《金属晶体与离子晶体》课件

《金属晶体与离子晶体》素养目标学法指导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2．知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的3．借助离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点1.认识各晶体可采取对比的方法，判断出不同类的晶体构成微粒、微粒间的作用与物质性质的内在关系2．每一类晶体的认识，可以先认识代表物质的结构特点，再推广到同类晶体知识导图

课前·新知导学金属键与金属晶体1．金属键金属阳离子自由电子(电子气)

价层电子电子气2．金属晶体的性质①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____________，但___________不变，金属原子与自由电子形成的电子气没有被破坏，所以金属有良好的延展性。②导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的“____________”在电场中____________而形成电流，呈现良好的导电性。③导热性：“电子气”中的自由电子在运动时与金属原子发生________，从而引起两者能量的_______。除金属晶体能导电外，非金属中的石墨也能导电。相对滑动排列方式电子气定向移动碰撞交换含有阳离子的晶体一定含有阴离子吗？微思考【答案】不一定。金属晶体中含有阳离子，但是没有阴离子。判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)金属晶体中的自由电子专属于某个金属离子。 (

)(2)金属键可以看作多个原子共用多个电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。

(

)(3)任何状态下的金属单质都能导电。 (

)(4)金属晶体内部的自由电子来源于价电子。 (

)(5)合金固体也是金属晶体。

(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)√离子晶体1．离子晶体离子晶体是由_________和___________通过_________结合而成的晶体。2．离子晶体的性质离子晶体硬度__________，难于压缩；由固体变为液态或气态时需要破坏较强的_________，熔、沸点较高，难挥发。阴离子阳离子离子键较大离子键3．常见离子晶体的结构类型6

6

4

4

8

8

1

1

含有阴离子的晶体一定含有金属离子吗？微思考【答案】含有阴离子的晶体，一定含有阳离子，但不一定是金属阳离子，如铵盐。判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)离子晶体中只含离子键，一定不含共价键。 (

)(2)离子晶体在任何状态时都能导电。 (

)(3)只要含有离子的晶体一定属于离子晶体。 (

)(4)离子晶体一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体。

(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体四类典型晶体分别是__________晶体、________晶体、__________晶体和__________晶体等，但纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的______________。如：第三周期元素的氧化物。分子氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO2Cl2O7离子键的百分数/%62504133都是________晶体，表明离子键成分的百分数更小共价金属离子过渡晶体分子从表中数据可见，前四种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的__________，也不是纯粹的__________，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，而是离子晶体和共价晶体之间的____________。通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体，如Na2O等；偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体，如Al2O3、SiO2等。离子键共价键过渡晶体2．混合型晶体石墨中的碳原子是________杂化，形成平面________元并环结构，因此石墨晶体是______结构。层内的碳原子通过共价键相连，层间靠____________维系。有一个未参与杂化的2p电子，所有的p轨道相互平行而且______________，使p轨道的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨有类似金属晶体的________性。sp2

六层状范德华力相互重叠导电3．离子液体(1)离子晶体引入___________可降低自己的熔点，在____________________时呈液态的离子化合物叫离子液体。有机基团室温或稍高

于室温

阴、阳离子溶剂电解质石墨既有一定的金属晶体的性质，又有一定的共价晶体的性质，对吗？微思考【答案】对。因为石墨晶体结构中层层之间有自由电子存在，有金属晶体的性质；每层上碳碳之间为共价键，有共价晶体的某些性质。判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)金属在拉成丝或者压成薄片的过程中，金属键遭到了破坏。 (

)(2)金属导电与电解质溶液导电的本质不同。 (

)(3)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。 (

)(4)由金属元素与非金属元素形成的晶体，属于离子晶体。 (

)(5)氧化镁是典型的碱土金属氧化物，严格来说，氧化镁晶体属于过渡晶体。 (

)(6)离子晶体受热熔化时破坏化学键，吸收能量，属于化学变化。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×课堂·素养初培任务一金属键与金属晶体素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析通过对金属晶体的构成微粒、微粒间的作用力的分析，考查学生根据物质组成和性质，从实质上进行认知及预测各类物质所具有的一般性质的能力[情境导入](1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？【答案】不一定。如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，但没有阴离子；但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。(2)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？【答案】不一定。也可能是金属晶体。(3)离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？【答案】不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3晶体是分子晶体。1．金属键强弱的影响因素金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。[深化理解]2．“电子气理论”对金属性质的解释(1)金属的导电性。在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动，从而形成电流，所以金属容易导电，如下图所示：(2)金属的导热性。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，使整块金属达到相同的温度。(3)金属的延展性。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。如下图所示：3．金属键对金属物理性质的影响(1)金属键。①特征：金属键无方向性和饱和性。②金属键对物质性质的影响。a．金属键越强，晶体的熔沸点越高；b．金属键越强，晶体的硬度越大。(2)金属晶体的性质。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。a．同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高；b．同主族金属单质，从上到下熔、沸点降低；c．合金的熔沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低；d．金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液态，而金属钨常温下为固体，熔点很高。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．金属键可以看作是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[典例精练]【答案】B【解析】从构成基本粒子的性质来看，金属键也是一种电性作用，其特征是无方向性和饱和性。自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共用，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但二者又有明显的区别，如金属键无方向性和饱和性等。下列有关金属键的叙述错误的是 (

