3.3 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体与离子晶体（教学课件）-【生动课堂】2025-2026学年高二化学同步教学系列（人教版2019选择性必修2）

该高中化学课件聚焦金属键与金属晶体、离子晶体的结构与性质，通过金属置换反应中金属生长过程的提问导入，衔接晶体概念，构建“结构决定性质”的逻辑链，为后续学习提供支架。 其特色在于以问题驱动结合数据实证，通过金属熔沸点表格分析、NaCl/CsCl晶胞模型计算等，培养学生化学观念与科学思维。课堂练习结合实例提升探究能力，帮助学生构建微观-宏观联系，也为教师提供清晰教学逻辑与互动素材。

第三节 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体与离子晶体 新人教版 化学 选择性必修2 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质 01.金属键与金属晶体 知识导航 02.离子晶体 引·新课导入 请你思考！ 观察金属置换反应中金属的生长过程，思考金属具有怎样的几何外形？ 金属具有较为规则的几何外形，是一种晶体，我们称其为金属晶体。 金属键与金属晶体 01 探·知识奥秘 1.金属晶体 金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体，在金属晶体中，原子之间以金属键相互结合。 一、金属键与金属晶体 Ti “ ” 问题思考 请你思考！ 金属键的本质是什么呢？ “ ” 问题思考 请你思考！ 铜晶体中，只有铜原子吗？ 探·知识奥秘 2.金属键及其实质 一、金属键与金属晶体 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 价电子脱落 遍布整块晶体 “电子气” 探·知识奥秘 2.金属键及其实质 （1）这种“自由电子”和金属阳离子之间的强的相互作用，叫作金属键。 电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属，被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。 一、金属键与金属晶体 探·知识奥秘 2.金属键及其实质 （2）描述金属键本质的最简单理论是电子气理论：从金属原子上“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，从而把所有的金属原子维系在一起。 一、金属键与金属晶体 3.金属键的特征 （1）无方向性和饱和性 （2）电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属 “ ” 问题思考 请你思考！ 金属为什么易导电？ 当把金属导线分别接到电源的正、负极时，有了电势差，“自由电子”就能沿着导线由电源的负极向电源的正极流动而形成电流，使金属表现出导电性。 外加电场 4.电子气理论解释金属的通性 “ ” 问题思考 请你思考！ 为什么金属的电导率随温度升高而降低？ 加热时，金属阳离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，因而金属的电阻随温度升高而增大。 “ ” 问题思考 请你思考！ 金属为什么易导热？ 当金属中存在温度差时，不停运动着的“自由电子”通过自身与金属阳离子之间的碰撞，将能量由高温处传向低温处，使金属表现出导热性。 “ ” 问题思考 请你思考！ 金属为什么具有较好的延展性？ 由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。 “ ” 问题思考 请你思考！ 合金的延展性为什么发生变化？ 钢 当向金属晶体中 掺入不同的金属或非金属原子时，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，这也是对金属材料形成合金以后性能发 生改变的一种比较粗浅的解释。 “ ” 问题思考 请你思考！ 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？ 元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) Mg Al 离子半径/pm 76 102 138 72 53.5 价电子数 1 1 1 2 3 熔点/℃ 180.5 97.72 63.65 651 660 沸点/℃ 1347 883 759 1107 2324 Li-K：价电子数相同，离子半径逐渐增大， 金属键作用减弱，则熔沸点降低。 Na-Mg-Al: 离子半径依次减小，价电子数增多，金属键增强。 探·知识奥秘 5.金属晶体性质的变化规律 ①离子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 一、金属键与金属晶体 ②金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。 “ ” 问题思考 请你思考！ 当离子化合物以晶体形式存在时，晶体中的微粒会怎样分布呢？ 离子晶体 02 探·知识奥秘 1.离子晶体 二、离子晶体 ①由阳离子和阴离子相互作用而成的晶体。 ②阴、阳离子通过离子键结合形成的晶体 ③离子键无方向性、无饱和性，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积。 探·知识奥秘 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑴NaCl晶体 二、离子晶体 ① 堆积方式： Cl－：面心立方堆积Na＋填入八面体空隙，填隙率100% ②每个晶胞含： Na+：4个 ； Cl- ：4个 Cl-：8×1/8+6×1/2 = 4 Na+：12× ¼ + 1 = 4 阴阳离子个数比1:1 ③配位数： Na+：6个 ； Cl- ：6个 ④每个Na+周围距离最近的Na+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个， 12 12 探·知识奥秘 二、离子晶体 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑴NaCl晶体 ⑤晶体中Na+ 与Cl-的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)： 注意：坐标原点的选择，坐标轴的方向，坐标轴单位（晶胞棱长） (0,0,0) Cl- Na+ (0.5,0,0) (1,0,0.5) (0.5,0.5,1) (1,1,1) (0.5,0.5,0.5) 探·知识奥秘 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑵CsCl晶体 二、离子晶体 CsCl晶胞 (无隙并置) ①氯化铯的晶体结构 Cl-按简单立方堆积方式排列，Cs+离子填在Cl-所成的空隙中。 每个晶胞中: Cl-个数为8×1/8＝1 Cs+个数为 1 ③化学式的确定：CsCl ②每个晶胞含离子的个数： 探·知识奥秘 二、离子晶体 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑵CsCl晶体 ③配位数： Cs+：8个 ； Cl- ：8个 ---Cs+ ---Cl- 探·知识奥秘 二、离子晶体 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑵CsCl晶体 正八面体 ④每个Cs+周围距离最近的Cs+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个， 6 6 探·知识奥秘 二、离子晶体 2.