高中化學(xué)【金屬晶體與離子晶體】學(xué)案

金屬晶體與離子晶體

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.能用金屬鍵和離子鍵的理論解釋金屬晶體和離子晶體的物理性質(zhì)。

2.了解幾種離子晶體的晶胞和離子晶體的物理性質(zhì)。

3.了解晶格能的概念和意義。

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

復(fù)習(xí)回顧：

每個(gè)晶胞所

堆積模型常見金屬晶體晶胞結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)

含原子數(shù)

簡單立方件-(

堆積

—

體心立方—1

)>卜

密堆積A2

六方最密

自々!

堆積A3

b

面心立方。

最密堆積

OY

Ai￡

金屬晶體與金屬鍵

1、金屬晶體：金屬原子通過形成的晶體

2、金屬鍵的特征：由于自由電子為整個(gè)金屬所共有，所以金屬鍵沒有和

3、金屬共同的物理性質(zhì)：容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。

金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系

導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性

自由電子在外加電場(chǎng)自由電子與金屬離子碰撞傳遞晶體中各原子層相對(duì)滑動(dòng)仍保

1

作用下定向移動(dòng)捕1量持相互作用

4、金屬鍵與金屬性質(zhì)

(1)金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素

金屬陽離子的半徑和金屬原子的價(jià)電子數(shù)

金屬陽離子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)

(2)金屬鍵與金屬性質(zhì)

金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔沸點(diǎn)越高，硬度大

離子晶體

1*概念

概念陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合,在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的排列所形成的晶體

成鍵微粒

微粒間作用力

2.常見離子晶體

晶體

NaCI型CsCI型ZnS型CaF2

類型

晶體

結(jié)構(gòu)

模型

配位

數(shù)

晶胞

中

粒

微

數(shù)

Li、Na、K、Rb的

符合CsBr、CsKNH4CI

鹵化物、AgF、MgOBaO、BeS等

類型等

等

3.晶格能

2

4.離

概念將1mol離子晶體中的陰、陽離子完全氣化而遠(yuǎn)離所吸收的能量

意義衡量離子鍵的強(qiáng)弱。晶格能越大，表示離子鍵越強(qiáng)，離子晶體越穩(wěn)定

①晶格能華，即與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽

影響因素

離子間的距離成反比;

②與離子晶體的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)

對(duì)晶體物理性

晶體結(jié)構(gòu)型式相同時(shí)，晶格能越大，熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大

質(zhì)的影響

性質(zhì)

熔、沸點(diǎn)較高

硬度較大，但較脆

溶解性一般水中易演，非極性溶劑中難造

導(dǎo)電性固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,熔融狀態(tài)或在水溶液中能導(dǎo)電

關(guān)鍵提醒：

(1)離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價(jià)鍵，一定不存在分子間作用力。

(2)離子晶體中不存在單個(gè)分子。

(3)含有金屬陽離子的晶體可能是金屬晶體，也可能是離子晶體，因此含金屬陽離子的晶

體中不一定存在陰離子。

3

定時(shí)檢測(cè)

1.金屬具有延展性的原因是（）

A.金屬原子半徑都較大，價(jià)電子較少

B.密堆積的陽離子容易發(fā)生滑動(dòng)，但不會(huì)破壞密堆積的排列方式和金屬鍵

C.金屬鍵很弱

D.金屬鍵沒有飽和性

2.下列關(guān)于NaQ晶體結(jié)構(gòu)的說法中正確的是（）

A.NaCl晶體中，陰、陽離子的配位數(shù)相等

B.NaCl晶體中，每個(gè)Na卡周圍吸引1個(gè)

C.NaCl晶胞中的質(zhì)點(diǎn)代表一個(gè)NaCl

D.NaCl晶體中存在單個(gè)的NaCl分子

3.下列關(guān)于晶格能的敘述中正確的是（）

A.晶格能是氣態(tài)原子形成1mol離子晶體所釋放的能量

B.晶格能僅與形成晶體的離子半徑有關(guān)

