2024-2025学年新教材高中化学第3章晶体结构与性质第3节金属晶体与离子晶体第1课时金属键与金属晶体离子晶体课件新人教版选择性必修2

第三节金属晶体与离子晶体第一课时金属键与金属晶体离子晶体素养目标学习要点1.结合常见的离子化合物和金属单质的实例,认识这些物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.借助离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点,预测物质的性质,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。一个理论:电子气理论。两个特征:金属晶体和离子晶体。两种影响因素:金属的强弱、离子键的强弱。知识点一金属键与金属晶体基础落实•必备知识全过关知识点一金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体1.金属键

金属键本质上是一种电性作用,既没有方向性也没有饱和性金属阳离子

自由电子(“电子气”)价电子

电子气

金属单质2.金属键的强弱及其对金属性质的影响

小多高大3.金属晶体

金属晶体中含有阳离子,但是没有阴离子(1)概念:原子间以

结合形成的晶体。

(2)用“电子气”理论解释金属的性质金属键

相对滑动

电子气

定向移动

原来的排列方式

深度思考1.金属受外力作用时常发生变形而不易折断,是由于该金属原子间有较强的作用吗?2.合金的延展性比纯金属差,硬度比纯金属大,原因是什么?提示

不是。金属受外力作用发生变形而不易折断,是因为金属晶体中各层发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式。提示

合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,相当于填补了金属阳离子之间的空隙,所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱,硬度比纯金属大。正误判断(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(

)提示

在金属晶体中只有阳离子和自由电子,不存在阴离子。(2)金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高。(

)提示

金属晶体的熔点差异很大,如钨熔点很高,超过3

000

℃,有的则很低,如钠。(3)金属晶体的构成粒子为金属原子。(

)提示

金属晶体由金属阳离子与自由电子构成。(4)金属在拉成丝或者压成薄片的过程中,没有破坏金属键。(

)(5)由单质组成且在固态时能导电的晶体不一定是金属晶体。(

)提示

晶体硅能导电,但不是金属晶体。×××√√重难突破•能力素养全提升探究角度1

金属键与金属晶体例1下列关于金属键的叙述不正确的是(

)A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,也是一种电性作用B.金属键可以看作许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性C.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动B解析

金属键与离子键的实质类似,都属于电性作用,A正确;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用,自由电子为整个金属的所有阳离子所共有,所以金属键没有方向性和饱和性,而共价键有方向性和饱和性,B错误,C正确;自由电子在金属中自由运动,为整个金属的所有阳离子所共有,所以构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动,D正确。归纳总结金属晶体的结构

[对点训练1]下列有关金属键的叙述正确的是(

)A.金属键有饱和性和方向性B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C.金属键中的自由电子属于整块金属D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键无关C解析

金属键不是存在于相邻原子之间的作用力,而是属于整块金属,因此没有方向性和饱和性,故A错误;金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用,包括静电吸引和排斥作用,故B错误;金属中的电子可以在整块金属中自由移动,金属键中的自由电子属于整块金属,故C正确;金属键的强弱决定金属的熔、沸点等物理性质,故D错误。探究角度2

金属晶体的性质例2关于金属性质和原因的描述不正确的是(

)A.金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把部分能量以光的形式释放出来B.金属具有良好的导电性,是因为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形成电流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原子发生碰撞,传递能量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通过破坏金属键以达到相对滑动D解析

金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后,发生跃迁,成为高能态,然后又会回到低能态,把多余的能量以可见光的形式释放出来,故A正确;金属内部有自由电子,可在外加电场作用下发生定向移动,故B正确;自由电子受热后运动速率增大,与金属原子碰撞频率增大,传递了能量,故金属有良好的导热性,故C正确;当金属晶体受到外力作用时,晶体中的各原子层发生相对滑动而不断裂金属键,所以表现出良好的延展性,故D错误。【变式设问】(1)金属在常温下都是晶体吗?(2)根据规律判断下列金属的熔点高低。①Li、Na、K、Rb、Cs:

。

②Na、Mg、Al:

。

提示

不是,如汞。

Li>Na>K>Rb>CsNa<Mg<Al提示

同类型金属晶体,金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷决定,阳离子半径越小,所带电荷越多,相互作用力就越大,熔点就越高。归纳总结温度升高,金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强,金属导电能力减弱;电解质溶液中,阴、阳离子随溶液温度升高,运动速率加快,导电能力增强。金属晶体熔点的判断:金属键越强,熔点越高。①同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔点升高。②同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔点降低。③合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低。④金属晶体熔点差别很大,如钠的熔点为97.8

℃,而铁的熔点则高达1

535

℃。[对点训练2]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.金属镁的硬度大于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C.金属镁的熔点大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙C解析

镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,熔、沸点和硬度都比金属铝小;从Li到Cs,离子的半径是逐渐增大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔、沸点和硬度都逐渐减小;因镁离子的半径小且所带电荷多,使金属镁比金属钠的金属键强,所以金属镁的熔、沸点和硬度都比金属钠大;因镁离子的半径小而所带电荷与钙离子相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁的熔、沸点和硬度都比金属钙大。知识点二离子晶体基础落实•必备知识全过关知识点二离子晶体1.定义由

和

通过

结合而成的晶体。

2.结构特点(1)构成微粒:

和

。

(2)微粒间的作用力:

。

3.性质熔点硬度导电性

不导电,但在

或

时导电

阳离子

阴离子

离子键

阳离子

阴离子

离子键

较高

较大

熔融状态

溶于水

4.常见离子晶体的结构类型

离子晶体晶胞阴离子周围距离最近且相等的阳离子数阳离子周围距离最近且相等的阴离子数晶胞均摊离子数目NaCl

Na+数目

Cl-数目

CsCl

Cs+数目

Cl-数目

66448811教材拓展NaCl晶体中阴、阳离子的配位数CsCl晶体中阴、阳离子的配位数

深度思考NaCl晶体和CsCl晶体,哪一种晶体的熔点高?提示

NaCl晶体。NaCl晶体和CsCl晶体均为离子晶体且离子所带电荷相同,但Na+半径小于Cs+,随着离子半径的增大,离子键减弱,熔点逐渐降低。重难突破•能力素养全提升探究角度1

离子晶体的特征例1下列说法不正确的是(

)A.离子晶体可能全部由非金属元素组成B.离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键C.金属元素与非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体D.熔化后能导电的晶体一定是离子晶体D解析

离子晶体中不一定含有金属离子,如氯化铵晶体,选项A正确;离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键,如铵盐、NaOH、Na2O2等离子晶体中存在离子键和共价键,选项B正确;金属与非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3为分子晶体,选项C正确;熔融状态下能导电的晶体可能是金属晶体或离子晶体,选项D不正确。易错提醒离子晶体的易错知识小结(1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比,为化学式,不是分子式。(2)离子晶体中,每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的,不是任意的。[对点训练1]关于离子晶体的下列说法正确的是(

)①离子晶体中的组成微粒是阴、阳离子②离子晶体中微粒间的作用是离子键③离子晶体中微粒间只存在异性电荷的互相吸引④离子晶体中只存在离子键A.只有①②

B.只有①③C.只有②③

D.只有③④A探究角度2

离子晶体的性质比较例2下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(

)A.离子键:NaF>NaCl>NaBrB.硬度:MgO>CaO>BaOC.熔点:NaF>MgF2>AlF3D.1个阴离子周围等距离且最近的阳离子数:CsCl>NaClC解析

离子半径Br->Cl->F-,离子半径越小,所带电荷数越大,离子键越强,故A正确;原子半径Ba>Ca>Mg,原子半径越大,键能越小,硬度越小,故B正确;离子半径Na+>Mg2+>Al3+,离子半径越小,所带电荷越多,则熔点越高,故C错误;CsCl晶胞中1个Cl-周围有8个Cs+,NaCl晶胞中1个Cl-周围有6个Na+,故D正确。思维建模解答有关离子晶体性质比较问题的思维流程

[对点训练2]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解析

离子晶体中含有离子键,离子键在熔融状态下被破坏,电离出自由移动的阴、阳离子,所以离子晶体在熔融状态下能够导电,这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。[对点训练3]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与SnCl4均为液体。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溶于水中,滴入HNO3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B解析

离子化合物一般熔、沸点较高,熔化后可导电;分子晶体溶于水后也可发生电离而导电,如HCl等,同样也可电离产生Cl-,能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D都不可靠。归纳总结离子晶体的判断凡是离子化合物形成的晶体即为离子晶体。(1)根据物质的分类大多数盐(包括铵盐)、强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)、部分氢化物(如NaH)、部分硫化物等都是离子晶体。(2)根据物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、沸点,难挥发,硬而脆;固体不导电,但熔融状态或溶于水时能导电,大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。探究角度3

离子晶体的结构分析例3NaCl晶体模型如图所示。对于氯化钠晶体,下列描述正确的是(

)A.相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和B.与氯化铯晶体结构相同C.每个Na+周围与它距离最近且相等的Cl-共有6个D.每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有4个C解析

相邻的阴、阳离子核间距不等于阴、阳离子半径之和,A错误;氯化铯晶体结构呈体心立方堆积,B错误;氯化钠晶体中以Na+为中心向三维方向伸展,有6个Cl-与其距离最近且相等,C正确;图中位于晶胞中心的Na+实际上共有3个平面通过它,通过中心Na+的每个平面都有4个Na+位于平面的四角,这4个Na+与中心Na+距离最近且距离相等,所以在NaCl晶体中,每个Na+周围与它距离最近且距离相等的Na+共有12个,D错误。[对点训练4]某离子晶体的晶体结构示意图如图,晶体中氧的化合价可看作部分为0价,部分为-2价。则下列说法错误的是(

)A.晶体中与每个A+距离最近的A+有12个B.晶体中,阴离子与阳离子个数之比为1∶1C.该离子晶体化学式为A2O2D.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3∶1C解析

选取一个A+为研究对象,结合题图知,每个A+周围距离最近的A+有12个,故A正确;根据题图知,每个A+周围有6个

,每个

周围有6个A+,所以该晶体中,阴离子与阳离子个数之比为1∶1,该离子晶体的化学式为AO2,故B正确,C错误;晶胞中A+与

个数分别为4、4,所以晶胞中共有8个氧原子,根据电荷守恒,-2价O原子数目为2,所以0价氧原子数目为8-2=6,所以晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3∶1,故D正确。学以致用·随堂检测全达标123456题组1金属键的理解1.如图是金属晶体的“电子气”理论示意图。用该理论解释金属导电的原因是(

)A.金属能导电是因为含有金属阳离子B.金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动C.金属能导电是因为含有的电子做无规则运动D.金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用B解析

“电子气”理论可以很好地解释金属的一些性质,如金属的导电、导热、延展性等。金属中含有金属阳离子和自由电子,在外加电场的作用下,自由电子定向移动形成电流。123456题组2离子键的理解2.下列说法不正确的是(

)A.离子键没有方向性和饱和性,而共价键有方向性和饱和性B.并不是只有活泼的金属原子和非金属原子化合才形成离子键C.离子键的实质是静电作用D.静电作用只有引力D解析

静电作用包括阴、阳离子间的静电吸引力及电子之间、原子核之间的静电排斥力,D错误。1234563.Al2O3的下列性质能用离子键键能解释的是(

)A.Al2O3可用作耐火材料B.固态时不导电,熔融时能导电C.Al2O3是两性氧化物D.晶体Al2O3可以做宝石A解析

Al2O3中Al3+和O2-所带电荷都比较多,半径又都很小,因此晶格能很大,熔、沸点很高,可以用作耐火材料,能用晶格能解释