典型的离子晶体晶胞模型 ⑵CsCl晶体 ⑤晶体中Cs+与Cl-的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度) Cl- Cs+ (0,0,0) (0,1,1) (1,1,1) (1,0,0) (0.5，0.5，0.5) 探·知识奥秘 二、离子晶体 2.典型的离子晶体晶胞模型 实际上，大 量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子（如H2O、NH3等）。 CuSO4 · 5H2O KAl (SO4 )2· 12H2O CaCO3 在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。（注：晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。）然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。 练·课堂练习 meiyangyang8602 二、离子晶体 1.高温下，超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。如下图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是 (　　) A．KO2中只存在离子键 B．超氧化钾的化学式为KO2， 每个晶胞含有1个K＋和1个O2－ C．晶体中与每个K＋距离最近的O2－有6个 D．晶体中，所有原子之间都以离子键相结合 C 问题思考 请你思考！ 分析下表中的数据，能得出什么结论？ “ ” 思考与讨论 我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为3 410 ℃，而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子化合物的熔点，并得出结论与同学交流。 化合物 熔点/℃ 化合物 熔点/℃ CaO Na₂SO₄ KCl Ca₂SiO₄ NH₄NO₃ Na₃PO₄ BaSO₄ CH₃COOCs LiPF₆ NaNO₂ “ ” 问题思考 请你思考！ 分析下表中的数据，能得出什么结论？ 思考与讨论 我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为3 410 ℃，而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子化合物的熔点，并得出结论与同学交流。 化合物 熔点/℃ 化合物 熔点/℃ CaO 2 613 Na2SO4 884 KCl 770 Ca2SiO4 2 130 NH4NO3 169.6 Na3PO4 340 BaSO4 1 580 CH3COOCs 194 LiPF6 200(分解温度) NaNO2 270 探·知识奥秘 3. 离子晶体熔点的变化规律 ①离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔点越高，硬度越大。 ②大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子，离子组成差异较大，有些晶体中还存在共价键，然而贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴阳离子之间的作用力，离子晶体的熔点差异也较大。 二、离子晶体 离子晶体的熔点，有的很高，如 CaO 的熔点为2 613 ℃，有的较低，如NH4NO3、 Ca(H2PO4)2的熔点分别为170 ℃、109 ℃。早 在1914年就有人发现，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 ℃！ 探·知识奥秘 4.离子液体 20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，人们才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。 大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子（如图3-31）。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。 二、离子晶体 探·知识奥秘 4.离子液体 离子液体有难挥发的优点，可用作溶剂。 二、离子晶体 2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液 离子液体 练·课堂练习 二、离子晶体 2.离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子间离子键的强弱，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 （　　） A.KCl>NaCl>BaO>CaO B.NaCl>KCl>CaO>BaO C.CaO>BaO>KCl>NaCl D.CaO>BaO>NaCl>KCl D 理·核心要点 金属晶体与离子晶体 金属键与金属晶体 离子晶体 金属晶体 金属键及其实质 离子晶体 典型的离子晶体晶胞模型 离子晶体熔点的变化规律 离子液体 金属键的特征 电子气理论解释金属的通性 金属晶体性质的变化规律 练·课堂练习 3.金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( ) A.金属镁的熔点大于金属铝 B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 C.金属铝的硬度大于金属钠 D.金属镁的硬度小于金属钙 C 练·课堂练习 meiyangyang8602 meiyangyang8602 meiyangyang8602 4.下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是( ) A.1 mol氯化钠晶体中有NA个NaCl分子 B.氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－共有6个 C.醋酸钠属于离子晶体，含非极性键 D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－ A 练·课堂练习 meiyangyang8602 5.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( ) 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 C 练·课堂练习 meiyangyang8602 meiyangyang8602 6.如图所示是从NaCl或CsCl的晶胞结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶胞中分割出来的结构图是( ) A.图(1)和(3) B.图(2)和(3) C.图(1)和(4) D.只有图(4) C Thank You https://www.zxxk.com/user/13354804 感谢 您的聆听 新人教版 化学 选择性必修2 物质结构与性质 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $