鲁科版选修3 金属晶体与离子晶体 学案.doc

第2节金属晶体与离子晶体课堂合作探究问题导学一、金属晶体活动与探究1(1)金属导电与离子晶体熔化或溶于水后导电的原理相同吗？(2)导热是能量传递的一种形式，它必然是物质运动的结果，那么金属晶体导热过程中电子气中的自由电子担当什么角色？(3)请你解释为什么大多数金属具有延展性？(4)金属晶体的熔点变化差别很大。为什么hg熔点低，在常温下为液态，而fe等金属熔点高，常温下为固态？(5)为什么绝大多数金属晶体呈现银灰色以至银白色光泽，而金属粉末常呈暗灰色或黑色？迁移与应用要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔沸点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数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的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的d金属镁的硬度小于金属钙的1金属的导电性随温度的升高而降低。2由金属晶体的结构特征分析，应注意：(1)含金属阳离子的晶体中不一定含阴离子。(2)含阳离子的晶体中不一定含离子键。二、离子晶体活动与探究2(1)观察下图，计算nacl、cscl和caf2晶胞中阴阳离子的个数比。并分析所得数据，探究离子晶体的化学式与其晶胞中阴阳离子的个数关系。(2)观察(1)中的cscl、nacl的阳离子和阴离子的比例都是11，同属ab型离子晶体。数一数这两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？并填表。离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数naclcscl(3)利用表1相关数据计算表2阴阳离子半径之比，并填表；讨论什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？表1离子nacscl离子半径/pm95169181表2naclcsclr/rr/rc.n.6c.n.8(4)为什么离子晶体不导电，而离子化合物熔融或溶于水时能导电？(5)为什么离子晶体一般硬而脆并且无延展性？迁移与应用离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电作用力，静电作用力大则熔点高，作用力小则反之。试根据你学过的物理知识，判断kcl、nacl、cao、bao四种晶体熔点的高低顺序可能是()akclnaclbaocaobnaclkclcaobaoccaobaonaclkcldcaobaokclnacl影响离子晶体结构的因素：1几何因素：由于r/r值的不同，使得晶体中离子的配位数不同，因此晶体中正负离子的半径比(r/r)是决定离子晶体结构的重要因素。2电荷因素：由于正负离子电荷数不同，正负离子的个数必定不同，正负离子的配位数就会不同，因此正负离子的电荷数之比是决定离子晶体结构的重要因素。当堂检测1下列性质适合于离子晶体的是()a熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电b熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电c能溶于cs2，熔点112.8 ，沸点444.6 d熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm32下列图像是从nacl或cscl晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于nacl晶体结构的图像是()a图(1)和图(3) b图(2)和图(3)c只有图(1) d图(1)和图(4)3下列关于金属晶体的叙述正确的是()a常温下，金属单质都以金属晶体形式存在b金属离子与自由电子之间有强烈的相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失c钙的熔点低于钾d温度越高，金属的导电性越好4关于金属晶体的六方最密堆积的结构型式的叙述正确的是()a晶胞是六棱柱b晶胞是六面体c每个晶胞中含4个原子d每个晶胞中含17个原子5为了确定sbcl3、sbcl5、sncl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是()a观察常温下的状态，sbcl5是苍黄色液体，sncl4为无色液体。结论：sbcl5和sncl4都是离子化合物b测定sbcl3、sbcl5、sncl4的熔点依次为73.5 、2.8 、33 。结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都不是离子化合物c将sbcl3、sbcl5、sncl4溶解于水中，滴入硝酸酸化的agno3溶液，产生白色沉淀。结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都是离子化合物d测定sbcl3、sbcl5、sncl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都是离子化合物6naf、nai、mgo均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是()物质nafnaimgo离子电荷数112离子间距/1010 m2.313.182.10abcd答案：课堂合作探究【问题导学】活动与探究1：(1)答案：金属导电的带电微粒是电子，离子晶体熔化或溶于水后导电的微粒是阳离子和阴离子。金属导电过程不生成新物质，属于物理变化，而电解质导电的同时要在阴阳两极生成新物质，属于化学变化，故二者导电本质是不同的。(2)答案：金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。(3)答案：大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。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，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，所以在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。因此，金属都有良好的延展性。(4)答案：这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力(金属键)不同造成的。金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。(5)答案：由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。迁移与应用：c解析：影响金属晶体熔沸点的是金属键。镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷数少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔沸点和硬度都小；从li到cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔沸点和硬度都逐渐减小；因离子的半径小而所带电荷数多，使金属铝比金属钠的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔沸点和硬度都大；因离子的半径小而所带电荷数相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔沸点和硬度都大。活动与探究2：(1)答案：nacl晶胞中，阴阳离子的个数比：11。cscl晶胞中，阴阳离子个数比：11。caf2晶胞中，阴阳离子个数比：21。结论：离子晶体的化学式中阴阳离子数目之比等于晶胞中阴阳离子的个数比。(2)答案：6688(3)答案：nacl：r/r0.52；cscl：r/r0.93。结论：晶体中正负离子的半径比(r/r)是决定离子晶体结构的重要因素。(4)答案：由于离子晶体中离子键作用较强，离子晶体不能自由移动，即晶体中无自由移动离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴阳离子获得足够能量克服了离子间相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴阳离子定向移动而导电。(5)答案：离子晶体中，由于离子键的强烈作用，离子晶体表现出较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎，所以离子晶体不宜进行机械加工。离子晶体中阴阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。迁移与应用：c解析：离子晶体中，离子键越强，晶体熔沸点越高。而离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强。ca2、o2、ba2都带2个电荷；na、cl、k只带1个电荷，r(ca2)r(ba2)，r(na)r(k)，故熔点：caobaonaclkcl。【当堂检测】1a2d3b解析：a项，汞在常温下为液态；c项，由于原子半径r(ca)r(k)且价电子数cak，所以金属键cak，故熔点cak。4b解