金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层
　间会出现相对滑动，而自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂
D.合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展
　性比纯金属强，硬度比纯金属小
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金属能导电是因为自由电子在外加电场作用
下定向移动，A项错误；
金属能导热是因为自由电子在热的作用下与
金属原子频繁碰撞，从而发生热的传导，B项错误；
合金与纯金属相比，由于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弱，硬度比纯金属大，D项错误。
2.物质结构理论提出：金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高。一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是
A.硬度：Mg>Al B.熔点：Be>Mg
C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K
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Mg、Al的电子层数相同，核电荷数大的离子半径小，价电子数：Al>Mg，离子半径：Al3+离子半径：Mg2+K，C正确；
Ca、K位于同一周期，价电子数：Ca>K，离子半径：K+>Ca2+，Ca的金属键强于K，故熔点：Ca>K，D正确。
题组二　离子晶体及其性质
3.下列给出了几种氯化物的熔点和沸点：
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57
下列叙述与表中相吻合的是
A.NaCl的沸点比SiCl4高得多是因为二者晶体类型不同
B.SiCl4晶体属于共价晶体
C.AlCl3晶体是典型的离子晶体
D.MgCl2中含有离子键和非极性共价键
√
由题表可知，SiCl4的熔点和沸点都比较低，属于分子晶体，B项错误；
AlCl3的熔点和沸点都不高，不属于典型的离子晶体，C项错误；
MgCl2中只含离子键，不含非极性共价键，D项错误。
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氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70
沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57
4.离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子间离子键的强弱，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是
A.KCl>NaCl>BaO>CaO
B.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>KCl>NaCl
D.CaO>BaO>NaCl>KCl
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对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，离子键越强，熔点越高。一般在阴、阳离子的核间距离相当时首先看离子所带电荷数，CaO、BaO所带电荷数都大于KCl、NaCl，所以CaO、BaO的熔点大于KCl、NaCl；其次在电荷数相当时，看阴、阳离子的核间距离，r(Ba2+)>r(Ca2+)，熔点：CaO>BaO，r(K+)>r(Na+)，熔点：NaCl>KCl。
5.(2024·青海高二月考)如图为NaCl和CsCl的晶体结构，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
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，所以阳离子与阴离子的半径比
　相同
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NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为1∶1，则都属于AB型的离子晶体，故A、B正确；
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结合题图可知，NaCl中钠离子的配位数为6，CsCl中铯离子的配位数为8，故C正确；
钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。
题组三　金属晶体、离子晶体晶胞的分析
6.铁有δ Fe、γ Fe、α Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是
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δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
A.三种同素异形体的性质相同
B.γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
C.α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
√
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δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
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由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，A项错误；
γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，B项错误；
δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
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α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，C项正确；
将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不同的铁，D项错误。
δ Fe　　　　 γ Fe　 　α Fe
7.某离子晶体DxEC6的晶胞结构如图1所示，图2表示晶胞的一部分，阳离子D+位于晶胞棱的中点和晶胞内部，阴离子E位于晶胞的顶角和面心。则DxEC6中x的值为
A.1　　　　　　　B.2　　　　　　　　C.3　　　　　　D.4
√
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1个晶胞中，N(D+)=12×+9=12，N(E)=8×+6×=4，故N(D+)∶N(E)=12∶4=3∶1，所以x=3。
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8.已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为d g·cm-3。下列说法正确的是
A.晶胞中M、N的个数都为1
B.该晶胞中两个距离最近的同种离子的核间距
　为cm
C.与M距离最近且相等的M的个数为6
D.该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞
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晶胞中N、M的个数分别为8×+6×=4、12×+1=4，A项错误；
因为晶胞中含有4个M和4个N，则晶胞的体积
为 cm3，进而计算出晶胞的边长为cm，两个距离最近的同种离子的核间距为晶胞面对角线长的一半，即为×cm，B项错误；
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由晶胞的结构可知与体心M距离最近且相等的M的个数为12，C项错误；
由晶胞结构可知该晶胞可能为NaCl晶体的晶胞，D项正确。
9.钡在氧气中燃烧时得到一种晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个
√
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晶体中含有Ba2+和，则该晶体属于离子晶体，
A正确；
该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以
与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个，C、