)A．金属键不同于共价键，没有饱和性和方向性B．金属键中的电子属于整块金属，具有流动性C．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D．金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关【答案】C【解析】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，包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质，如导电性、导热性和延展性等。任务二四类晶体的结构与性质比较素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析通过对四类晶体的构成微粒、微粒间的作用力的分析，考查学生根据物质组成和性质，从实质上进行认知、辨别及预测各类物质所具有的一般性质的能力[情境导入](1)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？【答案】离子晶体中除含有离子键外，可能含有共价键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2SO4中均含离子键和共价键。(2)离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗？【答案】不一定。离子晶体的熔点不一定低于共价晶体。如MgO是离子晶体，SiO2是共价晶体，但MgO的熔点高于SiO2的熔点。(3)碳化硅、二氧化碳、碳酸钠均为含碳化合物，分别属于哪类晶体？三者的熔点由低到高的顺序如何？【答案】碳化硅是共价晶体，二氧化碳是分子晶体，碳酸钠是离子晶体。熔点由低到高的顺序是二氧化碳＜碳酸钠＜碳化硅。1．四类晶体的比较[深化理解]晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体共价晶体定义金属原子通过金属键形成的晶体阴、阳离子通过离子键形成的晶体分子间通过分子间作用力形成的晶体相邻原子间通过共价键结合而形成的立体网状结构的晶体晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体共价晶体

结构基本微粒金属阳离子、自由电子阴离子、阳离子分子原子微粒间作用力金属键离子键范德华力或范德华力与氢键共价键晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体共价晶体物理性质熔、沸点一般较高，但差异大较高较低高硬度一般较大，但差异大较大较小大延展性好，有光泽脆，有光泽差，无光泽差，无光泽导电性固态能导电熔融或溶于水能导电某些溶于水后能导电一般不导电溶解性不溶多数溶于水相似相溶不溶晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体共价晶体熔化时需克服的作用力金属键离子键范德华力或范德华力与氢键共价键物质类别金属单质离子化合物多数的非金属单质和共价化合物少数的非金属单质和共价化合物典例K、Cu、MgNaCl、CsCl、CaF2干冰、冰、碘金刚石、SiO2晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体共价晶体注意事项(1)离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力；(2)只有分子晶体中存在单个分子；(3)①某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点，如MgO(2852℃)＞SiO2(1710℃)；②某些共价晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点，如碱金属熔点较低；③个别金属晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点，如钨(3410℃)＞SiO2(1710℃)；④合金的熔点一般低于其成分金属的熔点2．三种离子晶体的空间结构对比离子晶体NaClCsClCaF2阴离子的配位数684阳离子的配位数688【名师点拨】离子晶体中的“不一定”

(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。(2)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。(3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。(4)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。(5)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，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[典例精练]C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，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【答案】B【解析】离子晶体中含有离子键，离子键是阴、阳离子之间强烈的相互作用，故离子晶体往往有较高的熔点，A错误、B正确；滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，只能说明这些物质溶于水时产生了Cl－，有的共价化合物溶于水时也能产生Cl－(如HCl)，C错误；有些共价化合物的水溶液也能导电，如HCl，D错误。下列说法错误的是

(

)A．离子晶体在熔化状态下能导电B．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子C．共价晶体中一定有非极性共价键D．分子晶体中不一定含有共价键【答案】C【解析】SiO2晶体中只有极性键；稀有气体形成的分子晶体中没有化学键。任务三明矾晶体的制备素养探源核心素养考查途径科学探究与创新意识通过对明矾晶体的制备研究与实践，考查学生根据物质组成和性质，从实质上进行实践的能力[情境导入](1)明矾常用作净水剂，其净水原理是什么？【答案】明矾在水溶液中电离出的铝离子，在水溶液中发生水解反应生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附悬浮物，形成沉淀而把水净化。(2)从明矾溶液中获取明矾晶体方法和注意事项是什么？【答案】方法为将明矾溶液加热浓缩、冷却结晶得明矾晶体。注意事项：明矾晶体带有结晶水，所以不能蒸发结晶，否则蒸发时会失去或者部分失去结晶水。明矾晶体的制备(1)实验仪器：明矾100g木棒两根玻璃杯一个瓷碗一个细线一团硬纸片一张[深化理解](2)实验步骤：①在玻璃杯中放入比室温高10℃～20℃的水，并加入明矾，用木棒搅拌，直到有少量晶体不能再溶解。②待溶液自然冷却到比室温略高3℃～5℃时，把溶液倒入洁净的瓷碗中，用硬纸片盖好，静置一夜。③从碗中选取2～3粒形状完整的小晶体作为晶核。将所选的晶核用细线轻轻系好。④把明矾溶液倒入玻璃杯中，向溶液中补充适量明矾，使其成为比室温高10～15℃的饱和溶液。待其自然冷却到比室温略高3～5℃时，把小晶体悬挂在玻璃杯中央，注意不要使晶核接触杯壁。用硬纸片盖好玻璃杯，静置过夜。⑤每天把已形成的小晶体轻轻取出，重复第④项操作，直到晶体长到一定大小。

(3)实验记录：时间第一天第二天第三天现象晶核没有太大变化，其他粉末沉到杯底，细线上沾有少许白色粉末晶核略微变大，包裹住绑着晶核的细线，其他粉末沉至杯底，细线上有更多白色粉末晶体明显变大，略呈八面体；其他粉末沉在杯底，变硬；细线上有许多小晶体；玻璃杯上附有明矾，呈六方板状(4)实验结论：将明矾溶于水，当溶液达到饱和状态时，就能析出明矾晶体。兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下：[典例精练]已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。温度/℃010203040608090溶解度/g3.003.995.908.3911.724.871.0109请回答：(1)步骤Ⅰ中的化学方程式____________________。(2)步骤Ⅲ，下列操作合理的是________。A．坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧B．为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重C．若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳D．坩埚取下后放在石棉网上冷却待用E．为确保称量准确，灼烧后应趁热称重(3)步骤Ⅳ，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序________。①迅速降至室温②用玻璃棒摩擦器壁③配制90℃的明矾饱和溶液④自