金属晶体与离子晶体课件高二上学期化学人教版选择性必修2

第三节

金属晶体与离子晶体第1课时金属晶体与离子晶体新人教版

化学

选择性必修2

物质结构与性质第三章晶体结构与性质01.金属键与金属晶体知识导航02.离子晶体观察金属置换反应中金属的生长过程，可知：金属具有较为规则的几何外形，是一种晶体，我们称其为金属晶体。金属键与金属晶体01探·知识奥秘1.金属晶体金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体，在金属晶体中，原子之间以金属键相互结合。

一、金属键与金属晶体Ti1.电子气理论一、金属键与金属晶体由于金属原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子；金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起，这些电子又称为自由电子。金属晶体的电子气理论示意图“”问题思考请你思考！铜晶体中，只有铜原子吗？探·知识奥秘2.金属键及其实质

一、金属键与金属晶体＋＋＋＋＋价电子脱落遍布整块晶体“电子气”任务一金属键与金属晶体一、金属键1、概念：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。金属阳离子和自由电子2、成键粒子：3、本质：4、特征：3.金属键的存在：存在于金属单质和合金中电子气理论——静电作用。无方向性和饱和性。任务一金属键与金属晶体二、金属晶体1、概念：由金属键结合形成的晶体。2、构成微粒：金属阳离子和自由电子。3、粒子间作用力：金属键。金属（除汞外）在常温下都是晶体，包括纯金属和合金注意：金属晶体中的作用力是金属键，既影响化学性质稳定性，又影响物理性质。金属晶体“电子气理论”解释金属的通性一、金属键与金属晶体金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动，形成电流，使金属具有良好的导电性。导电性：+++++++++++++++---------------外加电场+-+++-+++++++++++-------------虽然金属晶体的熔沸点和硬度差异相对较大，但一般都具有良好的导电、导热和延展性能，具有金属光泽。“”问题思考请你思考！为什么金属的电导率随温度升高而降低？加热时，金属阳离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，因而金属的电阻随温度升高而增大。任务一金属键与金属晶体当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递给金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，因此金属具有导热性。【问题3】为什么金属晶体具有导热性？“电子气理论”解释金属的通性延展性：一、金属键与金属晶体受外力各原子层相对滑动，排列方式不变，金属键发生形变但不会断裂，电子气起“润滑剂”作用，故有良好的延展性。“”问题思考请你思考！合金的延展性为什么发生变化？钢当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。“电子气理论”解释金属的通性一、金属键与金属晶体具有金属光泽：

由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色“”问题思考请你思考！对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，晶体的熔沸点与哪些因素有关？元素3Li(锂)11Na(钠)19K(钾)MgAl离子半径/pm761021387253.5价电子数11123熔点/℃180.597.7263.65651660沸点/℃134788375911072324Li-K：价电子数相同，离子半径逐渐增大，金属键作用减弱，则熔沸点降低。

Na-Mg-Al:离子半径依次减小，价电子数增多，金属键增强。一、金属键与金属晶体2.金属键影响金属键强弱因素：金属键的强弱对金属性质的影响：金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越小→金属键越强；价电子数越多→金属键越强金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。任务二离子晶体胆矾CuSO4·5H2O萤石CaF2重晶石BaSO4烧碱NaOH下列晶体构成微粒有什么共同点？微粒之间存在哪种相同的作用力？离子晶体02任务二离子晶体一、离子键阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。成键粒子键的本质静电引力和斥力1、特征：离子键没有方向性和饱和性。任务二离子晶体二、离子晶体阴、阳离子通过离子键结合、在空间呈现规则几何外形的晶体。NaCl晶胞NaCl晶体1.概念：无单个分子存在；NaCl不表示分子式。强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐2.常见的离子晶体均为离子化合物1.离子晶体二、离子晶体(1)定义：(2)成键粒子：(3)相互作用：(5)物理性质：(6)类别：

阴、阳离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。阳离子、阴离子之间以离子键结合，有些离子晶体中可能存在共价键、氢键

