2023年高二化学寒假复习第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体（解析版）.pdf

《2023年高二化学寒假复习第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体（解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年高二化学寒假复习第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体（解析版）.pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体【学习目标】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。4.从化学键变化上认识过渡晶体，理解纯粹的典型晶体在自然界中是不多的。2.从结构和性质上认识典型的混合型晶体石墨。【基础知识】一、金属键与金属晶体1、金属键(I)概念：“电子气理论”把金属键描述为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

2、，从 而 把 所 有 的 金 属 原 子 维系在一起。(2)成 键 粒 子 是 金 属 阳 离 子 和自 由 电 子。(3)金属键的强弱和对金属性质的影响金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越 大、价电子数越少，金 属 键 越 弱；反之，金 属 键 越 强。金属键越强，金属的熔、沸 点 越 高，硬 度 越 大。如：熔点最高的金属 是 上硬度最大的金属是铭。2、金属晶体(1)在金属晶体中，原 子 间 以 金 属 键 相结合。(2)金属晶体的性质：优 良 的 导 电 性、导 热 性 和延 展 性。二、离子晶体1、离子键及其影响因素(1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用 形成

3、的化学键。(2)影响因素：离子所带电荷数越多，离 子 半 径 越 小，离 子 键 越 强。2、离子晶体及其物理性质(1)概念：由阳 离 子 和阴 离 子 相互作用而形成的晶体。(2)离子晶体的性质熔、沸 点 较 高，硬 度 较 大。离子晶体不导电，但 熔化 或 溶于水 后能导电0大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。3、常见离子晶体的结构(l)N a C l 晶胞N a C l 晶胞如图所示，每个N a 周围距离最近的C 有6个(上、下、左、右、前、后 各 1个)，构成正八面体，每个C 周围距离最近的N a+有，个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为N a C l。每个N a+(C C)

4、周围距离相等且最近的N a+(C)是12个。每个晶胞中实际拥有的N a，数 是 4 个,C 1数 是 4个。若晶胞参数为a pm,则氯化钠晶体的密度为,；八3。g-cm C sC l 晶胞C sC l 晶胞如图所示，每个C s+周围距离最近的C 有个，每个C 周围距离最近的C s+有 区个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为C sC l。回答下列问题：每个C s+(C)周围距离最近的C s+(C)有 色个，构成 正 八 面 体。每个晶胞中实际拥有的C s+有 _个，C 有1个。若晶胞参数为a pm,则氯化钠晶体的密度为悬篝市g e m三、过渡晶体与混合型晶体1、过渡晶体(1)四 类

5、典 型 晶 体 是 分 子 晶 体、共 价 晶 体、金属晶体、离子晶体。(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百 分 数 离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作 为 共 价 晶 体 处理。(3)N a2O,M g O、A I 2 O 3、S i C h、P 2 O 5、S O 3、C I 2 O 7 七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小,其中作为离子晶体处理的是.N a 2 O、M g O ；作为共价晶体处理的是 上 但S i O2：作为分子晶体处理的是P 2 O 5、S C h、C I 2 O 7 。2、混合型晶体石墨结构特点层状结构同

6、层内，碳 原 子 采 用S W杂 化,以 共 价 键 相 结 合 形 成 平 面 六 元 并 环 结构。所有碳原子的P轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。层 与 层 之 间 以 范 德 华 力 相结合。(2)晶体类型石墨晶体中，既有 共 价 键，又有 金属键 和 范 德 华 力，属于 混 合 型 晶 体。(3)物理性质：导电性，导热性，润滑性。四、晶体类型的比较1、四种晶体的比较晶体分子晶体离子晶体金属晶体共价晶体构成微粒分子阴、阳离子金属离子、自由电子原子微粒间作用力范德华力(少数有氢键)离子键金属键共价键性质熔、沸点较低较高一般较高很高硬度小略硬而脆一般较大很大溶解

7、性相似相溶多数溶于水不溶,有些与水反应不溶机械加工性能不良不良良好不良导电性固态、液态均不导电，部分溶于水时导电固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电固态、熔融态时导电大部分固态、熔融时都不导电作用力大小规律组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大离子所带电荷数多、半径小的离子键强金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定2、晶体类型的判断方法(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断分 子 间 通 过 分 子 间 作 用 力 形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子

8、通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。(2)依据物质的分类判断活泼金属的 氧 化 物（如 NazO、MgO等）、强 碱 如 KOH、Ba（OH）2等 和绝大多数的盐 类 是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外）、气 态 氯 化 物、非金属氧 化 物（除 SiO?外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分 子 晶 体。常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiCh 等。金 属 单质（除汞外）与合 金 均属于金属晶体。（3）依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；

9、共价晶体的熔点 高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但 也 有 熔 点 相 当 的。（4）依据导电性判断离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和非金属氨化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；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或略硬而脆；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，但也有硬度较小的，且具有延展性。【考点剖析】考点一金属键及金属晶体1.下列有关金属晶体的说法中正确的

10、是（）A.金属晶体所有性质均与金属键有关B.最外层电子数少于3 个的原子一定都是金属C.任何状态下都有延展性D.都能导电、传热答 案 D解析 金属键只影响金属的物理性质，A 项错误；H、H e最外层电子数都少于3 个，但它们不是金属，B 项错误；金属的延展性指的是能抽成细丝、压成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，C 项错误；金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，D 项正确。2.关于金属性质和原因的描述不正确的是（）A.金属一般具有银白色光泽是物理性质，与金属键没有关系B.金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自

11、由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电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离子发生碰撞，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答 案A解析 金属具有金属光泽是由于金属中的自由电子吸收了可见光以后，发生跃近，成为高能态，然后又回到低能态时，把多余的能量以可见光的形式释放出来，因而金属一般显银白色光泽；金属导电性是由于在外加电场下，电子气中的电子定向移动形成电流：导热性是由于自由电子受热后与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是由于原子层滑动时，金属键未被破坏。3.物质结构理论推出：金属晶体中

12、金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。据研究表明，一般地，金属原子的半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是（）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、沸点低于钾答 案C解析 M g的半径大于A1的半径，且价电子数小于A1的价电子数，所以金属键：MgAl,A项错；而Mg与Ca为同一主族，价电子数相同，半径：MgCa,B项错；Ca与K同周期，半径：C aK,故金属键：CaK,D项错。4.下列生活中的问题，不能用电子气理论知识解释的是（）A.铁易生锈 B.用金属铝制成导线C.用金箔做外包装

13、D.用铁制品做炊具答 案A解 析 铁 易 生 锈，是因为铁中含有碳，易发生电化学腐蚀，与金属键无关，故A选；用金属铝制成导线，是利用金属的导电性，金属中存在金属阳离子和自由电子，当给金属通电时，自由电子定向移动而导电，能用金属键理论知识解释，故B不选；用金箔做外包装，是因为有金属光泽，金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，能用金属键理论知识解释，故C不选；用铁制品做炊具，是利用了金属的导热性，金属容易导热是因为自由电子在运动时经常与金属离子碰撞而引起能量的交换，能用金属键理论知识解释，故D不选。考点二离子晶体及性质5.有关离子晶体的下列说法中不正确的是（）A.离子晶体在熔融状态时都能导电B

14、.离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度C.离子晶体中阴、阳离子个数比为1 ：1D.氯化钠溶于水时离子键被破坏答 案 C解析 在熔融状态下，离子晶体中存在自由移动的离子，故能导电，A项正确；离子晶体具有较高的熔、沸点和较大的硬度，B项正确；离子晶体中阴、阳离子个数比各不相同，C项不正确；氯.化钠溶于水时，电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏，D项正确。6.据所学知识判断KC1、NaCk CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是（）A.KClNaClBaOCaOB.NaClKClCaOBaOC.CaO BaO KC1 NaClD.CaOBaONaClKCl答 案 D7.AB、CD、E F

15、均 为 1 ：1 型离子化合物，根据下列数据判断它们的熔点由高至低的顺序是（）ABCDEF离子电荷数112键长2.313.182.10A.CDABEFC.ABCDEF答 案 DB.ABEFCDD.EFABCD8.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3c60,实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是（）A.K3c60中只有离子键B.K3c60中不含共价键C.该晶体在熔融状态下能导电D.C60与 12c互为同素异形体答 案 c解析 首先判断球碳盐K 3 c 60中，在K与C之间有离子键。而6 0个C之间为共价键。所以该晶体在熔融状态下

16、能电离出K+,所以能导电。D选项中的同素异形体应该对应由相同元素组成的不同单质，1 2 c不是单质而是元素符号或者代表一个碳原子。9.元素X、Y 和 Z 可结合形成化合物XYZ3；X、Y 和 Z 的原子序数之和为26；Y 和 Z 在同一周期。下列有关推测正确的是（）A.XYZ3是一种可溶于水的酸，且 X 与 Z 可形成共价化合物XZB.XYZ3是一种微溶于水的盐，且X与Z可形成离子化合物XZC.XYZ3是一种易溶于水的盐，且Y与Z可形成离子化合物YZD.XYZ3是一种离子化合物，且Y与Z可形成离子化合物YZ?答 案B解析 由题目可知，XYZ3可能的物质有：HC1O3、NaNCh、MgCO3.,

17、若XYZ3为一种可溶于水的酸HCK）3,XZ（HO）不能形成共价化合物，且Y、Z不在同一周期，A项错；若XYZ3为M gC C h,微溶于水，则X Z可形成离子化合物MgO,B项正确；若XYZ3为N aN C h,是易溶于水的盐，YZ（NO）不是离子化合物，C项错；若XYZ3是离子化合物，YZ2为NO2或CO2,均不是离子化合物，D项错。考点三离子晶体晶胞的分析与应用10.钢在氧气中燃烧时得到一种铁的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法中正确的是（）A.该晶体属于离子晶体B.晶体的化学式为BazChC.该晶体的晶胞结构与CsCl相似D.与每个Ba?+距离相等且最近的Ba?+共有8个答

18、 案A解析 晶体中含有Ba2+和。厂，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B;F+距离相等且最近的Ba2+共 有12个，C、D不正确；该氧化物的I个晶胞中含有4个Ba2+和4个0丁，则晶体的化学式应为BaCh,B不正确。考点四过渡晶体与混合晶体11.下列能说明石墨具有分子晶体的性质的是（）A.晶体能导电 B.熔点高C.硬度小 D.燃烧产物是CO?答 案c解析 分子晶体具有硬度小、熔点低的特点，因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。A项，晶体能导电是金属晶体的性质；B项，熔点高是共价晶体的性质；D项，燃烧产物是CO2只能说明石墨能燃烧，是碳单质的化学

19、性质。12.在a m ol石墨中含C一C数为（）A.4 i z X 6.0 2 X I O2 3 B.X 6.0 2 X 1 02 33C.公 户6.0 2义 1 0 2 3 D.8 a x 6.0 2 X 1 0 2 3答 案C解析 在石墨晶体中，每一个碳原子与3个碳原子构成3个共价键，因此，每个碳原子可形1 3 3成3X/=：个C C共价键。即a m o l C原子可形成a X X 6.0 2 X 1()2 3个共价键。1 3.石墨烯是只由一层碳原子所构成的平面薄膜，其结构模型如图所示。下列有关说法错误的是()A.晶体中碳原子间全部是碳碳单键B.石墨烯与石墨都是碳的同素异形体C.石墨烯中所

20、有碳原子可以处于同一个平面D.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力答 案A解析 根据C原子成键特点知，每个C原子形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，故A错误；石墨烯和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体，故B正确：碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故C正确；石墨结构中，石墨层与层之间存在分子间作用力，所以从石墨中剥离得到石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D正确。1 4.碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是()A.在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环B.在石墨烯晶体中，每个六元环占有3个C原子C.

21、在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接1 2个六元环D.在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面答 案B解析 石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C C化学键，则每个C原子连接3个六元环，故 A正确：每个六元环占有的C原子数为6 X 3=2,故 B错误；在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个 C原子，连接的4个 C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成1 2 个六元环，故C正确：晶胞中共平面的原子如图，最多有4个 C原子在同一平面，故D正确。1 5 .碳的两种同素异形体金刚石和石墨晶体结构如图（石墨

22、晶体中是由一个个正六边形组成的片层结构，层与层之间靠微弱的范德华力结合），下列说法正确的是（）A.根据：C（金刚石,s）+O2（g）=CO2（g）AH=-3 9 5.4 1 k J-m o F1,C（石 墨,s）+O2（g）=CO2（g）A/7=-3 9 3.5 k J-m o F1,说明金刚石比石墨稳定，石墨转变为金刚石为放热反应B.相同质量的金刚石与石墨晶体中，所含共价键数相同C.估计金刚石与石墨的熔、沸点均较高，硬度均较大D.现代科技已经实现了石墨制取金刚石，该过程属于化学变化答 案 D解 析 由 石 墨、金刚石燃烧的热化学方程式C（石墨，s）+O 2（g）=CO2（g）-3 9 3.5

23、 k J.m o l-1,C（金刚石，s）+O2（g）=CO2（g）-3 9 5.4 1 k J m o F1,利用盖斯定律将一可得：C（石墨，s）=C（金刚石，s）”=+1.9 1 k J-m o F1,则由石墨制备金刚石是吸热反应，石墨的能量低于金刚石，所以石墨比金刚石更稳定，故 A错误：金刚石中每个C原子与相邻的4个 C成键，因此1 m o l C形成2 m o i 共价键，石墨中每个C原子与相邻的3个C成键，1 m o l C形 成 1.5 m o l 共价键，等质量时二者含有的共价键数之比为4 ：3,故 B错误；石墨的硬度小，金刚石的硬度大，故 C 错误；石墨和金刚石是不同物质，两者

24、之间的转化有新物质生成，是化学变化，故 D正确。16 .C元素有多种同素异形体。而石墨烯是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子。将氢气加入石墨烯中可得石墨烷。根据下列四图以下描述合理的是（）A.四者互为同素异形体B.石墨烯和石墨化学性质和物理性质都相同C.四晶体的化学键只有共价键D.四者都是共价晶体答 案 C解析 石墨烷不是单质，故 A错误；石墨烯和石墨的化学性质和物理性质不同，故 B错误；四晶体都是非金属元素形成的晶体，化学键只有共价键，故 C 正确：只有金刚石是共价晶体，故 D错误。17 .石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层

25、原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为C.K，其平面图形如图所示。x的值为（）A.8 B.12 C.24 D.6 0答 案 A解析 可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6 x g+l=3,该六边形内的碳原子数为2 4,故钾原子数与碳原子数之比为1 ：8。考点五晶体类型的比较18 .下列叙述中正确的是（）A.分子晶体中一定存在共价键B.离子晶体中一定含金属元素C.共价晶体中一定不存在离子D.晶体中有阳离子必定含有阴离子答 案 C解析分子晶体由分子通过分子间的作用力（有的是氢键）结合而成，一般分子

26、由原子通过共价键形成。但是，稀有气体的分子就是单个原子，没有共价键，所 以 A 错；强碱、典型的盐类物质，例如钠盐、铁盐、活泼金属氧化物对应的晶体是离子晶体，较盐不含金属离子，所 以 B错；共价晶体是原子通过共价键形成的有空间网状结构的晶体，所以C对；金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键形成，所以D错。1 9.下列每组物质发生状态变化时所克服的微粒间的相互作用属于同种类型的是（）A.食盐和蔗糖熔化B.金刚石和硫熔化C.碘和干冰升华D.二氧化硅和氧化钠熔化答 案 C解析 A 项，食盐熔化破坏离子键，蔗糖熔化破坏分子间作用力；B 项，金刚石熔化破坏共价键，琉熔化破坏分子间作用力；C 项，两者升

27、华均破坏分子间作用力；D 项，SiCh熔化破坏共价键，NazO熔化破坏离子键。2 0.根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中错误的是（）物质NaClMgCl2AlChSiCl4单质B熔点/810710190-6 82 300沸点/1 4651 418182.7572 500注：AlCh熔点在2.02X 105 P a条件下测定。A.SiCL是分子晶体B.单质B 是共价晶体C.A1CL加热能升华D.MgCb所含离子键的强度比NaCl大答 案 D解析 由表中数据可知，SiC14的熔、沸点较低，属于分子晶体，A 正确；单质B 的熔、沸点很高，所以单质B 是共价晶体，B 正确；由表中数据可知AlCh的沸点比熔点高，所以AlCb加热能升华，C 正确；离子晶体的离子键越强，熔、沸点越高，由表中数据可知，NaCl的熔、沸点均比MgCb高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCE的强，D 错误。