3.3金属晶体 离子晶体 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

新人教版·化学选择性必修二 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 新课导入 铁 铜 金 钛 铂 汞 金属有哪些物理通性呢？ 金属光泽、导电性、导热性、延展性 等 新课讲授 任务一：金属键 金属阳离子和自由电子之间强烈的静电作用。 无方向性和饱和性，电子可以在金属中自由移动 二、金属键： 金属原子的价电子较少,容易失去电子成为金属阳离子,金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 一、“电子气理论”: 三、 金属晶体： 金属阳离子与自由电子通过金属键形成的晶体。 常温下，汞是液体，其他金属都是晶体，金属单质或合金属于金属晶体(除了锗、灰锡属于共价晶体)。 新课讲授 任务一：金属键 四、影响因素： 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 金属离子半径越小，价电子数越多，金属键越强 金属晶体熔、沸点越高，硬度越大 Li→K：价电子数相同，离子半径逐渐增大，金属键减弱，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，熔沸点升高 金属键的强度差别很大。钨是熔点最高的金属，铬是硬度最大的金属，钠的熔点较低、硬度较小。 新课讲授 任务二：电子气理论解释金属的性质 延展性最好的金属是金，一两黄金，压成金箔可覆盖两个篮球场。 1、金属或合金的延展性好： 金属受到外力作用时，晶体中各原子层就会发生相对滑动，但不改变原来的排列方式。 在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠的润滑剂作用。 向金属中掺入不同金属或非金属原子时，得到的合金延展性变差、熔点变低、硬度增大 新课讲授 任务三：电子气理论解释金属的性质 2、金属或合金有良好的导热性： 当金属的某一端在受热时，其附近内部的自由电子做剧烈的无序运动，从而与金属阳离子发生碰撞。碰撞过程中引起两者能量上的交换，能量高的自由电子将自己的能量传递给金属阳离子。 3、金属或合金有良好的导电性： 金属晶体内部存在自由电子，在电场作用下，电子定向移动而导电。 外加电场 新课讲授 任务三：电子气理论解释金属的性质 5、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。 金属晶体中的自由电子吸收可见光之后，跃迁到能量高的能级，电子由较高能级跃迁回较低能级时，能量以可见光的形式释放。所以，金属一般具有银白色光泽。 某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色。 4、金属或合金大都有特殊的金属光泽： 新课讲授 任务三：金属晶体晶胞结构 晶胞特征： 1. 层状堆积 新课讲授 任务三：金属晶体晶胞结构 1 2 3 4 5 6 ①晶胞内原子数 1 ②配位数 6 2. 简单立方密堆积（钋Po） ③假设原子半径为a，晶胞边长为l， l=2a ④晶胞密度ρ=______________ 新课讲授 任务三：金属晶体晶胞结构 3. 体心立方密堆积（Li、Na、K、Fe） 2 8 ①晶胞内原子数 ②配位数 ③假设原子半径为a，晶胞边长为l， l=4a ④晶胞密度ρ=______________ 新课讲授 任务三：金属晶体晶胞结构 4. 面心立方最密堆积（Cu、Ag、Au） 4 12 ①晶胞内原子数 ②配位数 ③假设原子半径为a，晶胞边长为l， l=4a ④晶胞密度ρ=______________ 新课讲授 任务三：金属晶体晶胞结构 5. 六方最密堆积（Mg、Zn、Ti） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 12 ①晶胞内原子数 ②配位数 新课讲授 任务一：离子键 阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。 静电引力和斥力 4.特征： 离子键没有方向性和饱和性。 1. 本质： 一般，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强 3.影响因素： 2. 成键粒子： 离子晶体熔、沸点越高，硬度越大 阴、阳离子通过离子键结合的晶体。 5、离子晶体： 无分子存在。 离子化合物都是离子晶体。 新课讲授 任务五：常见离子晶体的结构 Cl− Na+ （2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数： Na＋： Cl－： （1）钠离子和氯离子在晶胞中的位置： 钠离子：体心和棱中点; 氯离子：面心和顶点 或者交换位置 （离子半径大小） 4 4 1. NaCl晶体： 新课讲授 任务五：常见离子晶体的结构 （3）每个Na＋周围与之距离最近的Cl－有___个。