等。硬度较大，难压缩，质地脆；熔点和沸点较高；大多数易溶于极性溶剂（如H2O），难溶于非极性溶剂。固体不导电，熔融状态或水溶液中能导电。强碱、活泼金属氧化物、绝大部分盐。由阳离子和阴离子相互作用形成的晶体。离子晶体只存在离子键作用力吗？试举例说明。如CuSO4•5H2O中还存在共价键、分子间作用力，有些还有氢键等，但主体是离子键。晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。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)。思考与讨论3.离子晶体是否具有较好的延展性?离子晶体较脆，延展性较差施加外力发生滑动同种电荷相互排斥，使晶面裂开任务二离子晶体每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有___个。即Na+的配位数为：___；每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有___个。即Cl-的配位数为：___；66（1）66它们所围成的空间几何构型是

。正八面体1.NaCl晶体Cl－Na＋（3）Na+周围紧邻的Na+数：

Cl-周围紧邻的Cl-数：

。

1212（2）堆积方式：Cl－：面心立方堆积，Na＋填入八面体空隙，填隙率100%任务二离子晶体2.CsCl晶体①晶体堆积方式属于

，Cs+位于

，Cl-位于

。或者反之，交错排列。②CsCl晶胞中包含有

个Cs+

个Cl-。11

③Cs+的配位数

个，Cl-的配位数

个,它们所围成的空间几何构型是

。

88正方体体心立方体心顶点CsCl晶胞(无隙并置)④Cl-按简单立方堆积方式排列，Cs+离子填在Cl-所成的空隙中。CsCl晶胞评探·知识奥秘

二、离子晶体2.典型的离子晶体晶胞模型⑵CsCl晶体正八面体⑤每个Cs+周围距离最近的Cs+有______个，每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个，66任务二离子晶体3.CaF2晶体①Ca2+位于顶点和面心，F-位于立方体内。Ca2+F-②CaF晶胞中包含有

个Ca2+

个F-。48

③Ca2+的配位数

个，他们所围成的几何构型是

；F-的配位数

个，他

们所围成的几何构型是

。8正方体4正四面体④Ca2+周围最近的Ca2+数

个，F-周围最近的F-数

个。⑤该晶胞中Ca2＋和F－的最近距离为

。126四分之一体对角线Ca2+F-化合物熔点

/℃化合物熔点

/℃CaO2613Na2SO4884CuCl21326Ca2SiO42130NH4NO3169.6Na3PO4340BaSO41580CH3COOCs194LiPF6200分解温度NaNO2270结论：离子晶体的熔点差距也较大离子键的强弱离子半径越小，离子键越强阴、阳离子的电荷数越多，离子键越强原因：【思考与讨论】金属的熔点差异很大，如钨的熔点为3410℃。而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？离子键越强，离子晶体熔沸点越高离子液体形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比C2H5NH3NO3低了158℃!到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。离子液体可用作溶剂。离子液体有良好的导电性，用作原电池的电解质。许多离子液体被用于有机合成的溶剂和催化剂，如合成药物。离子液体在生物化学等科研领域也有广泛应用。探·知识奥秘4.离子液体离子液体有难挥发的优点，可用作溶剂。

二、离子晶体2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液离子液体2.晶体熔沸点的比较课前回顾(1)首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；(2)再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体；(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)；(3)结构类型相同时再根据相应规律进行判断，同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→分子晶体→离子晶体→金属晶体→共价键键能→键长→原子半径；金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；分子间作用力→相对分子质量；理·核心要点金属晶体与离子晶体金属键与金属晶体离子晶体金属晶体金属键及其实质离子晶体典型的离子晶体晶胞模型离子晶体熔点的变化规律离子液体金属键的特征电子气理论解释金属的通性金属晶体性质的变化规律练·课堂练习meiyangyang8602

二、离子晶体1.高温下，超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。如下图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是(

)A．KO2中只存在离子键B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个O2－C．晶体中与每个K＋距离最近的O2－有6个D．晶体中，所有原子之间都以离子键相结合

C练·课堂练习

二、离子晶体2.离子晶体熔点的高低取决于阴、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>KClD练·课堂练习3.金属晶体熔、沸点的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.金属镁的熔点大于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C.金属铝的硬度大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙C练·课堂练习meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangya