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金属晶体与离子晶体
重难点 题型 分值
1. 认识金属晶体的结构和性质。
2. 能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物
理性质借助离子晶体模型认识离子晶体的结构和性
质。
重点
3. 能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性
质。
4. 知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是
选择题 2-4分
普遍存在的。
1. 认识金属晶体的结构和性质。
2. 能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物
理性质借助离子晶体模型认识离子晶体的结构和性
难点
质。
3. 能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性
质。
第1页一、金属键
1. 定义：金属阳离子与“自由电子”之间存在的强烈的相互作用称为金属键。
成键粒子：金属阳离子和自由电子。
成键条件：金属单质或合金。
2. 金属键的本质——“电子气理论”
电子气理论：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
子共用，从而把所有金属原子维系在一起，这一理论称为“电子气理论”。金属键的本质
上是一种电性作用。
3. 金属键的特征
自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。金属
键既没有方向性，也没有饱和性。
4. 影响金属键强弱的因素
一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。如对 Na、Mg、Al而
言，由于价电子数：Al>Mg>Na，原子半径：Na > Mg > Al，故金属键由强到弱的顺序：Al
> Mg > Na。
5. 金属键与金属熔、沸点的关系
金属晶体熔、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。例如第ⅠA族中，Li、Na、K、Rb、Cs的价电子数均为1，但原子半径自Li至Cs依
次增大，金属键逐渐减弱，故其熔点也逐渐降低。
二、金属晶体
1. 概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。
【问题讨论】含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？
【提示】不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，
一定有阳离子。
第2页2. 金属晶体的特点
①构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子；
②在金属晶体中，不存在单个分子；
③金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围。
【注意】含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和
自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。
3. 用电子气理论解释金属材料的有关性质
（1）颜色：由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线
照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金
属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉
末常呈暗灰色或黑色。
（2）延展性：大多数金属具有较好的延展性，这与金属阳离子和自由电子之间的较强
作用有关。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，而且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，所以金属有良好的延展性。
这也是纯金属和合金的延展性有区别的原因，纯金属内，所有原子的大小和形状都是
相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，就像在滚珠之
间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变。
（3）导热性：自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某
部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给
金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部
分，从而使整块金属达到相同的温度。
（4）导电性：在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子的移动是没有方向的，但
是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出良好的导
电性。
【归纳记忆】金属的通性
①金属的物理通性：有金属光泽，不透明，有良好的导电性、导热性、延展性，多数
第3页具有较高的熔点、较大的硬度。
②金属的化学通性：在化学反应中易失电子，作还原剂。
【微点拨】①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、
沸点低。
【拓展提升】电解质导电和金属导电的区别
物质类型 电解质 金属晶体
导电时的状态 水溶液或熔融状态 晶体状态
导电离子 自由移动的离子 自由电子
导电时发生的变化 化学变化 物理变化
导电能力随温度的变化 温度升高导电能力增强 温度升高导电能力减弱
【注意】温度升高，金属阳离子和自由电子频繁碰撞，使金属的电导率降低；电解质
溶液中，阴、阳离子随着溶液的温度升高，运动速率加快，使导电能力增强。
三、离子晶体
1. 概念：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。
（2）构成微粒：构成离子晶体的微粒有阳离子、阴离子。
（3）相互作用力：阴、阳离子间以离子键结合，离子晶体中还可能存在共价键、氢键
等。
【解读】离子键
①离子键是一种静电作用，包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的核之间以及电子
之间的斥力两个方面。
②一般两种元素的电负性之差大于1. 7形成离子键，但也不是绝对的，如NaH。
③离子键没有饱和性和方向性。
2. 常见的离子晶体：强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大部分的盐。
【归纳记忆】离子晶体相关概念理解时的注意点
①离子晶体中无分子。如NaCl、CsC1只表示晶体中阴、阳离子的个数比，为化学式，
不是分子式。
②由金属元素和非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl 是分子晶体；全由
3
非金属元素形成的晶体也可能是离子晶体，如NH Cl、NH NO 等铵盐为离子晶体。
4 4 3
③离子晶体中一定存在离子键，除离子键外可能有其他类型的化学键。如NaOH晶体
中除有钠离子与氢氧根离子间的离子键外，还有氢氧根离子内氢原子和氧原子形成的极性
共价键。
④离子晶体中，每一个离子周围排列的带相反电荷的离子数目都是固定的，不是任意
第4页的。
【即时练】下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是（ ）
A. 具有较高的熔点
B. 固态不导电，水溶液能导电
C. 可溶于水
D. 固态不导电，熔融状态能导电
【答案】D
【解析】A项，共价晶体的熔点也较高，错误；B项，有些分子晶体（如HCl）的水
溶液也能导电，错误；C项，有些分子晶体也能溶于水，错误；D项，固态时不导电说明
不是金属晶体，熔融状态可导电，则可说明含有离子键，即为离子晶体，正确。
3. 常见离子晶体的晶胞结构
离子晶体中的阴、阳离子不是杂乱无章地堆积，而是按一定规律在空间排列。每个阳
离子周围排列一定数目的阴离子，每个阴离子周围排列一定数目的阳离子，阴、阳离子通
过静电作用相互结合。常见的离子晶体的结构有NaCl型、CsC1型和CaF 型等。
2
（1）NaCl 型晶体
NaC1型离子晶体中，每个离子被6个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位
数都为6。常见的NaCl型离子晶体有碱金属元素（铯除外）的卤化物、银的卤化物（碘化
银除外）、碱土金属元素的氧化物（氧化铍除外）、硫化物（硫化锌除外）和硒化物的晶
体等。
在NaCl晶体中（如上图），不存在单个的NaCl分子，每个Na+周围同时吸引着6个
Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+，即Na+和Cl-的配
位数均为6，在每个Na+周围距离最近且相等的Na+有12个（同层4个，上层4个，下
层4个），在每个Cl-周围距离最近且相等的Cl-也有12个。在NaCl晶体的基本单元（一个
晶胞）中，含Cl-的个数： ，含Na+的个数： ，故Na+与Cl-的个
数比为4：4=1∶1。所以，化学式NaCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比。
（2）CsCl型晶体
CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位
第5页数都为8。常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物（氟化物除外）等。
CsCl晶体中（如上图），每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围同时吸引着8
个Cs+。即Cs+和Cl-的配位数均为8，在每个Cl-周围距离最近且相等的Cs+有6个（上、下、
左、右、前、后），在每个Cl-周围距离最近且相等的Cs+也有6个。在CsCl晶体的基本单
元（一个小晶胞）中，含Cs+的个数： ，含Cl-的个数为1，故Cs+与Cl-的个数比为
1：1。化学式CsCl表示该晶体中阴、阳离子的个数比。同样在氯化铯晶体中不存在单个的
氯化铯分子。
（3）CaF 晶体
2
CaF 中Ca2+采取面心立方最密堆积，F-填充在小四面体空隙中。每个Ca2+周围距离最
2
近且相等的F-有8个，即Ca2+的配位数为8；每个F-周围距离最近且相等的Ca2+有4个，即
F的配位数为4。
在CaF 晶体中，Ca2+和F-的个数比是1：2，刚好与Ca2+和F-所带电荷数之比相反。
2
Ca2+在大立方体的顶角和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。
【拓展】ZnS型晶体
ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，阴、
阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍等，晶
胞结构如图所示。
第6页4. 离子晶体的物理性质
（1）熔、沸点
离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发。离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作
用（离子键），要克服离子间的相互作用力使物质熔化或沸腾，就需要较多的能量。因此
离子晶体具有熔、沸点较高和难挥发的性质。NaCl、CsCl的熔点分别是801℃、645℃，沸
点分别是1413℃、1290℃。而共价化合物HO的熔点为0℃、沸点为100℃。
2
【拓展提升】分类比较物质的熔、沸点
物质的熔点与晶体类型的关系
（1）若晶体类型不同，一般情况下，熔点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。
（2）若晶体类型相同，构成晶体间的作用力大，则熔沸点高，反之则小。
①离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键就越强，
熔点就越高。比如：MgO熔点高于NaCl；NaCl、NaBr、NaI 以及NaCl、KCl、RbCl等的
熔沸点依次减弱。
②共价晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价健的键长越短，键能越大，熔点越
高。比如：金刚石、金刚砂、晶体硅的熔沸点逐渐降低。
③分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华
力越强，熔点越高。比如：F 、Cl 、Br 、I 、HCl、HBr、HI等，随相对分子质量的增大，
2 2 2 2
熔沸点升高。
④金属晶体中，原子半径越小，价电子数越多，金属键就越强，熔点就越高。合金的
熔点比它的各成分金属的熔点低。
（2）硬度
离子晶体硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子间存在较强的离子键，使晶体表现出较大
的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
【注意】①离子晶体的熔、沸点和硬度与离子键的强弱有关，离子键越强，离子晶体
的熔、沸点越高，硬度越大。
②离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带的电荷
数越多，离子键越强。
（3）导电性
第7页离子晶体固态时不导电，熔融或溶于水后能导电。离子晶体中离子键较强，离子不能
自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此固态时不导电。当升高温度时，阴、阳离子
获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离
子定向移动而导电。
（4）溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）。当
把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，，使晶体中的离
子克服了离子间的相互作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
四、过渡晶体与混合型晶体
1. 过渡晶体
（1）四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。
常见的过渡晶体：NaO、MgO、Al O、SiO。
2 3 2
（2）过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
氧化物 NaO MgO Al O SiO
2 2 3 2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共
价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体
之间的过渡晶体。
②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，因而通常当作离子
晶体来处理，如NaO 等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如
2
Al O、SiO 等。
2 3 2
【注意】四类典型晶体都有过渡晶体存在。
2. 混合型晶体
混合晶体内同时存在着若干种不同的作用力，具有若干种晶体的结构和性质。石墨是
典型的混合型晶体。
第8页石墨结构中未参与杂化的p轨道
（1）石墨晶体的结构特点—层状结构
①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键（σ键）结合，形成平面六元环结构。
②石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子形成六边形，每个六边形相连排列成平
面的网状结构，每一个碳原子都与其他3个碳原子相结合，如图所示。在同一层内，相邻
的碳原子以共价键相结合，层与层之间以范德华力相结合。
③石墨晶体中，每个C原子参与3个C一C键的形成，而每个键被2个C原子共用，
C原子数与C一C键数之比为1∶3× =2∶3；每个C原子为3个六元环共用，每一个六元
环平均只占有 个C原子，每一个六元环平均占有的C-C键数为 。
④石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的
原子轨道垂直于碳原子平面。
（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，所以属于混合晶
体。
（3）石墨晶体的物理性质：熔点很高、质软、易导电等。
【思考】石墨为什么具有良好的导电性？
【提示】由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子
平面中运动，所以石墨具有导电性。
第9页【总结提升】四种晶体类型的比较与常见物质晶体类型
晶体类型
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
金属阳离子、自由电
构成粒子 分子 原子 阴、阳离子
子
范德华力（某
粒子间作用力 共价键 金属键 离子键
些含有氢键）
硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高
难溶于任何 大多易溶于水等
溶解性 相似相容 难溶于常见溶剂
溶剂 极性溶剂
一般不导电， 晶体不导电，水
一般不具有
导电 溶于水后有的 电的良导体 溶液或熔融状态
导电性
能导电 导电
传热性 不良 各向异性 热的良导体 各向异性
大多数非金属
部分非金属
单质、气态氢
单质（如金 金属氧化物（如
化物、酸、非
刚石、硅、 KO、NaO）碱
2 2
物质类别及举 金 属 氧 化 物 金属单质与合金（如
晶体硼）、 （ 如 KOH 、
例 （ SiO 除 Na、Al、Fe、青铜）
2
部分非金属 NaOH）、绝大部
外）、绝大多
化合物（如 分盐（如NaCl）
数有机物（有
SiC、SiO）
2
机盐除外）
第10页例题1 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”，在外加电场的作用下自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】金属一般具有银白色的金属光泽，与金属键密切相关。由于金属原子以最紧
密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收
第11页所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银
白色光泽，故A项错误；B、C、D项均正确。
【技法大招】金属晶体相关判断易混
（1）金属晶体在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏。
（2）金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。
（3）共价晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的熔点就高于一般的共价晶
体。
（4）分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低，如汞常温下是液体，熔点很低。
（5）晶体中有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体，只有阳离子，无阴离子，但当
晶体中有阴离子时，则一定有阳离子。
（6）具有金属光泽且能导电的晶体不一定是金属晶体，如硅、石墨有金属光泽，也能
导电，但前者是共价晶体，后者是混合型晶体。
例题2 下列性质适合于离子晶体的是（ ）
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点10. 31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS，熔点112. 8 ℃，沸点444. 6 ℃
2
④熔点97. 81 ℃，质软，导电，密度0. 97 g/cm3
⑤熔点－218 ℃，难溶于水
⑥熔点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】离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不
导电，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥中熔点达3 900 ℃，硬度很大，应是共
价晶体。故只有①⑧符合题意。
例题3 NaCl晶体模型如下图所示：
第12页（1）在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引________个Cl－，每个Cl－周围也同时吸
引着________个Na＋，在NaCl晶胞中含有________个Na＋、________个Cl－，晶体中每个
Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有________个。
（2）对于氯化钠晶体，下列描述正确的是________。
A. 相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和
B. 与氯化铯晶体结构相同
C. 每个Na＋与6个Cl－作为近邻
【答案】（1）6 6 4 4 12 （2）C
【解析】（1）在氯化钠晶体中，一个Na＋位于晶胞的中心，12个Na＋分别位于晶胞
1
的12条棱上，则属于该晶胞的Na＋相当于3个（ ×12=3），因此一个晶胞中共含有4个
4
1
Na＋，8个Cl－分别位于晶胞的8个顶点上，则属于该晶胞的Cl－相当于1个（ ×8=1），6
8
1
个Cl－分别位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl－相当于3个（ ×6=3），所以一
2
个晶胞中共含有4个Cl－。可见NaCl晶体中Na＋、Cl－的个数比为1∶1。
图中位于晶胞中心的Na＋实际上共有3个平面通过它，通过中心Na＋的每个平面都有4
个Na＋位于平面的四角，这4个Na＋与中心Na＋距离最近且距离相等。所以在NaCl晶体中，
每个Na＋周围与它距离最近且距离相等的Na＋共有12个，按相似的方法可推出每个Cl－周
围与它最近且距离相等的Cl－也共有12个。
（2）氯化铯晶体结构呈体心立方堆积，B错误，氯化钠晶体中以Na＋为中心向三维方
向伸展，有6个Cl－近邻，C正确，相邻的正、负离子核间距不等于正、负离子半径之和，
A错误。
例题4 现有几组物质的熔点（℃）数据
A组 B组 C组 D组
金刚石：3550 Li：181 HF：-83 NaCl：801
晶体硅：1415 Na：98 HCl：-115 KCl：776
第13页晶体硼：2573 K：64 HBr：-89 RbCl：718
二氧化硅：1713 Rb：39 HI：-51 CsCl：645
据此回答下列问题：
（1）A 组属于_______晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是_______。
（2）B 组晶体共同的物理性质是_____________（填序号）。
①有金属光泽 ②易导电 ③易导热 ④有延展性
（3）C 组中 HF 的熔点反常是由于____________________________。
（4）D 组晶体可能具有的性质是____________________________（填序号）。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
【答案】（1）共价共价键
（2）①②③④
（3）HF分子间形成氢键
（4）②④
【解析】（l）A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成，故为共价晶体，熔化时
克服共价键。
（2）B组晶体均为金属单质，故均属于金属晶体，金属晶体的物理通性；有金属光泽，
易导电、导热，有延展性。
（3）C组物质均属于分子晶体，由于HF分子间存在氢键，故 HF 的熔点较高，出现
反常。
（4）D组物质均属于离子晶体，一般来说，硬度较大，水溶液能导电，固体不导电，
熔融状态能导电。
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. 金属的下列性质中和金属晶体的结构无关的是（ ）
A. 良好的导电性 B. 反应中易失电子
C. 良好的延展性 D. 良好的导热性
2. 下列关于金属键的叙述中，不正确的是（ ）
A. 金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间的强烈相互作用，其实
质与离子键类似，也是一种电性作用
B. 金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键
类似，也有方向性和饱和性
第14页C. 金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和
方向性
D. 构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
3. 下图是金属晶体内部电子气理论图
电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是（ ）
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，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自
由电子可以起到润滑的作用，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
4. 在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，金属阳离子的半径越小，自由电子与
金属阳离子间的作用力越大，金属的熔点越高。由此判断下列各组金属熔点的高低顺序，
其中正确的是（ ）
A. Mg＞Al＞Ca B. Al＞Na＞Li
C. Al＞Mg＞Ca D. Mg＞Ba＞Al
5. 自然界中的CaF 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
2
能说明CaF 是离子晶体的实验是（ ）
2
A. CaF 难溶于水，其水溶液的导电性极弱
2
B. CaF 的熔、沸点较高，硬度较大
2
