高二化学（人教版）教学课件选择性必修二第三章第三节第1课时金属晶体离子晶体

金属晶体与离子晶体第三节学习目标1.知道金属晶体的结构特点,能借助金属晶体模型说明金属晶体的粒子及其粒子间的相互作用,能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。2.知道离子键的特点,能以NaCl和CsCl为例解释典型离子化合物的某些性质,并能举例说明不同离子晶体的熔点差异。学习目标3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合晶体是普遍存在的。4.知道晶体中粒子间的各种相互作用力,比较四种典型晶体的构成粒子、粒子间的相互作用与物质性质的关系。重点难点重点金属晶体的结构特点与性质之间的关系,运用电子气理论解释金属性质。难点金属晶体、过渡晶体和混合型晶体的结构特点和性质。金属晶体离子晶体第1课时目录新知探究（一）金属键与金属晶体新知探究（二）典型离子晶体的结构与性质课时跟踪检测金属键与金属晶体新知探究(一)

1.金属键概念金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用成键粒子金属键的成键粒子是金属阳离子和_________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”,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起特征电子气被所有的金属原子所共用,所以金属键

(填“有”或“没有”)方向性及饱和性自由电子没有影响因素原子半径金属元素的原子半径越小,金属键越强原子价电子数金属元素的价电子数越多,金属键越强对物质性质的影响金属键强弱不同,所以金属的性质差异很大。如金属钠的熔点较低、硬度较小,而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属续表2.金属晶体(1)通性:金属晶体有优良的延展性、导电性和导热性。(2)用“电子气理论”解释金属的性质(3)存在:金属晶体中,除了纯金属,还有大量的合金。[微点拨]

①金属晶体有导电性,但能导电的物质不一定是金属。如石墨有导电性却属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物,也不属于金属。②金属晶体具有金属光泽,当可见光照射到金属表面上时,“自由价电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。题点多维训练1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)含有阳离子的物质,必含有阴离子()(2)金属晶体在外力作用下,各层之间发生相对滑动,金属键被破坏()(3)金属原子半径越小,价电子数越多,金属熔、沸点越高,硬度越大()(4)金属的导电性随温度的升高而降低()(5)电解质溶液的导电性随温度的升高而增强()××√√√2.下列关于金属及金属键的说法不正确的是(

)A.金属键不具有方向性和饱和性B.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D.金属受外力作用变形时,金属阳离子与自由电子间仍保持较强作用,因而具有延展性√解析:金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,不是存在于相邻原子之间的作用力,而是属于整块金属,没有方向性和饱和性,A项正确;这些“自由电子”为所有阳离子所共用,其本质也是电性作用,B项正确;金属中存在金属阳离子和“自由电子”,当给金属通电时,“自由电子”定向移动而导电,C项错误;金属具有良好的延展性,受外力作用变形时,金属阳离子与自由电子间仍保持较强作用,D项正确。3.下列关于金属晶体的叙述正确的是(

)A.用铂金做首饰不能用金属键理论解释B.固态和熔融时易导电,熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体C.Li、Na、K的熔点逐渐升高D.温度越高,金属的导电性越好√解析:A项,用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性,能用金属键理论解释;B项,金属晶体在固态和熔融时能导电,其熔点差异很大,故题设条件下的晶体可能是金属晶体;C项,一般来说,金属中单位体积内自由电子的数目越多,金属元素的原子半径越小,金属键越强,故金属键的强弱顺序为Li>Na>K,其熔点的高低顺序为Li>Na>K;D项,金属的导电性随温度的升高而降低,温度越高,其导电性越差。4.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。由此判断下列说法正确的是(

)A.金属镁的熔点高于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的C.金属镁的硬度小于金属钙D.金属铝的硬度大于金属钠√解析:因为镁离子带2个正电荷,而铝离子带3个正电荷,且铝离子半径小于镁离子,所以镁的金属键比铝弱,所以镁的熔点低于金属铝,故A错误;碱金属都属于金属晶体,从Li到Cs金属阳离子半径增大,对外层电子束缚能力逐渐减弱,金属键逐渐减弱,所以熔、沸点逐渐降低,故B错误;因为镁离子的半径比钙离子小,所以镁的金属键比钙强,则镁的硬度大于金属钙,故C错误;因为铝离子带3个正电荷,而钠离子带1个正电荷,且铝离子半径小于钠离子,所以铝的金属键比钠强,则铝的硬度大于金属钠,故D正确。

4

AuCu3(3)1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示,1183K以上转变为图2所示的基本结构单元。在1183K以下的纯铁晶体中最邻近的铁原子等距离且最近的铁原子数为

