高中化学 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第2节 第1课时 金属晶体与离子晶体课件 鲁科版选修2-鲁科版高二选修2化学课件

1、第1课时金属晶体与离子晶体1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的晶胞结构,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。知识铺垫必备知识正误判断1.金属常见的物理通性:有金属光泽、良好的导电、导热性、有延展性。2.离子化合物:由阳离子和阴离子构成的化合物。活泼金属(如钠、钾、钙、镁等)与活泼非金属(如氟、氯、氧、硫等)相互化合时,活泼金属失去电子形成带正电荷的阳离子(如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等),活泼非金属得到电子形成带负电荷的阴离子(如F-、Cl-、O2-、S2-等),阳离子

2、和阴离子靠静电作用形成了离子化合物。知识铺垫必备知识正误判断一、金属晶体1.金属晶体的定义及结构特点(1)金属晶体的定义:金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。(2)金属键:金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用。(3)金属键的特点:由于自由电子为整个金属所共有,所以金属键没有饱和性和方向性,从而导致金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间等特点。知识铺垫必备知识正误判断2.常见金属晶体的结构 常见金属Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti结构型式面心立方最密堆积 体心立方堆积六方最密堆积结构示意图知识铺垫必备

3、知识正误判断3.金属的延展性当金属受到外力作用时,晶体中密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动,但密堆积的排列方式不变,而且在滑动过程中“自由电子”能够维系整个金属键的存在,即各层之间始终保持着金属键的作用,因此金属晶体虽然发生了形变但不致断裂,所以金属通常有良好的延性、展性和可塑性。知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】金属在通常状况下都是晶体吗?提示:不都是晶体,如汞。【微思考2】为什么组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时,在空间的排列大都服从紧密堆积原理?提示:因为在金属晶体中,金属键没有方向性和饱和性,因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围,并以密堆积方式降低体系的能量,使

4、晶体变得比较稳定。知识铺垫必备知识正误判断二、离子晶体1.定义及结构特点(1)定义:阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列形成的晶体。(2)结构特点:构成微粒:阴离子和阳离子,离子晶体中不存在单个分子。微粒间的作用力:离子键。知识铺垫必备知识正误判断2.常见的离子晶体 晶胞晶胞中微粒数Na+、Cl-都为4Cs+、Cl-都为1Zn2+、S2-都为4F-为8,Ca2+为4阴、阳离子个数比1 11 11 12 1化学式NaClCsClZnSCaF2符合类型Li、Na、K、Rb的卤化物,AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等BaF2、PbF2、CeO2等知识铺垫必备知识正误判断3.

5、晶格能(1)定义:将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。(2)意义:吸收的能量越多,晶格能越大,表示离子键作用力越强,离子晶体越稳定。晶格能通常取正值,单位:kJmol-1。(3)影响因素:分析下面表格中有关数据,总结规律。晶体离子间距/pm晶格能/(kJmol-1)熔点/NaCl276787801NaBr290736750NaI311686662MgO2053 8902 800知识铺垫必备知识正误判断规律:离子半径越小,离子所带电荷越多,晶格能越大;反之,越小。除此之外,晶格能的大小还与离子晶体的结构类型有关。事实上,离子晶体远比我们想象的要复杂,构成晶体的离子未必都是单

6、原子离子,如 等阳离子,以及 、CH3COO-、苯甲酸根离子( )等阴离子。在由这些离子构成的离子晶体中,随着离子体积的增大,阴、阳离子间的距离增大,离子之间的作用力减弱,晶体的熔点也随之降低。在许多离子化合物的晶体中,微粒之间的相互作用不再是典型的离子键,而存在氢键、范德华力等作用力。这些晶体的熔点远比NaCl等晶体低得多,有些离子构成的物质在常温下甚至以液态形式存在。知识铺垫必备知识正误判断【微思考3】晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系?提示:结构相似的离子晶体,晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,晶体的熔、沸点越高,硬度越大。知识铺垫必备知识正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错

7、误的打“”。1.金属能导电,所以金属晶体是电解质。()2.金属晶体和电解质溶液在导电时均发生化学变化。()3.金属晶体只有还原性,没有氧化性。()4.离子晶体全部为离子化合物。()5.离子晶体中一定含金属阳离子。()6.离子晶体的晶格能越大,熔、沸点越高。()7.NaCl晶体中含阴、阳离子,能导电。()答案:1.2.3.4.5.6.7.探究1探究2素养脉络随堂检测金属晶体的结构与物理性质金属晶体的结构与物理性质问题探究1.影响金属键强弱的因素是什么?提示:金属阳离子的半径大小和“自由电子”数目(或金属阳离子所带电荷数)的多少。2.晶体中,有金属阳离子是否一定有阴离子?提示:不一定,如金属晶体中

8、有金属阳离子,但无阴离子。探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展1.金属物理通性的解释探究1探究2素养脉络随堂检测2.金属晶体熔、沸点的规律(1)同类型的金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷数决定,阳离子半径越小,所带电荷越多,金属键就越强,晶体熔点就越高。例如熔点:LiNaKRbCs,NaMgCsCl,故熔点NaClCsCl。 探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-2(2020山东临朐实验中学高二检测)下列说法中正确的是()A.固态时能导电的晶体一定是金属晶体B.熔融态能导电的晶体一定是离子晶体C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体答案:

9、D解析:石墨晶体不是金属晶体,但固态时也能导电,A错;金属晶体,无论是固态还是熔融态都能导电,B错;CH3COOH的水溶液也能导电,C错;离子晶体是由阴、阳离子构成的,固态时阴、阳离子不能自由移动,不导电,而熔融状态时,离子化合物发生电离产生自由移动的离子,能够导电,D正确。探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-3根据表格数据回答下列有关问题:(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示:NaBrNaClMgO离子的核间距/pm290276205晶格能/(kJmol-1)7873 890NaBr晶体比NaCl晶体晶格能(填“大”或“小”),主要原因是。 MgO晶

10、体比NaCl晶体晶格能大,主要原因是。 NaBr、NaCl和MgO晶体中,熔点最高的是。 探究1探究2素养脉络随堂检测(2)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因: 。 其原因是。 答案:(1)小NaBr的离子核间距比NaCl的大氧化镁晶体中的阴、阳离子所带电荷更多,并且离子的核间距更小MgO(2)高O2-半径小于S2-半径,Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高(3)两者均为离子化合物,且阴、阳离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.(2020山东日照第一中

11、学高二检测)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.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失C.钙的熔、沸点低于钾D.温度越高,金属的导电性越好答案:B解析:A项,Hg在常温下为液态;C项,r(Ca2+)K,故熔、沸点CaK;D项,金属的导电性随温度升高而降低。探究1探究2素养脉络随堂检测2.(2020江苏无锡第一中学高二检测)已知某金属晶体的晶胞结构如图所示,则与该晶胞中任意一个顶点的原子距离相等且最近的原子数为()A.6B.4C.8D.12 答案:D解析:与该晶胞中任意一个顶点的原子距离相等且最近的原子共有12个。探究1探究

12、2素养脉络随堂检测3.(2020天津天华实验中学高二检测)NaF、NaI、MgO均为离子化合物,这三种化合物的熔点高低顺序是()NaFNaIMgOA.B.C.D.答案:B解析:离子化合物的熔点与离子键强弱有关,离子所带电荷越多,离子半径越小,离子键越强,该离子化合物的熔点越高。已知离子半径:Na+Mg2+,I-O2-F-,可知NaI中离子键最弱,因MgO中的离子各带两个单位电荷,故离子键比NaF中的强。探究1探究2素养脉络随堂检测4.同类晶体物质熔点的变化是有规律的,试分析下表所列两组物质熔点呈规律性变化的原因:A组物质NaClKClCsCl熔点(K)1 0741 049918B组物质NaMgAl熔点(K)31