3.2 金属晶体与离子晶体-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　金属晶体与离子晶体 目标与素养：1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质，了解晶格能概念与意义。(宏观辨识与微观探析)2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的晶胞结构。(证据推理与模型认知) 一、金属晶体 1．概念 金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。 2．特点 由于金属键没有饱和性和方向性，从而导致金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点。 3．常见堆积方式 三种典型结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3 常见金属 Ca，Cu，Au，Al，Pd，Pt，Ag Li，Na，K，Ba，W，Fe Mg，Zn，Ti 结构示意图 配位数 12 8 12 晶体结构 面心立方晶胞 体心立方晶胞 六方晶胞 4.物理通性 金属晶体具有金属光泽，有良好的导电、导热和延展性。 　(1)金属在发生变形延展时，金属键断裂吗？ [提示]　不断裂。 (2)金属在通常状况下都是晶体吗？金属晶体的性质与哪些因素有关？ [提示]　不是，如汞；金属键和金属原子的堆积方式决定金属的性质。 二、离子晶体 1．概念 阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列而形成的晶体。 2．常见AB型的离子晶体 晶体类型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 晶胞 配位数 6 8 4 晶胞中微粒数 Na＋　4 Cl－　4 Cs＋　1 Cl－　1 Zn2＋　4 S2－　4 符号类型 Li、Na、K、Rb的卤化物、AgF、MgO等 CsBr、CsI、 NH4Cl等 BeO、BeS等 3.晶格能 (1)概念：将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。 (2)意义：衡量离子键的强弱。晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。 (3)影响因素： ①晶格能∝，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。 ②与离子晶体的结构型式有关。 4．特性 (1)熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。 (2)一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。 (3)在固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。 　离子晶体的化学式是表示真正的分子构成吗？ [提示]　不是。离子晶体的化学式仅代表晶体中阴、阳离子个数比，并不代表分子构成，所以离子晶体中不存在分子。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)有阳离子的晶体中一定含有阴离子。(×) (2)金属能导电，所以金属晶体是电解质。(×) (3)金属晶体和电解质溶液在导电时均发生化学变化。(×) (4)金属晶体只有还原性。(√) (5)温度越高时，金属晶体的导电性越强。(×) 2．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 D　[A选项，SiO2晶体熔点也较高，但不是离子晶体；B选项，HCl晶体的水溶液也能导电，也不是离子晶体；C选项，有些晶体如固体氨溶于水，不属于离子晶体；D选项，离子晶体固态时不能导电，在熔融时可导电。] 3．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 B　[金属的物理性质是由金属晶体所决定的，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。] 金属晶体 1.金属物理通性的解释 2．金属晶体熔点的影响因素 同类型的金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越强，熔点就越高。例如熔点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，Na＜Mg＜Al。 3．金属晶体的结构型式 大多数金属晶体采用A1或A3型最密堆积的结构型式，少数金属采用其他紧密程度相对较低的密堆积型式，如A2型密堆积。常见金属晶体的四种结构型式如下表所示： 堆积方式 简单立方堆积 体心立方密 堆积(A2型) 面心立方最 密堆积(A1型) 六方最密 堆积(A3型) 结构示意图 晶胞 配位数 6 8 12 12 空间利用率及a与r的关系(a为晶胞边长，r为金属原子半径) 52% a＝2r(位于边上的两个原子相切) 68% a＝4r(位于体对角线上的三个原子相切) 74% a＝4r位于面对角线上的三个原子相切) 74% 设底边边长为a，晶胞高为h，则a＝2r(底边上的两个原子相切)，h＝a 常见金属 Po Li、Na、K、Ba、W