C.晶格能是指相鄰的離子間的靜電作用

D.晶格能越大的離子晶體，其熔點(diǎn)越高、硬度越大

C.固體時(shí)不能導(dǎo)電

D.離子間距離較大，其密度較大

4.離子晶體一般不具有的特征是（）

A.熔點(diǎn)較高，硬度較大B.易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑

5.關(guān)于金屬晶體的體心立方密堆積的結(jié)構(gòu)形式的敘述中，正確的是（）

A.晶胞是六棱柱B.屬于A2型密堆積

C.每個(gè)晶胞中含有4個(gè)原子D.每個(gè)晶胞中含有5個(gè)原子.

6.關(guān)于鉀型晶體（如右圖所示）的結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是（）4

A.是密置層的一種堆積方式B.晶胞是六棱柱；

C.每個(gè)晶胞內(nèi)含2個(gè)原子D.每個(gè)晶胞內(nèi)含6個(gè)原子心

7.金屬晶體密度大，原子配位數(shù)大，能充分利用空間的原因是（）

A.金屬原子價(jià)電子數(shù)少B.金屬晶體中有自由電子

C.金屬原子的半徑大D.金屬鍵沒有飽和性和方向性

8.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方

式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心

立方密堆積，下圖（a）、（b）、（c）分別代表這三種

晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為（

(a)

A.3：2：1B.11：8：4C.9：8：4D.21：14：9

9.下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是（）

A.熔點(diǎn)：NaF>MgF2>AlF3

B晶格能：NaF>NaCl>NaBr

C.陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>ZnS

D.硬度：MgO>CaO>BaO

10.下列熱化學(xué)方程式中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是（）

A.Na+（g）+Cr（g）==NaCl（s）AHB.Na（s）+]ci2（g）^=NaQ（s）AHi

C.Na(s)==Na(g)A%D.Na(g)—e-=Na+(g)NH3

11.NaF、Nai、MgO均為離子晶體，這三種化合物的熔點(diǎn)高低順序是()

①NaF②Nai③MgO

A.①，②>③B.③，①〉②C.③，②>①D.②，①〉③

12.高溫下，超氧化鉀晶體（KO2）呈立方體結(jié)構(gòu)（與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似）。如圖為超氧化

鉀晶體的一個(gè)晶胞。則有關(guān)下列說法不正確的是（

A.KO2中既存在離子鍵也存在共價(jià)鍵

B.一個(gè)KO2晶胞中攤得的K+和05粒子數(shù)均為4個(gè)

C.晶體中與每個(gè)K+距離最近的02■有8個(gè)

D.與K+距離相等且最近的K+有12個(gè)

13.如圖是CsCl晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，已知晶體中兩個(gè)最近的Cs+核間

距離為acm,氯化鈉的相對(duì)分子質(zhì)量為NA為阿伏加德羅常數(shù)，

則CsCl晶體的密度為（)

33

8M_Ma-3「M-3Ma

A?而$cmB.嬴g?cm43$cmD^VTa

5

-3

14.鐵有6、y>a三種晶體結(jié)構(gòu)，以下依次是6、丫、a三種晶體不同溫度下轉(zhuǎn)化的圖示。

有關(guān)說法不正確的是（）

（體心立方）（面心立方）（體心立方）

A.6-Fe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個(gè)

B.y-Fe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個(gè)

C.如圖a-Fe晶胞邊長若為acm,y-Fe晶胞邊長若為bcm,則兩種晶體密度比

為〃：/

D.將鐵加熱到1500°C分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型不相同

15.如圖所示，直線交點(diǎn)處的圓圈為NaCl晶體中Na+或C「所處的位置。這兩種離子在

空間三個(gè)互相垂直的方向上都是等距離排列的。

⑴請(qǐng)將其中代表Na+的圓圈涂黑（不必考慮體積大?。?，以完成NaCl二四二技

（2）晶體中，每個(gè)Na+的周圍距離相等且最近的C「有個(gè)，

它們所圍成的空間幾何構(gòu)型為o

⑶每個(gè)Na+周圍距離相等且最近的Na+共有個(gè)。

（4）一個(gè)NaCl晶胞中C廠的個(gè)數(shù)等于,即（填計(jì)算式）；Na+的個(gè)數(shù)