C. CaF 固体不导电，但在熔融状态下可以导电
2
D. CaF 在有机溶剂（如苯）中的溶解度极小
2
6. 石墨晶体是层状结构（如图）。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是（ ）
①石墨中存在两种作用力；②石墨是混合晶体；③石墨中的C为sp2杂化；④石墨熔点、
沸点都比金刚石低；⑤石墨中碳原子数和C—C键数之比为1∶2；⑥石墨和金刚石的硬度
第15页相同；⑦石墨层内导电性和层间导电性不同；⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2
A. 全对 B. 除⑤外
C. 除①④⑤⑥外 D. 除⑥⑦⑧外
7. 如图所示是从NaCl或CsCl的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（ ）
（1） （2） （3） （4）
A. 图（1）和（3） B. 图（2）和（3）
C. 图（1）和（4） D. 只有图（4）
8. 碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C 、石墨和金刚石的结构图：
60
回答下列问题：
（1）金刚石、石墨、C 、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。
60
（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为________、________。
（3）C 属于________晶体，石墨属于________晶体。
60
（4）石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154
pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存
在________共价键，还有________键。
第16页1.【答案】B
【解析】金属的物理性质是由金属晶体结构所决定的，A、C、D三项都是金属共有的
物理性质，这些性质都是由金属晶体结构所决定的。B项，金属易失电子是由金属原子的
结构决定的，和晶体结构无关。
2.【答案】B
【解析】从基本构成粒子的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，
特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维
空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之
处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。
3.【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阳离子碰撞，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。
4.【答案】C
【解析】金属原子的价电子数：Al＞Mg＝Ca＝Ba＞Li＝Na，金属阳离子的半径：r（Ba2
＋）＞r（Ca2＋）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3＋）＞r（Li＋），则C正确。
5.【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。
6.【答案】C
【解析】①不正确，石墨中存在三种作用力，一种是范德华力，一种是共价键，还有
一种是金属键；②正确；③正确，石墨中的C为sp2杂化；④不正确，石墨熔点比金刚石高；
⑤不正确，石墨中碳原子数和C—C键数之比为2∶3；⑥不正确，石墨质软，金刚石的硬
度大；⑦正确；⑧正确，每个六元环完全占有的碳原子数是6×1/3＝2。
7.【答案】C
【解析】本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl的晶体结构。NaCl晶体中，每
个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也
构成正八面体，由此可知图（1）和（4）是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。
8.【答案】（1）同素异形体 （2）sp3 sp2 （3）分子 混合 （4）σ σ π（或大
π或ppπ）
【解析】（1）金刚石、石墨、C 、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质，故它
60
第17页们互为同素异形体。（2）在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化
方式为sp3；石墨烯中碳原子采用sp2杂化。（3）一个“C ”就是一个分子，故C 属于分
60 60
子晶体；石墨层与层之间是范德华力，而同一层中碳原子之间是共价键，故形成的晶体为
混合晶体。（4）在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为σ键；在石墨层内
的碳原子之间既有σ键又有π键。
第18页配合物与超分子
重难点 题型 分值
1. 能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；
能判断常见的配合物。
重点 2. 能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形
成“结构决定性质”的认知模型。
选择题 2-4分
3. 了解超分子概念及其特性。
1. 能判断常见的配合物。
难点
2. 能利用配合物的性质去推测配合物的组成
一、配合物理论简介
1. 配位键
（1）配位键概念：成键的一方提供孤电子对（配体），另一方提供空轨道而形成的
“电子对给予-接受“键，叫做配位键。配位键中共用电子对是由一个原子单方面提供而跟
另一个原子共用的。配位键用“→”表示，箭头指向没有提供电子的原子，如 NH +和
4
HO+中各有一个共价健是配位键，其结构可分别表示为 、 。
3
（2）配位键的形成条件
形成配位键的一方（如A）是能够提供孤电子对的原子，另一方（如B）是具有能够
接受弧电子对的空轨道的原子。如NH 与H+形成配位键时，就是由NH 提供孤电子对，
3 3
第19页H+提供接受孤电子对的空轨道。所以配位键形成的条件就是一方要有孤电子对，另一方是
含有空轨道的微粒。
①孤电子对：分子或离子中，没有跟其他原子共用的电子对就是孤电子对。如分子中
中心原子分别有1、2、3个孤电子对。含有孤电子对的微粒：分子如CO、NH 、HO等，
3 2
离子如Cl-、CN-、NO -等。
2
②含有空轨道的微粒：过渡金属的原子或离子。一般来说，多数过渡金属的原子或离
子形成配位键的数目基本上是固定的，如Ag+形成2个配位键，Cu2+形成4个配位键等。
【问题讨论】
+
（1）NH4中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？
+
【提示】相同。NH4可看成NH 分子结合1个H＋后形成的，在NH 中中心原子氮采
3 3
取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个
H原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥，所以空间结构为三角锥形，键角压缩至
+
107°。但当有H＋时，N原子的孤电子对会进入H＋的空轨道，以配位键形成NH4，这样N
+
原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH4为正四面体形，4个N—H键完全
一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。
（2）NH 和BF 可以通过配位键形成NH ·BF ，试分析提供孤电子对、空轨道的分别
3 3 3 3
是哪种原子？你能写出NH ·BF 的结构式吗？
3 3
【提示】N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH ·BF 的结构式可表示为
3 3
。
【即时练】下列不能形成配位键的组合是（ ）
A. Ag＋、NH B. HO、H＋
3 2
C. Co3＋、CO D. Ag＋、H＋
【答案】D
【解析】配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、
B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH 、HO、CO能提供孤电子对，所以能
3 2
形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成
配位键。
【归纳记忆】配位键与共价键的关系
①配位键一定是共价键，但共价健不一定是配位键。
形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，
另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同
第20页提供的。
+
配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用，如在 NH4中有三个普
通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。
②同共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni（CO） 、HSO ]，也可以存在于离
4 2 4
+
子中（如NH4）。
2. 配位化合物
（1）配合物的概念：把金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子
（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu
（NH ） ]SO （硫酸四氨合铜）、[Ag（NH ） ]OH（氢氧化二氨合银）、NH Cl等均为配
3 4 4 3 2 4
合物。
【归纳】常见的配位离子和配位物
① 配离子：[Cu（NH ）]2+、[Ag（CN）]－
3 4 2
② 配合物
配盐：[Cu（NH ）]SO 、[Cu（HO）]SO ·HO
3 4 4 2 4 4 2
配酸：H[PtCl ]
2 6
配碱：[Cu（NH ）]（OH）
3 4
配合分子：Ni（CO）
4
（2）配位化合物的组成
配合物由中心原子或离子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成，分为内界和
外界，以[Cu（NH ）]SO 为例表示
3 4 4
①中心原子（离子）：提供空轨道接受孤电子对的原子。配合物的中心粒子一般都是
带正电荷的阳离子（此时又叫中心离子），具有接受孤电子对的空轨道，过渡金属离子是
最常见的，如Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。金属元素的离子。
【注意】a. 少数高氧化态的非金属元素的原子 —— 硼、硅、磷等也可以作为配合物
的中心原子，如Na[BF ]中的B（Ⅲ）、K[SiF]中的Si（Ⅳ）和NH [PF ]中的P（V）。
4 2 6 4 6
b. 一些不带电荷的中性原子也可以作为配合物的中心原子，如Ni（CO） 、Fe（CO）
4 5
中的Ni、Fe都是中性原子。
②配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH 、HO等。配体可以是阴离子，
3 2
第21页如X-（卤素离子）、OH-等，也可以是中性分子，如HO、NH 等。
2 3
配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原
子，如NH 中的N原子，HO中的O原子等。
3 2
③配位数：直接与中心原子（或中心离子）配位的原子的数目叫做中心原子（或中心
离）的配位数。如[Fe（CN）]4－中配位数为6。
6
④配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体总电荷数的代数和。
【拓展提升】配合物内界中共价键数目的判断
若配体为单核离子如Cl－等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键
数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是σ键。例如：
配合物[Co（NH ）Cl]Cl的共价键数为3×4＋4＋2＝18。
3 4 2
【即时练】关于[Cr（HO）Br ]Br·2H O的说法正确的是（ ）
2 4 2 2
A. 配体为水分子，外界为Br-
B. 中心原子采取sp3杂化
C. 中心离子的配位数为6
D. 中心离子的化合价为+2价
【答案】C
【解析】4个HO和2个Br-是配体，配位数为6，1个Br-是外界。Cr3+离子提供空轨道
2
形成6个配位键，所以铬离子采用的是d2sp3杂化。中心离子是Cr3+，配离子是Cr（HO）
2
Br ]+。故A、B、D均不正确。
4 2
（3）配合物的形成实验
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先
出现蓝色沉淀，氨水过量 Cu 2 ＋ ＋ 2NH ·H O == =Cu （ OH ） ↓
3 2 2
+
后沉淀逐渐溶解，滴加乙 ＋ 2NH 4 、 C u （ OH ） ＋
2
醇后析出深蓝色晶体[Cu 4NH == =[Cu （ NH ） ] 2 ＋ ＋ 2OH －
3 3 4
（NH ）]SO ·H O
3 4 4 2
溶液变血红色 Fe 3 ＋ ＋ 3SCN － == =Fe （ SCN ）
3
第22页白色的AgCl沉淀消失，得
A_ gCl ＋ 2NH ＝ [A g （ NH ）_]Cl
3 3 2
到澄清的无色溶液
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu（NH ）]2＋为例，NH 分
3 4 3
子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH 分子中的氮原子通过共用氮原子提
3
供的孤电子对形成配位键。配离子[Cu（NH ）]2＋可表示为 。
3 4
【思考】配制银氨溶液时，向AgNO 溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐
3
溶解，为什么？
【提示】因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO 溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加
3
氨水时，NH 分子与Ag＋形成[Ag（NH ） ]＋配合离子，配合离子很稳定，会使AgOH逐渐
3 3 2
+
溶解，反应过程如下： Ag＋＋NH ·H O===AgOH↓＋NH4， AgOH＋2NH ·H O === [Ag
3 2 3 2
（NH ）]＋＋OH－＋2HO。
3 2 2
3. 配合物的形成对物质性质的影响
（1）溶解性的影响
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶于含过量 Cl－、
Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如：Cu（OH） + 4NH = [Cu
2 3
（NH ）]2+ + 2OH－
3 4
（2）颜色的改变
当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化，根据颜色的变化可以判断是否有配离子
生成。如Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的配离子，这种配离子的颜色是血红
色的，反应的离子方程式如下： Fe3＋＋nSCN－===[Fe（SCN）]3－n（n＝1～6）。
n
（3）稳定性增强
配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子
的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。如血红素中的Fe2＋与CO分子形
成的配位键比Fe2＋与O 分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就
2
很难再与O 分子结合，使血红蛋白失去输送O 的功能，从而导致人体CO中毒。
2 2
二、超分子
1. 概念
第23页由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
【注意】超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
2. 特征
（1）分子识别；（2）自组装。
3. 超分子的实例
（1）“杯酚”分离C 和C ：向C 和C 的混合物中加入一种空腔大小适配 C 的
60 70 60 70 60
“杯酚”，再加入甲苯溶剂，溶解未装入杯酚的 C ，过滤后分离C ；再向不溶物中加入
70 70
氯仿，溶解“杯酚”而不溶解的C 释放出来并沉淀。
60
（2）冠醚识别碱金属离子：冠醚是皇冠状分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤
其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别
碱金属离子。
（3）细胞和细胞器的双分子膜
（4）DNA分子
【即时练】下列关于超分子的描述错误的是（ ）
A. 超分子是由两种或两种以上分子通过相互作用形成的分子聚集体
B. 超分子中有的是有限的，有的是无限伸展的
C. “杯酚”可用于分离C 、C
60 70
D. 冠醚可用于识别Mg2+
【答案】D
第24页【解析】冠醚可用于识别碱金属离子，如Na+、K+、Rb+、Cs+，不能识别Mg2+，D错
误。
例题1 下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是（ ）
A. 配位化合物中必定存在配位键
B. 配位化合物中只有配位键
C. [Cu（HO）]2＋中的Cu2＋提供空轨道，HO中的氧原子提供孤电子对形成配位键
2 4 2
D. 配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广
泛的应用
【答案】B
【解析】含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会含有共价键、离子
键等，B错误。
例题2 回答下列问题：
（1）配合物[Ag（NH ） ]OH的中心离子是________，配位原子是________，配位数
3 2
是________，它的电离方程式是_____________。
第25页（2）向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO 溶液，再加入氨水，观察到的现
3
象是____________________________________。
【答案】（1）Ag＋ N 2 [Ag（NH ）]OH===[Ag（NH ）]＋＋OH－
3 2 3 2
（2）先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解
【解析】在配合物[Ag（NH ）]OH中，中心离子是Ag＋，配位原子是NH 分子中的N
3 2 3
原子，配位数是2。
例题3 （1）Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH ） ]Cl ，1 mol该配合物
3 4 2
中含有σ键的数目为________。
（2）关于配合物[Zn（NH ）]Cl 的说法正确的是________。
3 4 2
A. 配位数为6
B. 配体为NH 和Cl－
3
C. [Zn（NH ）]2＋为内界
3 4
D. Zn2＋和NH 以离子键结合
3
【答案】B（1）16N （2）C
A
【解析】（1）[Zn（NH ） ]Cl 中[Zn（NH ） ]2＋与 Cl－形成离子键，而 1 个[Zn
3 4 2 3 4
（NH ） ]2＋中含有4个N→Zn键（配位键）和12个N—H键，共16个σ键，故1 mol该
3 4
配合物中含有16 mol σ键，即16N 。
A
（2）Zn2＋的配位原子个数是4，所以其配位数是4，故A错误；该配合物中氮原子提
供孤电子对，所以 NH 是配体，故B错误；[Zn（NH ） ]Cl 中外界是Cl－，内界是[Zn
3 3 4 2
（NH ） ]2＋，故C正确；该配合物中，锌离子提供空轨道，氮原子提供孤电子对，所以
3 4
Zn2＋和NH 以配位键结合，属于特殊共价键，不属于离子键，故D错误。
3
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. 若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是（ ）
A. X、Y只能是分子
B. X、Y只能是离子
C. 若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对
D. 若X提供空轨道，则配位键表示为X→Y
2. 下列粒子中含配位键的是（ ）
+ +
①NH5 ②CH ③OH－ ④NH4 ⑤Fe（CO）
2 4 3
第26页⑥Fe（SCN） ⑦HO＋ ⑧Ag（NH ）OH
3 3 3 2
A. ①②④⑦⑧ B. ③④⑤⑥⑦
C. ①④⑤⑥⑦⑧ D. 全部
3. 向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶
解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的说法正确的是（ ）
A. 沉淀溶解后，生成深蓝色的配合离子[Cu（NH ）]2＋
3 4
B. [Cu（HO）]2＋比[Cu（NH ）]2＋中的配位键稳定
2 4 3 4
C. 用硝酸铜溶液代替硫酸铜溶液进行实验，不能观察到同样的现象
D. 在[Cu（NH ）]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH 提供空轨道
3 4 3
4. 下列有关超分子的说法错误的是（ ）
A. 超分子是由两种或多种分子形成的聚集体
B. 分子形成超分子的作用可能是分子间作用力
C. 超分子具有分子识别的特性
D. 分子以共价键聚合形成超分子
5. （1）在[Ni（NH ） ]2＋中Ni2＋与NH 之间形成的化学键称为________，提供孤电子对
3 6 3
的成键原子是________。
（2）CaF 难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是_________。（用离子方程式
2
3−
表示，已知AlF6 在溶液中可稳定存在）。
（3）配合物[Cr（HO） ]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是___________（填元素符
2 6
号）。
6. 碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C 、石墨和金刚石的结构图：
60
回答下列问题：
（1）金刚石、石墨、C 、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。
60
（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为________、________。
（3）C 属于________晶体，石墨属于________晶体。
60
（4）石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154
pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存
在________共价键，还有________键。
第27页第28页1. 【答案】C
【解析】形成配位键的两种粒子可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一
种是离子，但必须是一种粒子提供空轨道、另一种粒子提供孤电子对，A、B项错误，C项
正确；配位键中箭头应该指向提供空轨道的X，D项错误。
2. 【答案】C
【解析】形成配位键的条件是一个原子（或离子）有孤电子对，另一个原子（或离
子）有空轨道。在②CH 、③OH－中，中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子
4
对。
3. 【答案】A
【解析】从实验现象分析可知，Cu2＋与NH ·H O反应生成Cu（OH） 沉淀。继续添加
3 2 2
氨水，由于Cu2＋更易与NH 结合，生成更稳定的[Cu（NH ） ]2＋。上述现象是Cu2＋的性质
3 3 4
2−
与SO4 无关，故换用Cu（NO ） 溶液仍可观察到同样的现象，C项错误；在[Cu（NH ）
3 2 3
]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH 给出孤电子对，属于配位体，D项错误。
4 3
4. 【答案】D
【解析】分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分子。
3−
5. 【答案】（1）配位键 N （2）3CaF ＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF6 （3）O
2
【解析】（1）Ni2＋与NH 之间形成共价键时Ni2＋提供空轨道，N提供孤电子对，形成
3
配位键。（2）CaF 中存在沉淀溶解平衡：CaF （s） Ca2＋（aq）＋2F－（aq），溶液
2 2
3−
中的F－与Al3＋形成配位离子AlF6 ，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解。（3）
HO分子中的O原子有孤电子对，能与Cr3＋形成配位键。
2
6. 【答案】（1）同素异形体 （2）sp3 sp2 （3）分子 混合 （4）σ σ π（或
大π或ppπ）
【解析】（1）金刚石、石墨、C 、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质，故它
60
们互为同素异形体。（2）在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化
方式为sp3；石墨烯中碳原子采用sp2杂化。（3）一个“C ”就是一个分子，故C 属于分
60 60
子晶体；石墨层与层之间是范德华力，而同一层中碳原子之间是共价键，故形成的晶体为
混合晶体。（4）在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为σ键；在石墨层内
的碳原子之间既有σ键又有π键。
第29页
