高中化学第三章晶体下

1、目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、金属键一、金属键1.定义:金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共有,从而把所有的金属原子维系在一起。2.成键微粒是:金属阳离子和自由电子。3.应用:“电子气”理论能很好地解释金属材料良好的延展性、导电性、导热性。目标导航预习导引一二三电解质在熔融状态或溶于水时能导电,这与金属导电的本质是否相同?答案:金属导电依靠的是自由电子,电解质熔融或溶于水后导电依靠的是自由移动的阳、阴离子。金属导电过程不会生成新物质,属物理变化;而电解质导电的同时要在阴、阳两极生成新物质,属化学变化,二者的导电本质是不同的。另外金属的导电能力随温度的升

2、高而减弱,而电解质溶液或熔融状态的电解质的导电能力随温度的升高而增强。目标导航预习导引一二三二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型1.二维空间模型金属原子的二维平面放置有非密置层和密置层两种,其配位数分别为4、6。2.三维空间模型(1)简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆积,形成的晶胞是一个立方体,每个晶胞含1个原子。这种堆积方式空间利用率低,只有金属钋是这种堆积方式。目标导航预习导引一二三(2)体心立方堆积它是另一种非密置层堆积方式,将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。这种堆积方式比简单立方堆积空间利用率高。如碱金属就是这种堆积方式。(3)六方最密堆积和面心立

3、方最密堆积密置层原子按照体心立方堆积的方式堆积时,如果按照ABABABAB的方式堆积时为六方最密堆积,如果按照ABCABCABC的方式堆积时为面心立方最密堆积。这两种堆积方式都是金属的最密堆积,配位数均为12,空间利用率均为74%,但两者得到的晶胞不同。目标导航预习导引一二三晶体的构成粒子采取密堆积有何意义?答案:晶体的构成粒子采取密堆积的形式形成晶体可以提高空间利用率,降低体系能量,整个体系的能量越低,所形成的晶体就越稳定,这是由自然规律所决定的。目标导航预习导引一二三三、石墨三、石墨1.结构特点层状结构(1)同层内,碳原子采用sp2杂化,以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的

4、2p轨道平行且相互重叠,p电子可在整个平面中运动。(2)层与层之间以范德华力相结合。2.晶体类型石墨晶体中,既有共价键,又有金属键和范德华力,属于混合晶体。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一、金属通性一、金属通性金属共同的物理性质:容易导电、导热、有延展性等。1.导电性:金属内部的原子之间的“电子气”的流动是无方向性的,在外加电场的作用下,电子气在电场中定向移动形成电流。2.导热性:电子气中的自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞,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.延展性: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

5、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。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用4.熔、沸点:金属键的强弱与金属阳离子半径、金属阳离子所带电荷有关。金属阳离子半径越小,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。同周期的金属单质,从左到右熔、沸点升高,硬度增大;同主族的金属单质,从上至下熔、沸点降低,硬度减小。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用试分析比较金属键和共价键、离子键的异同点。答案:(1)相同点:三种化学键都是微粒间的电性作用。(2)不同点:

6、共价键是相邻两原子间的共用电子对的相互作用;离子键是原子得失电子形成阴、阳离子,阴、阳离子间产生静电作用;金属键是金属离子与自由电子的静电引力、金属离子之间的电性斥力的综合作用。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用金属的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是()A.易导电B.易导热C.有延展性 D.易锈蚀解析:金属晶体内的自由电子和金属阳离子的作用使得金属具有导电性、导热性、延展性,而部分金属的易锈蚀是因为这些金属较活泼而易被空气氧化所致。答案:D一二知识精要思考探究典题例解迁移应用关于金属性质和原因的描述不正确的是() (导学号52700046)A.金属一般具有银白色光泽,是物理性质,与

7、金属键没有关系B.金属具有良好的导电性,是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流,所以金属易导电C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属离子发生碰撞,传递了能量D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光大部分再反射出来,因而金属一般显银白色光泽;金属导电性是在外加电场作用下,“电子气”中的电子定向移动形成电流;导热性是自由电子受热后,与金属离子发生

8、碰撞,传递了能量;良好的延展性是因为金属晶体中的原子层发生滑动,但金属键未被破坏。答案:A一二知识精要典题例解迁移应用二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型 一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 结合金属晶体的结构和性质,回答以下问题:(1)已知下列金属晶体:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆积方式为:简单立方堆积的是;体心立方堆积的是;六方最密堆积的是;面心立方最密堆积的是。 (2)根据下列叙述,判断一定为金属晶体的是。 A.由分子间作用力形成,熔点很低B.由共价键结合形成网状晶体,熔点很高C.固体有良好的

9、导电性、导热性和延展性一二知识精要典题例解迁移应用解析:(1)简单立方堆积的空间利用率太低,只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中,这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高,多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB方式堆积,面心立方最密堆积按ABCABC方式堆积,采取六方最密堆积的常见金属为Mg、Zn、Ti,采取面心立方最密堆积的常见金属为Cu、Ag、Au。(2)A项属于分子晶体的特点;B项属于原子晶体的特点;而C项是金属的通性。答案:(1)PoNa、K、FeMg、ZnCu、Au(2)C一二知识精要典题例解迁移应用有四种不同堆积方式的金属晶体

10、的晶胞如图所示,有关说法正确的是() (导学号52700047)A.为简单立方堆积为六方最密堆积为体心立方堆积为面心立方最密堆积B.每个晶胞含有的原子数分别为1个2个2个4个C.晶胞中原子的配位数分别为68812D.空间利用率的大小关系为离子晶体分子晶体;金属晶体(除少数外)分子晶体;金属晶体的熔、沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞(常温下是液体)。2.同类型晶体的熔、沸点(1)原子晶体:结构相似,原子半径越小,键长越短,键能越大,熔、沸点越高。如熔点:金刚石碳化硅晶体硅。(2)分子晶体:分子间作用力越强,熔、沸点越高。组成和结构相似的分子晶体:一般相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点

11、越高。如熔点:I2Br2Cl2F2。相对分子质量相同或相近的物质:分子的极性越大,熔、沸点越高。如沸点:CON2。触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三同分异构体之间:一般是支链越多,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷异戊烷新戊烷。若分子间有氢键,则分子间作用力比结构相似的同类晶体大,故熔、沸点较高,如沸点:HFHIHBrHCl。(3)金属晶体:所带电荷越多,金属阳离子半径越小,则金属键越强,熔、沸点越高。如熔点:AlMgNaK。(4)离子晶体:离子所带电荷越多,离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。如熔点:KFKClKBrKI。综上所述,比较物质熔、沸点高低的一般方法步骤是先看晶体类型,再比

12、较分子间作用力的强弱。触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三【例2】 下列物质的熔、沸点高低顺序排列正确的是 ()A.金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅B.CI4CBr4CCl4CF4C.MgOH2ON2O2D.金刚石生铁钠纯铁触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三解析:A项中物质全部为原子晶体,判断其熔、沸点高低可比较其原子半径,它们的原子半径由大到小的顺序为SiCO,键长关系为SiSiSiCSiOCC,故熔、沸点:金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅,A项错误;B项为同种类型的分子晶体,可比较其相对分子质量大小,相对分子质量越大,熔、沸点越高,B项正确;C项中N2与O2为分子晶体,O2的熔、沸点比N

13、2的高,故C项错误;D项,熔、沸点关系为金刚石纯铁生铁钠,合金的熔、沸点一般比组成它的纯金属的熔、沸点低。答案:B触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三迁移训练迁移训练2 下列关于晶体的说法正确的是()(导学号52700052)分子晶体中都存在共价键在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4+和12个O2-相紧邻SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合晶体中分子间作用力越大,分子越稳定氯化钠熔化时离子键被破坏CaTiO3

14、的晶体结构模型A. B.C.D.触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三解析:稀有气体的晶体内不含化学键;金属晶体中含阳离子和自由电子,无阴离子;离子晶体内可能有共价键;SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合;分子的稳定性由共价键的键能决定,与分子间作用力无关。答案:D触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三专题三专题三常见的晶体结构模型常见的晶体结构模型 触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三【例3】 下图

15、表示一个晶胞,该晶胞为正方体,原子(或分子、离子)位于正方体的顶点和面心。试回答下列问题(只需回答一种代表物即可): (导学号52700053)(1)若这是一个分子晶体的晶胞,其代表物质是;(2)若这是一个金属晶体的晶胞,其代表物质是;(3)若这是一个不完整的金刚石晶胞,则晶胞中其他碳原子的数目和位置是;(4)若这是一个不完整的NaCl晶胞,且顶点和面心的实心球表示Na+,则晶胞中Cl-位置是;(5)若这是一个不完整的CaF2晶胞,且已知CaF2中Ca2+的F-配位数为8,则图中实心球表示Ca2+还是F-?答:。 触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三解析:(1)这是一个面心立方结构,如果是一个分子晶体,典型物质就是CO2。(2)如果是金属晶胞,则为面心立方晶胞,金属中的Cu、Ca、Au、Al、Pb、Pt、Ag都是此类。(3)金刚石完整的图示为 ,由此可以看出,其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心。(4)在氯化钠晶体中,每个Na+的周围与之相邻的Cl-有6个,当实心球代表Na+时,Cl-在体心和12条棱的中心。(5)CaF2晶体模型,是立方面心晶胞,钙离子占据立方体的8个顶点和4个面心,而F-占据8个小立方体的体心,故图中的实心球是代表Ca2+。触类旁通合作探究自主预习专题一专题二专题三答案:(1)干冰、碘等(2)铜