等于，即（填計(jì)算式）。

⑸關(guān)于NaCl晶體，下列描述正確的是（填字母）。

a.它屬于六方最密堆積

b.相鄰的陰、陽離子的核間距離等于Na+和C廠的半徑之和

c.與CsCl晶體結(jié)構(gòu)相同d.離子鍵無方向性和飽和性

e.可以看成是Na+按面心立方進(jìn)行最密堆積，C「填在Na+形成的空隙中

（6）已知NaCl晶體中最近的Na+和CF核間距離為acm,NaCl的摩爾質(zhì)量為

NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則NaCl晶體的密度為gcm^o

16.已知有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

6

物質(zhì)

MgOAI2O3MgCl2AICI3

熔點(diǎn)/℃28522072714190(2.6X105Pa)

沸點(diǎn)/℃360029801412182.7

(l)MgCl2的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于A1CL熔點(diǎn)的原因是o

(2)工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂，用電解A12O3與冰晶石熔融混合物的

方法生產(chǎn)鋁。為什么不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂，也不用電解A1CL的方法生產(chǎn)鋁？

(3)MgO的熔點(diǎn)比BaO的熔點(diǎn)(填“高”或"低”)o

(4)設(shè)計(jì)可靠的實(shí)驗(yàn)證明MgCL、AlCb所屬的晶體類型，其實(shí)驗(yàn)方法是

17.鐵、銅、金是日常生活中三種重要金屬，請(qǐng)回答下列問題：

⑴金屬銅采取如圖所示堆積方式，可稱為堆積，則Cu晶體

中Cu原子的配位數(shù)為o

⑵元素金(Au)處于周期表中的第6周期，與Cu同族，Au原子最外層電子排布式為

;一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面

心、Au原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比

為;該晶體中，原子之間的作用力是，若該晶胞的

邊長為acm,則該合金密度為g?cnT3(阿伏加德羅常數(shù)的值為

NA)。

oCa2+?F-

CaF2晶胞

⑶上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。

若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相似，該晶

體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為o

(4)金晶體的晶胞是面心立方體，金原子的直徑為dem,用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，

M表示金的摩爾質(zhì)量(單位：g-moF^o欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假定金原子是剛性小

球外，還應(yīng)假定距離最近的兩金原子間相接觸，即相切。金晶體每個(gè)晶胞中含有

33

個(gè)金原子。1個(gè)晶胞的體積為cmo金晶體的密度為g-cmo

⑸C112O的熔點(diǎn)比Cu2s的(填“高”或“低”)，請(qǐng)解釋原因

18.前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電

7

子均只有1個(gè)，并且A-和B+的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D,它們價(jià)

電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2。

回答下列問題:

(1)D2+的價(jià)電子軌道表示式為

⑵四種元素中第一電離能最小的是,電負(fù)性最大的是o(填元素

符號(hào))

(3)A、B和D三種元素組成的一個(gè)化合物的晶胞如圖所示。

①該化合物的化學(xué)式為;D的配位數(shù)為；

②列式計(jì)算該晶體的密度gym、。

(1)A，B+和C3+三種離子組成的化合物B3cA6,其中化學(xué)鍵

的類型有;該化合物中存在一個(gè)復(fù)雜離

子，該離子的化學(xué)式為，配位體是

19.回答下列問題:

⑴下圖所示是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶

體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是()

A.I和inB.n和mc.i和wD.只有IV

⑵下圖是CaF2晶體的晶胞示意圖，回答下列問題：

①Ca2+的配位數(shù)是,F-的配位數(shù)是o

②該晶胞中含有的Ca2+數(shù)目是一，丁數(shù)目是