25秋-26春湖北长江作业本 化学人教选择性必修2 12 第三章　第三节　金属晶体与离子晶体课件

现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体第一单元伟大的复兴·中国革命传统作品研习学习任务目标1．了解金属键和金属晶体的概念及特点，学会运用“电子气理论”解释金属的物理性质。2．理解离子晶体的结构特点及物理性质。3．知道离子晶体的晶胞结构。问题式预习一、金属键与金属晶体1．金属键概念__________和________之间存在的较强的相互作用本质金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起金属阳离子自由电子(3)性质：优良的______性、______性、______性。2.金属晶体(1)概念：金属原子通过______形成的晶体。(2)特点：①构成金属晶体的粒子是__________和________；②在金属晶体中，不存在单个分子；③金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围，如图所示。金属键金属阳离子自由电子延展导电导热3．“电子气理论”对金属性质的解释二、离子晶体1．结构特点(1)构成粒子：______和______。(2)主要作用力：______。(3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。2．性质(1)硬度____，难于压缩。(2)熔、沸点____。阳离子阴离子离子键较大较高3．常见离子晶体的空间结构离子晶体NaClCsCl阴离子的配位数____阳离子的配位数____6868阴、阳离子配位数图示晶胞4.离子晶体中的作用力大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在______分子（如H2O、NH3等）。例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在这些离子晶体中还存在____键、__键等。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是______________的作用力。电中性共价氢阴、阳离子之间三、过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体(1)四类典型晶体是指____晶体、____晶体、____晶体和____晶体。(2)过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的百分数/%62504133从上表可知，表中的4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。分子共价金属离子②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如______等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如______、______等。③四类晶体都有过渡型。Na2OAl2O3SiO22．混合型晶体(1)石墨晶体模型(2)石墨晶体结构特点——层状结构①同层内碳原子采取____杂化，以共价键（σ键）结合，形成平面六元并环结构。②层与层之间靠________维系。③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。(3)导电性：石墨有类似____晶体的导电性，且它的导电性只能沿石墨____的方向。sp2范德华力金属平面任务式研习任务一金属晶体的结构和性质活动1含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？提示：不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。活动2纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大变化？提示：金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。活动3影响金属键强弱的因素有哪些？提示：由于金属键是产生在自由电子（带负电）和金属阳离子（带正电）之间的电性作用，所以金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强。由于堆积方式影响空间利用率，所以它也是金属键强弱的影响因素之一。1．下列四种性质的叙述，可能属于金属晶体的是(

)A．由分子间作用力结合而成，熔点低B．固态时或熔融后易导电，熔点在1000℃左右C．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电√B

解析：由分子间作用力结合而成，熔点低，为分子晶体的特点，A错误；固态或熔融后易导电，熔点在1000℃左右，可能为金属晶体，B正确；以共价键结合成三维骨架结构，熔点高，是共价晶体的特点，C错误；固态时不导电，不符合金属晶体的特征，D错误。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，而金属键的强弱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、沸点低，硬度小，A错误；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、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小，B错误；因镁离子的半径比钠离子的小且所带电荷多，所以金属镁比金属钠的金属键强，熔、沸点高，硬度大，C正确；因镁离子的半径比钙离子的小而所带电荷相同，所以金属镁比金属钙的金属键强，熔、沸点高，硬度大，D错误。3．金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞（

），晶胞的棱长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。钠原子的半径r为(

)√4．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等，其晶胞结构如图所示。已知晶胞边长为apm，下列说法不正确的是(

)√5．已知某金属晶体的晶胞结构如图所示，则在该晶胞中所含金属原子的配位数为(

)A．6B．4C．8D．12D

解析：在该晶胞中，与每个顶角的原子距离相等且最近的原子共有12个，因此其配位数为12。√6．金属晶体内部电子气理论图如图所示。电子气理论可以用来解释金属的某些性质。下列说法正确的是(

)A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导C．金属具有良好的延展性是因为在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强、硬度比纯金属小√C