;在1183K以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子数为

。

812解析:由图1知,1

183

K以下时,1个铁原子被8个铁原子最邻近包围,由图2知,1

183

K以上时,1个铁原子被12个铁原子最邻近包围。|归纳拓展|金属晶体导电与电解质溶液导电的比较

运动的微粒过程中发生的变化温度的影响金属晶体导电自由电子物理变化升温,导电性减弱电解质溶液导电阴、阳离子化学变化升温,导电性增强新知探究(二)典型离子晶体的结构与性质

1.离子晶体定义由

和阴离子相互作用而形成的晶体成键粒子阳离子和阴离子,实际上,大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子,有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。例如(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O等阳离子相互作用阳离子、阴离子之间以

结合,复杂离子内可能含有

,甚至存在氢键物理性质硬度较大,难于压缩;熔点和沸点较高;固体不导电,但在熔融状态或水溶液中能导电离子键共价键续表2.典型离子晶体晶体类型NaClCsCl晶胞结构特点晶胞中含4个Na+和4个Cl-,1个Na+周围距离相等且最近的6个Cl-和1个Cl-周围距离相等且最近的有

个Na+都形成八面体晶胞中含1个Cs+和1个Cl-,1个Cs+周围距离相等且最近的Cl-有8个;1个Cl-周围距离相等且最近的Cs+有__个,相邻两个晶胞体心的离子与共用面顶角上的离子形成八面体68续表[微点拨]

离子晶体中所谓的“配位数”就是看离该离子最近的“异性”离子的个数。如NaCl晶体中Cl-的配位数是6(即距Cl-最近的Na+有6个)。3.离子晶体的判断利用物质的类别判断金属离子和酸根离子、OH-形成的大多数盐、强碱,活泼金属的氧化物和过氧化物,活泼金属的氢化物(如NaH),活泼金属的硫化物等都是离子晶体利用元素的性质和种类判断一般成键元素的电负性差值大于1.7的物质是离子晶体利用物质的性质判断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题点多维训练1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)含有阴离子的晶体一定含有金属阳离子()(2)离子晶体中只含离子键()(3)含有离子的晶体一定是离子晶体()(4)由金属与非金属形成的晶体,属于离子晶体()××××2.下列性质中,可以较充分说明某晶体是离子晶体的是(

)A.具有高的熔点B.固态不导电,水溶液能导电C.固态导电,可溶于水D.固态不导电,熔融状态能导电√解析:具有较高的熔点的不一定是离子晶体,共价晶体也具有较高的熔点,故A错误;固态不导电,水溶液能导电的不一定是离子晶体,如HCl、NH3等固态不导电,水溶液能导电,是分子晶体,故B错误;离子晶体固态不导电,熔融态导电,离子晶体不一定可溶于水,故C错误;离子晶体固体中离子不能自由移动,所以不能导电,而熔融状态下可以电离出自由移动的离子,所以可以导电,故D正确。3.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>NaCl>CaF2√解析:离子半径:Br->Cl->F-,离子半径越小,所带电荷数越多,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,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+,CaF2晶胞中1个F-周围有4个Ca2+,NaCl晶胞中1个Cl-周围有6个Na+,故D正确。4.如图为NaCl和CsCl的晶体结构,下列说法错误的是(

)A.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同C.NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别是6和8D.NaCl和CsCl中阳离子与阴离子的半径比相同√解析:NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的离子晶体,阴、阳离子个数之比都为1∶1,则都属于AB型的离子晶体,故A、B正确;结合题图可知,NaCl为面心立方结构,钠离子的配位数为6,CsCl为体心立方结构,铯离子的配位数为8,故C正确;NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体,但钠离子半径小于铯离子半径,则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的,故D错误。课时跟踪检测123456789101112131415√1.下列说法中,不正确的是(

)A.金属在常温下不都是固体B.晶体中有阳离子,不一定有阴离子C.镁晶体中1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用D.金属晶体发生形变时,其内部金属离子与“自由电子”之间的相互作用仍然存在1716123456789101112131415解析:金属Hg在常温下为液体,A正确;金属晶体只有阳离子,没有阴离子,B正确;金属中的自由电子,为整个金属共用,C错误;金属晶体形变时,只是金属离子的相对滑动,金属离子与“自由电子”之间的相互作用仍然存在,D正确。1716156789101112131415234√2.下列叙述正确的是(

)A.带相反电荷的离子之间的相互吸引称为离子键B.金属元素和非金属元素化合时不一定形成离子键C.原子最外层只有1个电子的主族元素与卤素所形成的化学键一定是离子键D.非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键1716156789101112131415234

1716156789101112131415234√3.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1716156789101112131415234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。1716156789101112131415234√4.离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子间离子键的强弱,据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是(

)A.KCl>NaCl>BaO>CaOB.NaCl>KCl>CaO>BaOC.CaO>BaO>KCl>NaClD.CaO>BaO>NaCl>KCl1716156789101112131415234

17161567891011121314152345.某复合型氧化物可用于制造航母中的热敏传感器,其晶胞结构如图所示,其中A位于晶胞的顶点,A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时,这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是

(

)1716156789101112131415234A.金属Ca、Sr、Ba的熔点依次升高B.用A、B、O表示的该复合型氧化物晶体的化学式为ABO3C.在制造Fe薄片时,金属键完全断裂D.V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子√1716156789101112131415234

1716156789101112131415234√6.一种离子晶体的晶胞如图所示,其中阳离子A以

表示,阴离子B以

表示。关于该离子晶体的说法正确的是(

)A.阳离子的配位数为8,化学式为ABB.阴离子的配位数为4,化学式为A2BC.每个晶胞中含4个AD.每个A周围有4个与它等距且最近的A1716156789101112131415234

1716156789101112131415234√7.锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是(

)A.氧化锌的熔点低于硫化锌B.该晶胞中Zn2+和S2-数目相等C.晶胞中Zn2+周围最靠近的S2-共有4个D.该晶体属于离子晶体1716156789101112131415234

1716156789101112131415234√8.钡在氧气中燃烧时得到一种晶体,其晶胞的结构如图所示,下列有关说法正确的是(

)A.该晶体属于离子晶体B.晶体的化学式为Ba2O2C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个1716156789101112131415234

17161567891011121314152349.金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中,正确的是(

)1716156789101112131415234A.金属晶体中只有金属阳离子B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用C.图中的①和④可以是从NaCl晶体结构中分割出来的部分结构图D.金属晶体和离子晶体分别存在金属键和离子键等相互作用,很难断裂,因而都具有延展性√1716156789101112131415234解析:金属晶体中含有金属阳离子和自由电子,A错误;金属晶体中的电子属于整个晶体,B错误;由于在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着最近的等距离的6个Cl-,同样每个Cl-周围同时吸引着最近的等距离的6个Na+,图①符合条件,图④中选取其中一个离子,然后沿x、y、z三轴切割得到6个等距离的且最近的带相反电荷的离子,所以其配位数也是6,图④符合条件,C正确;离子晶体没有延展性,易断裂,D错误。1716156789101112131415234√

1716156789101112131415234

1716156789101112131415234

√1716156789101112131415234

171615678910111213141523412.NaCl晶体模型如图所示。(1)在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引

个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着

个Na+,在NaCl晶胞中含有

个Na+、

个Cl-,晶体中每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有

个。

6644121716156789101112131415234解析:在氯化钠晶体中,一个Na+位于晶胞的中心,12个Na+分别位于晶胞的12条棱上,因此一个晶胞中共含有4个Na+;8个Cl-分别位于晶胞的8个顶点上,6个Cl-分别位于晶胞的6个面心上,所以一个晶胞中共含有4个Cl-。题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,每个平面上的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,按相似的方法可推出每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-也共有12个。1716156789101112131415234(2)根据CsCl的晶胞结构分析,CsCl晶体中两个距离最近的Cs+间距离为a,则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为

;每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为

,距离为

;每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为

,距离为

;每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为

。

612

8

81716156789101112131415234

171615678910111213141523413.在离子晶体中,阴、阳离子按一定的规律进行排列,如图甲是NaCl的晶胞结构。在离子晶体中,阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构,它们可以看作是不等径的刚性圆球,并彼此相切,如图乙。已知a为常数。1716156789101112131415234

1∶12.2g·cm-3171615678910111213141523414.现有冰晶石(Na3AlF6)的结构单元如图所示,

位于大立方体顶点和面心,

位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,

是图中

、

中的一种。1716156789101112131415234

离子Na+1716156789101112131415234

1716156789101112131415234

1716156789101112131415234高阶思维训练15.(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3),其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为+4价,La为+3价。下列说法错误的是(

)1716156789101112131415234

√1716156789101112131415234

171615678910111213141523416.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为24K。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是(

)A.Ⅰ为18K金B.Ⅱ中Au的配位数是12C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu<Au-AuD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶116√17156789101112131415234

1617156789101112131415234

161715678910111213141523417.Ⅰ.同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的,试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因:1617A组物质NaClKClCsCl熔点/K10741049918

B组物质NaMgAl熔点/K370922