3.3.1 金属晶体与离子晶体 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第1课时 金属晶体、离子晶体 第三章 晶体结构与性质 人教版高中化学《物质结构与性质》 第三节 金属晶体与离子晶体 生活中的金属 铜电缆 铝箔胶带 钨灯丝 不锈钢烧水壶 金饰 铂金戒指 金属有哪些共同的物理性质？ 新课导入 2 金属共同的物理性质 ④延展性 ①导热性 ③导电性 ②金属光泽 铜电缆 铝箔胶带 钨灯丝 不锈钢烧水壶 金饰 铂金戒指 知识回顾 为什么金属具有这些共同的性质？要认识这个问题，我们需要从微观角度认识金属 微观角度下的金属铜 铜的晶胞模型 金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？？ 新课导入 由于金属原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。这些电子又称为自由电子。 金属晶体的电子气理论示意图 【任务一】金属键与金属晶体 1、电子气理论 【任务一】金属键与金属晶体 2、金属键 (1) 概念： 金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 (3) 本质： (4) 存在： 金属单质与合金中 金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用 (2) 成键微粒： 金属阳离子和自由电子 (5) 特征： ① 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。 ② 金属键既没有方向性，也没有饱和性。 (6) 影响因素： 原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 (1) 概念：金属原子间通过金属键相互结合形成的晶体 (2) 组成微粒：金属阳离子和自由电子 ② 常温下，绝大多数金属单质(晶体锗、灰锡是原子晶体)和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态 3、金属晶体 【任务一】金属键与金属晶体 【注意】： ① 在金属晶体中，不存在单个分子或原子，与共价晶体一样它是一种“巨分子” (3) 微粒间作用力：金属键 ③ 有阳离子不一定有阴离子，可能是自由移动的电子，有阴离子一定有阳离子 ④ 固态导电：金属晶体(判断金属晶体的显著特点）、石墨、半导体（Si) 【任务一】金属键与金属晶体 3、金属晶体 (4) 性质 原子半径 价电子数 金属键 决定 金属的物理性质 延展性 导电性 导热性 金属光泽 ...... 熔沸点 原子半径越小，价电子数越多， 金属键越强。 金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大 如何用电子气理论解释金属的物理性质？ 【思考1】 8 【任务一】金属键与金属晶体 4、“电子气理论”解释金属的物理性质 (1) 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，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。 外力 9 【任务一】金属键与金属晶体 4、“电子气理论”解释金属的物理性质 (2) 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，该区域里的自由电子能量增加，运动加剧，通过碰撞，电子把能量传递给金属阳离子。这样能量就从温度高的部分传递到温度低的部分，因此金属具有导热性。 10 【任务一】金属键与金属晶体 4、“电子气理论”解释金属的物理性质 (3) 导电性 金属晶体内部到处移动的自由电子，在电场作用下，改作定向移动，从而形成了电流。自由电子在热作用下，频繁与金属原子碰撞，使金属电导率虽温度升高而降低。 外加电场 【注意】：金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。 而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。 11 【任务一】金属键与金属晶体 4、“电子气理论”解释金属的物理性质 (4) 金属光泽 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。 12 1、正误判断 (1) 金属在常温下都是晶体( ) (2) 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( ) (3) 金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏( ) (4) 共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5) 金属晶体除了纯金属，还有大量的合金( ) (6) 有机高分子化合物一定不能导电( ) (7) 金属的电导率随温度的升高而降低( ) × × × × √ × √ 随堂练习 2、下列有关金属键的叙述中，错误的是(　　) A．金属键没有饱和性和方向性 B．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 C．金属键中的电子属于整块金属 D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关 B 3、下列各组金属熔点高低顺序正确的是(　　) A．Mg > Al > Ca B．Al > Na > Li C．Al > Mg > Ca D．Mg > Ba > Al D 随堂练习 课堂小结 钠离子、氯离子 离子键 微粒间作用力 成键微粒 NaCl晶胞 【任务二】离子晶体 是由阳离子和阴离子构成。 阳离子或阴离子不仅指单原子离子，还包括复杂离子，如NH4+、SO42-。 (1) 概念： (2) 成键微粒： (3) 相互作用： 2、常见的离子晶体： 由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体 强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐 离子键 (有的还存在共价键、氢键)。本质为静电作用力。 【注意】：离子键没有方向性和饱和性。 1、基本概念 【任务二】离子晶体 胆矾 萤石 重晶石 烧碱 CuSO4·5H2O CaF2 BaSO4 NaOH CaCO3 、(NH4)2SO4 、CuSO4·5H2O、 Cu(NH3)4SO4·H2O观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？ 离子晶体 阴、阳离子 (单原子或多原子) 电中性分子 构成微粒 离子键、共价键 氢键、范德华力 作用力 注意：贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。 【任务二】离子晶体 【思考与讨论1】 粒子位置：Na+___________Cl-___________ ① 每个晶胞含钠离子、氯离子的个数： 3、典型离子晶体结构 （1） NaCl晶胞 棱、体心 顶点、面心 【任务二】离子晶体 Na＋：12×＋1＝4 Cl－：8×＋6×＝4 Cl- Na+ Na+周围最邻近的Cl-_____ Cl-周围最邻近的Na+_____ 形成的空隙形状__________ ② 周围最邻近的粒子数： 3、典型离子晶体结构 （1） NaCl晶胞 【任务二】离子晶体 Cl- Na+ 6 6 正八面体 ③ 每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有___个，Na＋有___个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有____个，Cl－有____个。 3、典型离子晶体结构 （1） NaCl晶胞 【任务二】离子晶体 Cl- Na+ 6 12 6 12 ② Cs+周围最近的Cl- 数 Cs+______个 ；Cl- ______个 Cl- 周围最近的Cs+数___ ③ Cs+周围最近的Cs+数______ Cl-周围最近的Cl-数______ 8 1 Cl- Cs+ 8 Cl-形成的空隙形状________ 【任务二】离子晶体 3、典型离子晶体结构 （2） CsCl晶胞 粒子位置：Cs+_______Cl________ 体心 顶点 ① 每个晶胞含离子的个数： 1 立方体 6 6 Zn2+______个 ；S2- ______个 S2-周围最近的Zn2+数_____ ③ Zn2+周围最近的Zn2+数______ S2-周围最近的S2-数______ 形成的空隙形状________ 【任务二】离子晶体 3、典型离子晶体结构 （3） ZnS晶胞 粒子位置：Zn2+___________S2-____________ ① 每个晶胞含离子的个数： ② Zn2+周围最近的S2-数_____ 体内 顶点、面心 4 4 4 4 正四面体 12 12 ① 熔沸点较高，硬度较大。 ④ 大多易溶于极性溶剂H2O，难溶于非极性溶剂(汽油、苯、CCl4等) 【注】：判断离子晶体，可根据其熔融状态能否导电进行 ② 难挥发难压缩， ③ 水溶液或者熔融状态下导电。 【任务二】离子晶体 4、离子晶体物理性质 比较不同离子晶体的熔点，能得出什么结论？ 物质 熔点/℃ 物质 熔点/℃ CaO 2613 Na2SO 4 884 KCl 1326 Ca2SiO4 2130 NH4NO3 169.6 Na3PO4 340 BaSO4 1580 CH3COOCs 194 LiPF6 200(分解) NaNO2 270 【结论】： 离子晶体的熔、沸点差异也比较大。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。 【任务二】离子晶体 【思考与讨论2】 课堂小结 应用：作溶剂。用作电化学研究的电解质;有机合成的溶剂和催化剂，等 科学•技术•社会——离子液体 离子液体：室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物 引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃! 成分：常见的阴离子如四氯铝酸根（ AlCl4-)、六氟磷酸根（ PF6- 。)、四氟硼酸根（ BF4- ）等，常见的阳离子如季铵离子( R4N+ ，即 NH4+的 H 被烃基 R 取代）、带烃基侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。 性质：难挥发、有良好的导电性。 拓展延伸 1、正误判断 (1) 离子晶体中一定含有金属元素( ) (2) 由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体( ) (3 )有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键( ) (4) 离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点( ) (5) 离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化( ) (6) 某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化( ) × × × × × √ 随堂练习 (4) 该晶胞中Ca2+与F-的距离最近为______ 阴离子配位数 (2) 阳离子配位数 4 8 2、萤石（CaF2）晶胞结构如图所示,晶胞边长为acm, (1) 小黑球代表的离子： 。 Ca2+ (3) 每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有 个 每个F-周围最近且等距离的F-有 个 12 6   a cm 【注意】：阴阳离子电荷比=阴阳离子配位数比=阴阳离子数目反比 随堂练习 EV录屏3.8.4软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.29.100 $$