解析：金属能导电是因为金属中自由移动的电子在外加电场作用下定向移动，A错误；金属能导热是因为自由电子和金属阳离子在热的作用下运动加快，相互碰撞增加，从而发生热的传导，B错误；金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但不改变原有的排列方式，自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，使金属不会断裂，C正确；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，使其层与层之间相对滑动变得困难，所以一般情况下，合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大，D错误。7．(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，该合金储氢后的晶胞结构如图所示：1mol镧形成的该合金能储存________mol氢气。(2)镍铜合金具有优良的性能，其晶胞结构如图所示。若晶胞的棱长为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该合金的密度为_______________________。1．金属键的理解(1)金属键无方向性和饱和性：晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。(2)金属键的强弱比较：一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。2．金属晶体的典型性质(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)金属晶体的熔、沸点：金属键越强，晶体的熔、沸点越高。具体规律如下：①同周期金属单质，从左到右（如Na、Mg、Al）熔、沸点升高。②同主族金属单质，从上到下（如碱金属）熔、沸点降低。③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。(3)硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。任务二离子晶体的结构与性质CaF2离子晶体的晶胞结构如图所示：活动1

CaF2晶体中Ca2+的配位数是多少？F－的配位数是多少？已知晶体中晶胞的棱长是bpm，则晶体的密度是多少？（NA为阿伏加德罗常数的值）活动2以下是8种物质的熔点：序号①②③④⑤⑥⑦⑧物质NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO熔点/℃9938017476612852261424301918(1)①～④、⑤～⑧中物质的熔点为什么会逐渐降低？(2)⑤～⑧中物质的熔点远高于①～④中物质的原因是什么？(3)通过上述分析，你能得出影响离子晶体熔点高低的因素有哪些？其影响规律是什么？提示：(1)①～④均为离子晶体且离子所带电荷相同，从F－→I－随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。⑤～⑧均为离子晶体且离子所带电荷相同，从Mg2+→Ba2+随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。(2)①～⑧中的物质均为离子晶体，但⑤～⑧中物质的离子所带电荷多于①～④中物质的离子所带的电荷，离子所带电荷越多，离子键越强，熔点越高。(3)影响离子晶体熔点高低的因素主要有离子所带电荷数及离子半径的大小。其规律是离子所带电荷越多，离子半径越小，离子晶体的熔点越高。√1．下列有关离子晶体的叙述不正确的是(

)A．1mol氯化钠中有6.02×1023个NaCl分子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－共有6个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－A

解析：氯化钠属于离子晶体，不存在NaCl分子，A错误；由NaCl晶胞结构知B、D正确；由CsCl晶胞结构知C正确。2．氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞棱长为apm。下列说法错误的是(

)A．该晶体属于离子晶体B．氧原子与氧原子的最短距离为apmC．锌原子周围等距且最近的锌原子数为12D．该晶胞中含有4个氧原子、4个锌原子√√3．下列关于离子晶体的描述不正确的是(

)A．离子晶体是阳离子和阴离子通过静电吸引力结合而成的晶体B．稳定性：NaF>NaCl>NaBr>NaIC．硬度：CaO>BaOD．在氯化钠晶体中，Na＋和Cl－的配位数均为6A

解析：离子晶体是阳离子和阴离子通过静电作用结合而成的晶体，静电作用包括静电斥力和静电吸引力。4．CeO2的晶胞结构如图所示：(1)Ce的配位数为________。(2)若高温下该晶胞中1个氧原子变为空位，需__________个面心上的Ce由＋4价变为＋3价（顶角上的Ce化合价不变）。答案：(1)8

(2)45．科学家通过X射线证明，MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。(1)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是______________________________________________。(2)已知Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO______（填“<”或“>”）FeO，NiO晶胞中Ni2+周围最近的O2-有________个。(3)已知CaO晶体的密度为ag·cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则CaO晶胞的体积为________cm3。1．离子晶体的结构特点(1)