化学第三章 晶体结构与性质第三节 金属晶体与离子晶体学案

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3.3 金属晶体与离子晶体-同步学习必备知识
3.3  金属晶体与离子晶体






【典型例题】
1．下图是金属晶体内部的电气理论示意图，仔细观察并用电气理论解释金属导电的原因是

A．金属能导电是因为含有金属阳离子
B．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动
C．金属能导电是因为含有电子且无规则运动
D．金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用
2．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．金属导电的实质是金属阳离子在外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
金属熔沸点高低的比较
(1)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔沸点升高。
(2)同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。
(3)合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。
(4)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低(-38.9℃)，而铁等金属熔点很高(1535℃)。
(5)个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。
如钨(3 410℃)>SiO2(1710 ℃)。

1.金属键的强度差别很大，导致金属的熔、沸点和硬度的差别很大。如常温下汞为液态而钨的熔点高达3410℃，钠的硬度小(可以用小刀切割)而铬的硬度很大(以金刚石为10，则钠的硬度是0.4，铬的硬度是9。
2.金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性。
3.金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成的，金属晶体的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关。同时要注意晶体中有阳离子，不一定有阴离子。如金属晶体中只有阳离子而无阴离子，但有阴离子的晶体一定有阳离子。

3．金属键的实质是
A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥
B．阴、阳离子之间的相互作用
C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引
D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用
4．下列有关金属键的叙述错误的是
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键中的自由电子属于整块金属
C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
D．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
5．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1000℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Al、Na、Mg的熔点逐渐升高
D．温度越高，金属的导电性越好
6．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱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．碱金属的熔点从到是逐渐增大的
C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属钙的硬度小于金属钡

【典型例题】
7．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列叙述错误的是

A．晶体中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12
B．③为六方堆积
C．晶胞中含有的原子数分别为：③2，④4
D．金属晶体是一种“巨分子”，可能存在分子间作用力

“电子气理论”对金属性质的解释
(1)金属的导电性
在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动，从而形成电流，所以金属容易导电，如图所示：

(2)金属的导热性
金属容易导热，是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。
(3)金属的延展性
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，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下发生形变，也不易断裂，因此，金属都有良好的延展性。如图所示：

金属晶体微观结构与其物理性质的关系
3.金属晶体中有金属阳离子和自由电子，两者间的强烈相互作用形成金属键，金属键无方向性和饱和性，这些特点决定了金属晶体的物理性质，如导电性、导热性和延展性等。
4.在不通电的情况下，金属晶体中的自由电子在整块金属中做无规则运动。在外加电场作用下，自由电子发生定向移动，形成电流。但金属阳离子只在一定范围内振动，而不会自由移动，温度升高，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。

8．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1000℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Al、Na、Mg的熔点逐渐升高
D．温度越高，金属的导电性越好
9．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱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．碱金属的熔点从到是逐渐增大的
C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属钙的硬度小于金属钡

【典型例题】
10．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。则关于CaC2晶体的描述不正确的是

A．CaC2晶体的熔点较高、硬度也较大
B．与Ca2+距离相同且最近的Ca2+构成的多面体是正六面体
C．与Ca2+距离相同且最近的Ca2+有4个
D．CaC2晶胞中共含有4个Ca2+和4个

离子键没有方向性和饱和性的原因
(1)由于离子键的实质是静电作用，而且离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。故相对共价键而言，离子键没有方向性(相对的)。
(2)在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的，所以在这个意义上，离子键是没有饱和性的。

(1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。
(2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除离子键外，还含有共价键和氢键。
(3)离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。

11．下列叙述正确的是
A．离子键只有饱和性没有方向性
B．离子化合物中只含有离子键
C．离子键的强弱可用离子半径和所带的电荷来衡量
D．离子键就是离子间的吸引作用
12．下列有关离子晶体的说法正确的是
A．离子晶体中一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体
B．离子键只存在于离子晶体中，离子晶体中一定含有离子键
C．离子晶体中不可能含有共价键
D．离子晶体受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化
13．图a～d是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是

A．a和c B．b和c C．b和d D．a和d
14．离子晶体熔点的高低取决于晶体中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、、、四种晶体熔点的高低顺序是
A． B．
C． D．

【典型例题】
15．下列关于过渡晶体的说法正确的是
A．石墨属于过渡晶体
B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理
C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体
D．Na2O晶体中离子键的百分数为100%

16．下列说法错误的是
A．气态和液态物质都是由分子构成的
B．超分子的重要特征是分子识别和自组装
C．大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D．石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于混合型晶体
17．下列说法不正确的是
A．中离子键的百分数为62%，则不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
B．通常当作离子晶体来处理，因为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
C．是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理
D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型

18．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是

A．①为简单立方堆积；②、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
19．物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，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：Mg＞Ca
C．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K
20．下列说法中正确的有
①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关
②离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用
③分子晶体的熔点一定比金属晶体低
④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低
⑤共价晶体中一定含有共价键
⑥含有离子的晶体一定是离子晶体
⑦硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为8
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
21．共价键、离子键、范德华力、氢键等都是微观粒子之间的不同作用力，下列物质在熔化时破坏的作用力相同的是
A．硼和金刚石 B．NaCl 和AlN C．干冰和冰 D．Fe和S
22．下列有关离子晶体的说法正确的是
A．离子晶体中一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体
B．离子键只存在于离子晶体中，离子晶体中一定含有离子键
C．离子晶体中不可能含有共价键
D．离子晶体受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化
23．萤石是制作光学玻璃的原料之一，其主要成分氟化钙的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是

A．Ca位于元素周期表s区
B．每个周围距离最近且等距的有4个
C．位于构成的四面体空隙
D．基态氟原子核外电子的原子轨道有四种伸展方向
24．根据下表数据判断错误的是
物质

NaCl






熔点
920
801
1291
190

2073

1723

A．表格中的物质涉及三种晶体类型
B．含铝的化合物不一定是离子晶体
C．和的熔点差异是由于键长不同
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
25．如图是某活泼金属元素A与活泼非金属元素B形成的化合物晶体的一个晶胞，则下列说法中正确的是

A．该晶胞是二维空间粒子非密置层的一层层堆积
B．若晶胞边长为a，则该晶体中A与B粒子之间的最短距离为
C．该晶胞中与A粒子最近且等距的A粒子有8个
D．该晶胞中A粒子、B粒子的配位数都是8

26．根据下图推测，若CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a，则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为_______，每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为_______，距离为_______；每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为_______，距离为_______；每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为_______。