D不正确；
该物质的1个晶胞中含有4个Ba2+和4个，则晶体的化学式为BaO2，B不正确。
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10.下列关于晶体的说法正确的组合是
①金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低；②离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键；③硬度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI；④SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合；⑤分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定。
A.①②③ B.①②④
C.③⑤ D.①③
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金刚石、SiC是共价晶体，原子半径越小，晶体熔点越高，金刚石的熔点高于碳化硅，NaF、NaCl是离子晶体，熔点比共价晶体的低，熔点：NaF>NaCl，H2O、H2S为分子晶体，但水分子之间存在氢键，熔点比硫化氢的高，所以晶体的熔点依次降低，故①正确；
离子晶体中可能含有共价键，如氢氧化钠，分子晶体中肯定没有离子键，故②错误；
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F-、Cl-、Br-、I-的离子半径逐渐增大，所以离子键强度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>NaI，硬度由大到小的顺序：NaF>NaCl>NaBr>　NaI，故③正确；
SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，每个氧原子与2个硅原子以共价键相结合，故④错误；
共价键键能越大，分子越稳定，与分子间作用力大小无关，故⑤错误。
11.已知冰晶石(Na3[AlF6])熔融时的电离方程式为Na3[AlF6]===3Na++[AlF6]3-。现有冰晶石的晶胞结构如图所示， 位于大立方体顶角和面心， 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。下列说
法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)
A.冰晶石是共价晶体
B.大立方体的体心处▽代表[AlF6]3-
C.与Na+距离相等且最近的Na+有6个
D.冰晶石晶体的密度为 g·cm-3
√
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由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项错误；
每个晶胞中含有 的个数为8×+6×=4， 的个
数为12×+8=11，根据冰晶石的化学式可知，
[AlF6]3-与Na+的个数比为1∶3，故▽为Na+，B项错误；
与Na+距离相等且最近的Na+有8个，C项错误；
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晶胞的质量为 g，晶胞的体积为a3 cm3，则晶体的密度为 g·cm-3，D项正确。
12.有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx[Fey(CN)6]，经X射线衍射实验发现，它的结构特征是Fe3+和 Fe2+分别占据立方体互不相邻的顶点，而CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的基本结构单元如图所示。下列说法正确的是
A.该晶体的化学式为M2[Fe2(CN)6]
B.该晶体属于离子晶体，M呈+1价
C.该晶体属于离子晶体，M呈+2价
D.晶体中与每个Fe3+距离最近且相等的CN-有3个
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√
由题图可得，晶体中阴离子的基本结构单元中Fe2+的
个数为4×=，Fe3+的个数也为，CN-的个数为12×
=3，因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]-，则该晶体的
化学式为M[Fe2(CN)6]，A错误；
由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为+1价，B正确、C错误；
晶体中与每个Fe3+距离最近且相等的CN-有6个，D错误。
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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较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
(1)铁镁合金的化学式为　　　　。
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Mg2Fe
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。
(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。
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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。
44.8
(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)。
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该合金的密度为= g·cm-3。
14.中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展，该研究中涉及的物质有Ni BaH2/Al2O3、Fe K2O Al2O3、Cs Ru/MgO等，相关研究成果发表于《自然》上。
请回答下列问题：
(1)基态Fe原子核外电子占据最高能层的符号为　　，Ni位于元素周期表中的　　区。
(2)元素的第一电离能：Mg　　(填“>”或“<”)Al。H、N、O的电负性由大到小的顺序为　　　　　(用元素符号表示)。
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N
d
>
O>N>H
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同一周期主族元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能分别大于其相邻的第ⅢA、ⅥA族元素，所以第一电离能：Mg>Al。
(3)NH3分子中中心原子的杂化方式为　　　。
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sp3
NH3分子中N原子价层电子对数为3+=4，N原子的杂化方式为sp3。
(4)已知MgO的熔点为2 852 ℃，CaO的熔点为2 614 ℃，二者的晶体类型为　　　 　，MgO的熔点高于CaO的原因是________________________
__________________________。
离子晶体
Mg2+的半径小于Ca2+，
MgO的离子键强度大于CaO
(5)研究发现，只含Ni、Mg和C三种
元素的晶体竟然也具有超导性，该
晶体的晶胞结构如图所示：
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①与C原子紧邻的Ni原子有　　个。
②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1，0，0)，b原子的坐标参数为(，，0)，则c原子的坐标参数为　　　　　。
6
(，0，)
③已知该晶体的密度为d g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中Ni
原子、Mg原子之间的最短距离为　　　　　　　　 pm(用含d、NA的代数式表示)。
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××1010
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设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为a pm，则晶胞棱长为a pm，晶胞体积为(a×10-10)3 cm3，该晶胞中Mg
原子个数为8×=1，Ni原子个数为6×=3，C原子个数是1，晶体的密度为d g·cm-3=g·cm-3，所以a=××1010。
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