即Na+的配位数为：___； 每个Cl－周围与之距离最近的Na＋有___个。即Cl-的配位数为：___； 6 6 6 6 钠离子所处的环境 氯离子所处的环境 Cl－ Na＋ Na+周围紧邻的Na+数： Cl-周围紧邻的Cl-数： 。 12 12 1. NaCl晶体： 新课讲授 任务五：常见离子晶体的结构 2. CsCl晶体： ①晶体堆积方式属于 ，Cs+位于 ，Cl-位于 。 ②CsCl晶胞中包含有 个Cs+ 个Cl-。 1 1 ③Cs+的配位数 个，Cl- 的配位数 个 ④Cs+周围最近的Cs+数 个，Cl-周围最近的Cl-数 个。 8 8 6 6 体心立方 体心 顶点 新课讲授 任务五：常见离子晶体的结构 3.CaF2晶体: Ca2+ F- （1） 粒子位置： （2）晶胞中的离子数： 个Ca2+， 个F- Ca2+位于顶点和面心 F-位于立方体内 4 8 8 (3) Ca2+的配位数 ，F- 的配位数 4 思考与讨论 NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。 Na＋、Cs＋所带电荷一样，但Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中离子键强于CsCl中离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。 离子晶体的熔点是否都较高？分析下表中的数据，能得出什么结论？ 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 从表中数据可知，离子晶体的熔点差异也较大； 从表中还发现，大量离子晶体中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( H2O、NH3等)。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。 请根据表格分析，离子晶体的熔点与哪些因素有关？ 根据数据，你能总结出什么规律？ 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 离子键强弱 熔点 影响 离子半径、所带电荷 影响 思考与讨论 请根据表格分析，离子晶体的熔点与哪些因素有关？ 根据数据，你能总结出什么规律？ 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 耐火材料 离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔点就越高，硬度也越大。 思考与讨论 实际上，大量离子晶体中的阴离子或阳离子不是单原子离子。 化合物 熔点/℃ NH4NO3 169.6 Ca(H2PO4)2 109 CH3COOCs 194 C2H5NH3NO3 12 有些离子组成的物质在常温下甚至以液态形式存在。 拓展视野 CuSO4 · 5H2O 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 离子液体:熔点低、稳定性强、是优良的绿色溶剂等优点 KAl (SO4 )2· 12H2O 有的还存在电中性分子( H2O、NH3等)。 思考与讨论 【思考】结合下列数据，总结影响离子晶体熔点的因素。 【思考】“离子晶体仅由阴、阳离子组成，作用力只有离子键”这种说法对吗？ 还存在电中性分子 还存在配位键、共价键、氢键 思考与讨论 晶体类型 金属晶体 离子晶体 分子晶体 共价晶体 构成微粒 物质类别 物理性质 决定熔沸点高低的因素 导电性 金属阳离子、 自由电子 阴、阳离子 分子 原子 金属单质、合金 非金属氢化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、酸、大多数有机物 某些单质如硅、锗等，某些非金属化合物如二氧化硅、碳化硅等 硬度和密度较大，熔沸点较高 硬度和密度较大，熔沸点较高 硬度和密度较小，熔沸点较低 硬度和密度大， 熔沸点高 金属键强弱 离子键强弱 范德华力（或氢键）的强弱 共价键的强弱 固态、熔融均可导电 熔融或溶于水能导电 某些溶于水能导电 不导电（硅、锗是 半导体） 强碱、活泼金属 氧化物、大部分盐 总结对比 【思考】Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是？ TiF4是离子晶体，其他三种卤化物是分子晶体 组成离子晶体的微粒间的作用力是离子键，组成分子晶体的微粒间的作用力是分子间作用力，离子键的作用力比分子间作用力大，因此TiF4的熔点高于其他三种卤化物 TiCl4、TiBr4、TiI4的相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，因此自TiCl4至TiI4熔点依次升高 思考与讨论 练一练 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- $