3.3.1 金属晶体与离子晶体 课件-2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

METAL CRYSTALS AND IONIC CRYSTALS 第三节 第1课时 第三章 晶体结构与性质 构成的微粒 微粒间相互作用 物质的聚集状态 物质的性质 金属晶体 金属光泽、具有良好的导电性、导热性、延展性 不同金属的熔点、硬度差别较大。 金属晶体与离子晶体 金属晶体 金属(除汞外)在常温下都是晶体，称其为金属晶体。 铁 银 铜 铝 金 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：下列视频是金属晶体微观结构的示意图，你认为：构成金属晶体的微粒就是金属原子吗？ 构成金属晶体的 微粒 金属阳离子 自由电子 含有阳离子的晶体一定含有阴离子？ 金属晶体与离子晶体 金属键 金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。 金属阳离子 自由电子 静电作用 金属键 金属晶体与离子晶体 金属键的本质：“电子气”理论 金属原子脱落下来的价电子(自由电子)形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有金属原子维系在一起，形成“巨分子”。 “电子气” 金属键没有方向性和饱和性 金属晶体与离子晶体 构成的微粒 微粒间相互作用 物质的聚集状态 物质的性质 金属晶体 金属阳离子 自由电子 金属键 （电子气理论） 金属光泽、具有良好的导电性、导热性、延展性 金属的熔点、硬度差别较大。 金属光泽：金属中的自由电子可以吸收波长范围极广的光，并重新反射出来 金属晶体与离子晶体 7 金属晶体与离子晶体 8 【思考交流】 问题：请根据金属键的本质，解释金属的导电性。 金属的导电性 在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子在外加电场的作用下，发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。 金属的电导率随温度升高而降低 随着温度的升高，自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞，导致定向移动的的自由电子数目减少，故电导率下降 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：请根据金属键的本质，解释金属的导热性。 在金属晶体中，自由电子在运动中不断地与金属阳离子碰撞，从而发生能量交换，当金属晶体的一端受热，加强了该端的金属阳离子的振动，自由电子将热能迅速地传递到另一端，使金属整体的温度很快的升高，所以金属有很好的导热性。 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：请根据金属键的本质，解释金属的延展性。 在金属晶体中，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，而且弥漫在金属离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。 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，晶体的熔沸点与哪些因素有关？ 晶体 离子半径/pm 电荷数 熔点/℃ 沸点/℃ Li 76 1 180 1340 Na 102 1 97.72 883 Mg 72 2 651 1107 Al 53.5 3 660 2324 K 138 1 63.65 759 金属晶体中，金属键的强度差别很大，因此金属晶体的熔点和硬度也相差较大。 金属离子的半径越小，价电子数越多，金属键越强，熔沸点就相应越高。 金属晶体与离子晶体 常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺(熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等)而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。 根据合金元素的半径大小，合金元素原子（或离子）可以替代金属晶体中的离子或填充间隙，从而阻碍金属晶体层间的相对滑动。因此，合金的硬度一般强于纯金属； 而纯金属的延展性则强于合金。 金属晶体与离子晶体 金属晶体 概念 金属阳离子 自由电子 构成微粒 微粒间的作用力 金属键 本质 “电子气”理论 金属键无方向性和饱和性 结构与性质之间的关系：利用“电子气”理论解释金属的物理性质 金属键对物质性质的影响。 a．金属键越强，晶体的熔点越高； b．金属键越强，晶体的硬度越大。 金属晶体与离子晶体 金属晶体与离子晶体 离子晶体 定义： 1、微粒： 2、相互作用力： 阴、阳离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。 阴、阳离子 离子键 3、常见的离子晶体： 强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。 --含有离子键的晶体 金属晶体与离子晶体 16 【思考交流】 问题：离子晶体的物理性质有哪些呢？ 熔沸点较高，硬度较大，难挥发。 晶体不导电，但溶于水或在熔融状态下可导电。 大多数能溶于水、难溶于有机溶剂。 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：离子晶体熔化破坏什么作用力？ 离子晶体的熔点与哪些因素有关？ 晶体 离子间距/pm 电荷数 熔点/℃ NaCl 276 1 801 NaBr 290 1 750 MgO 205 2 2800 CaO 239 2 2576 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：它含有几个Na+和Cl－？分别在哪些位置？ 晶胞中Na+ : Cl－=? 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：每个Na+周围有几个距离相等且最近的Cl-？（配位多面体构型？） 每个Cl-周围有几个距离相等且最近的Na+？ NaCl晶体中有无分子？其化学式表示的含义？ 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：它含有几个Cs+和Cl−？晶胞中Cs+和Cl−的个数比是多少？ 晶胞中Cs+和Cl−的个数比为1:1 Cl − Cs + Cs+ 周围有几个等距离且最近的Cl-（Cs+ 的配位数）？Cl-周围有几个等距离且最近的Cs+ （Cl-的配位数）？ Cs+ 周围有几个等距离且最近的Cs+？ 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：SiC、CO2、Na2CO3均为含碳化合物，分别属于哪类晶体？三者的熔点由低到高的顺序如何？ 熔点由低到高的顺序: 二氧化碳＜碳酸钠＜碳化硅 【总结】比较不同晶体熔、沸点的基本思路? 金属晶体与离子晶体 类型 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 构成微粒 微粒间作用 典型实例 熔沸点 硬度 导电性 溶解性 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子 和自由电子 离子键 分子间作用力 共价键 金属键 NaCl、CsCl 干冰、I2、 S8、P4 金刚石、Si、 SiC、SiO2 Na、Mg、 Al、Fe 较高 低 高 大多较高 较大 固体不导电， 熔化或溶于 水能导电 部分易溶于 极性溶剂 较小 不良 相似相溶 大 不良 难溶于常见 溶剂 大多较大 良好导电、 导热性及 延展性 难溶，少数 与水反应 (离子键越强 熔沸点越高) (分子间力越强 熔沸点越高) (共价键越强 熔沸点越高) (金属键越强 熔沸点越高) 1、　比较下列几组晶体熔、沸点的高低顺序。 (1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰 (2)CaO、KI、KCl (3)F2、Cl2、Br2、I2 当堂巩固 金刚石、晶体硅都属于原子晶体，C原子半径比Si原子半径小，键能大，金刚石熔、沸点比晶体硅的高，原子晶体>离子晶体>分子晶体，故金刚石>晶体硅>氯化钠>干冰； CaO、KCl、KI为离子晶体，Ca2+所带电荷大于K+，r(I-)>r(Cl-)，离子键CaO>KCl>KI，故熔、沸点，CaO>KCl>KI； 分子晶体相对分子质量越大，熔点越高，故熔点高低顺序为：I2>Br2>Cl2>F2 第 页的 离子晶体 【课堂练习】 【练习】如图为一些晶体中的部分结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨中的某一种。 (1)代表金刚石的是________(填字母，下同)，其中每个碳原子与________个碳原子最近且距离相等，金刚石属于________晶体。　 (2)代表石墨的是________，其中每个正六边形平均占有的碳原子数为________。 D 4 共价 E 2 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 (3)代表NaCl的是________，每个Na＋与________个Na＋紧邻。 (4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。　 (5)代表干冰的是______，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。 A 12 C 离子 8 B 分子 12 金属晶体与离子晶体 1.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)金属晶体中的自由电子专属于某个金属离子。 (　 　) (2)金属键可以看作多个原子共用多个电子的相互作用，故也有方向性和 饱和性。 (　 　) (3)任何状态下的金属单质都能导电。 (　 　) (4)金属晶体内部的自由电子来源于价电子。 (　 　) (5)合金固体也是金属晶体。 (　 　) 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 2.下列关于金属键的叙述不正确的是 (　 　) B A 金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用，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 C 金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无方向性和饱和性 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 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 3.下列有关金属键的叙述错误的是 (　 　) C A 金属键不同于共价键，没有饱和性和方向性 B 金属键中的电子属于整块金属，具有流动性 C 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 D 金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 4.物质结构理论指出,金属键越强,其金属的硬度越大,熔、沸点越高。根据研究表明,一般来说,金属原子半径越小,价电子越多,则金属键越强。由此判断下列说法错误的是 ( 　　)。 A B 镁的熔、沸点高于钙的熔、沸点 A 镁的硬度大于铝的硬度 D 钙的熔、沸点高于钾的熔、沸点 C 镁的硬度大于钾的硬度 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 5.根据下列对四种物质的有关性质的叙述,判断其中可能属于金属晶体的是(　 )。 B A 由分子间作用力结合而成,熔点低 B 固体或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右 C 具有共价键三维骨架结构,熔点高 D 固体和熔融状态不导电,但溶于水后可能导电 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 6．金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体的每个晶胞中含有______个金原子。 (2)欲计算一个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定__________________________________________。 (3)一个晶胞的体积是____________。 (4)金晶体的密度是____________。 4 每个面心的原子和四个顶点的原子相互接触 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 7.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)离子晶体中只含离子键，一定不含共价键。 (　 　) (2)离子晶体在任何状态时都能导电。 (　 　) (3)只要含有离子的晶体一定属于离子晶体。 (　 　) (4)离子晶体一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体。 (　 　) 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 8.下列说法错误的是 (　 　) C A 离子晶体在熔化状态下能导电 B 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 C 共价晶体中一定有非极性共价键 D 分子晶体中不一定含有共价键 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 9.下面有关离子晶体的叙述中,不正确的是(　 　)。(设NA代表阿伏加德罗常数的值) A A 1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子 B 氯化钠晶体中,每个Na+ 周围紧邻6个Cl- C 氯化铯晶体中,每个Cs+ 周围紧邻8个Cl- D 平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl- 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 10．CaO晶胞如下图所示，其中与Ca2＋最近的O2－数为 (　　 ) B A 4 B 6 C 8 D 12 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 11.自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是（ ） C A CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 12.下列性质适合于离子晶体的是 (　 　)。 A 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CS2,熔点112.8 ℃,沸点444.6 ℃ ④ 熔点97.81 ℃,质软,导电,密度0.97 g·cm-3 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,固态时导电,升温时导电能力减弱 ⑧ 难溶于水,熔点高,固态时不导电,熔化时导电 A ①⑧ B ②③⑥ C ①④⑦ D ②⑤ 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 13.根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 ℃),判断下列说法错误的是 (　　 )。 C A MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B SiCl4晶体是分子晶体 C AlCl3晶体是离子晶体 D 晶体硼是共价晶体 金属晶体与离子晶体 【课堂练习】 14.同类晶体物质熔点的变化是有规律的,试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因: 物质A NaCl KCl CsCl 熔点/K 1074 1049 918 物质B Na Mg Al 熔点/K 317 923 933 晶体熔点的高低，决定于组成晶体的粒子间的作用力的大小。A组是______晶体,晶体的粒子之间通过____________相连，粒子之间的作用力由大到小的顺序是________________ 。B组晶体属于______晶体，价电子数由少到多的顺序是________________ ，离子半径由大到小的顺序是________________ 。金属键强弱由小到大的顺序为________________ 。  离子 离子键 金属 NaCl>KCl>CsCl Na<Mg<Al Na+ >Mg2+ >Al3+ Na<Mg<Al 金属晶体与离子晶体 【思考交流】 问题：Cs+ 周围有几个等距离且最近的Cl-（Cs+ 的配位数）？Cl-周围有几个等距离且最近的Cs+ （Cl-的配位数）？ Cl − Cs + Cs+ 和Cl- 的配位数均为8 金属晶体与离子晶体 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 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.74 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 $$