3.3金属晶体和共价晶体 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构和性质 第三节 金属晶体与共价晶体 新课导入 根据生活经验，归纳金属具有哪些共同的物理性质？ 延展性、导电性、导热性、有金属光泽…… 【思考一下】金属为什么有这些共同性质呢？ 金属键的本质（电子气理论）： 金属原子的最外层电子数极少，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”，被所有原子共用。这些电子又称为自由电子。金属阳离子浸泡在电子的海洋中，金属晶体和共价晶体都是一种“巨分子”。 特征：无方向性和饱和性 一、金属键 定义：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 一、金属晶体 1.概念： 由金属阳离子和自由电子以金属键相结合而形成的晶体。 （1）构成粒子: （2）微粒间的作用力： 金属阳离子和自由电子 金属键 2.常见的金属晶体： 金属单质、 合金 3.金属晶体的物理特性： 具有优良的延展性、导电性和导热性。 均可用“电子气理论”解释 (1)延展性 外力 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会相对滑动， 但不会改变原来的排列方式。 应用电子气理论，解释金属的通性 5 (2)导电性 电子定向移动 通电 导电 电子运动没有 固定方向 未通电 自由电子在电场中定向移动形成电流而导电。 6 (3)导热性 从一点加热 自由电子与金属原子高速碰撞 能量被传导 加热点 低温区 高温区 电子气中的自由电子与金属阳离子频繁碰撞，将热量进行传递而导热。 (4)金属光泽 金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色 自由电子可吸收所有频率的光， 很快释放出去，绝大多数块状 金属具有光泽。某些金属因易 吸收某些频率光而呈特殊颜色。 金属晶体熔点比较： ①金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。如：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)，熔点：铝＞镁＞钠 一、金属晶体 (1)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高 (2)同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低 (3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低 (4)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低 (－38.9 ℃)，而钨等金属熔点很高(3410℃左右)。 金属熔沸点变化规律： 新课导入 下列晶体构成微粒有什么共同点？ 它们都是由阳离子和阴离子构成的离子化合物 二、离子晶体 概念：阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体 离子晶体的物理性质： ①一般熔、沸点较高，硬而脆 ②离子晶体固体不导电，但熔化或溶于水后能导电 ③大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂 构成微粒：阳离子和阴离子 微粒间作用力：离子键（某些离子晶体中还存在共价键、氢键） 静电吸引和静电排斥 离子晶体熔沸点比较： 一般说来，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。 如：熔点MgO(2852℃)>NaCl (801℃) KF(858℃)>KCl(770℃)>KBr(730℃)>KI(681℃) 二、离子晶体 ①该晶胞中微粒数Cl－、Na＋为 。 ②阴、阳离子个数比 。 ③配位数：Na＋为 、Cl－为 。 1∶1 4 6 6 氯化钠型 二、离子晶体 配位数：一个离子周围最近等距的带相反电荷离子的数目 正八面体 正八面体 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 与某个Na+最近且等距离的Na+个数 与某个Cl－最近且等距离的Cl－个数 都是12个 Cs+位于体心 Cl- 位于顶点 Cl- 位于体心 Cs+位于顶点 ---Cs+ ---Cl- (2) 氯化铯型 ① 该晶胞中微粒数Cl－、Cs＋为 。 ② 阴、阳离子个数比 。 ③ 配位数 ：Cl－为 、Cs＋为 。 1∶1 1 8 8 6 每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有 个， 正八面体 正六面体 ① 每个CaF2晶胞中含阴、阳离子：Ca2＋4个、F－8个 ③ ② Ca2＋配位数：8 F－配位数：4 每个Ca2＋紧邻的Ca2＋ 有12个 每个F－紧邻的F－有6个 Ca2+ F- (3) CaF2晶胞 【总结】比较不同晶体熔、沸点的基本思路 1.若晶体类型不同 2.若晶体类型相同 （3）金属晶体：离子半径越小，离子电荷越高，金属键越强，熔点越高。 ①一般情况下：共价晶体＞分子晶体 金属晶体的熔沸点差别很大，如：钨、铂等熔沸点很高，汞、铯等熔沸点很低。 （4）简单离子晶体：离子半径越小，电荷越高，离子键越强，熔沸点越高 （2）共价晶体：半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高 （1）分子晶体： ①形成氢键的大； ②组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高 ③分子极性越大，熔沸点越高 ④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。 合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 课堂练习 (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( ) × × × √ × × 课堂练习 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 例1 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 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 √ 例2 下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是( ) A.氯化钠晶体中有个 分子 B.氯化钠晶体中，每个周围紧邻6个 C.氯化铯晶体中，每个周围紧邻8个 D.平均每个晶胞有4个、4个 √ 2026/4/21 25 吗喽🐒 课堂练习 过渡晶体 与 混合晶体 分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体是典型的四种晶体类型。事实上，纯粹的典型晶体是不多见的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的 百分数/% 62 50 41 33 第三周期元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数 化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键 P2O5 SO2 Cl2O7 既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体 当作离子晶体处理 当作共价晶体处理 离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 分子晶体 离子键成分的百分数更小 共价键不再贯穿整个晶体 1. 过渡晶体 石墨晶体是层状结构 层间没有化学键相连， 是靠范德华力维系。易滑动，故石墨质软 所有的p轨道相互平行且 相互重叠（即形成π键）有类似金属晶体的导电性 石墨的导电性只能 沿石墨平面方向 层内碳原子 之间共价键，sp2杂化，形成平面六元并环结构 2. 混合型晶体 层内碳原子 之间共价键 层间没有化学键相连， 是靠范德华力维系 有类似金属键的作用力 回顾思考： 金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，它们的物理性质有什么异同点？ 金刚石 石墨 熔点很高 质地坚硬 不能导电 熔点很高 质地较软 导电性好 钻石恒久远，一颗永流传 《迷人的材料》 钻石并不久远，至少在地表上无法达到永恒。它的同胞兄弟石墨其实更稳定，钻石最终都会变成石墨。 ①石墨中碳原子均采取sp2杂化，形成平面六元并环结构 ②石墨中碳原子与碳碳键个数比为2︰3. 金刚石碳原子均采取sp3杂化，形成三维骨架结构 金刚石中碳原子与碳碳键个数比为1︰2。 ③质量相同的金刚石与石墨，两者碳原子的个数比为1︰1 两者碳碳键的个数比为4︰3 石墨 C：6×1/3=2 C-C键：6×1/2=3 思考： 金刚石和石墨相比，谁的熔沸点更高？原因是什么？ 氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定 相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超 硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法,正确的是(　　) A.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大 B.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 C.两种晶体中存在的作用力均为共价键 D.两种晶体均为分子晶体 B $