2018-2019學年高中化學 第3章 物質的聚集狀態(tài)與物質性質 第2節(jié) 金屬晶體與離子晶體課件 魯科版選修3.ppt

第3章 物質的聚集狀態(tài)與物質性質,第2節(jié) 金屬晶體與離子晶體,1.能用金屬鍵和離子鍵的理論解釋金屬晶體和離子晶體的物理性質。 2.了解金屬晶體的三種原子堆積模型和幾種典型離子晶體的物理性質。 3.了解晶格能的概念和意義。,目標導航,基礎知識導學,重點難點探究,隨堂達標檢測,欄目索引,一、金屬晶體,基礎知識導學,答案,金屬原子,1.概念及物理性質,金屬鍵,金屬陽離子,自由電子,金屬鍵,答案,2.常見金屬晶體的結構型式,6,1,8,2,答案,12,6,12,4,相關視頻,答案,議一議 1.為什么金屬晶體最常見的結構形式具有堆積密度大、原子配位數高、能充分利用空間等特點？,答案由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，從而導致金屬晶體最常見的結構形式具有堆積密度大、原子配位數高、能充分利用空間等特點。,2.金屬在拉成絲或壓成薄片的過程中金屬鍵遭到破壞了嗎？,答案金屬晶體由金屬原子堆積而成，金屬在拉成絲或壓成薄片過程中，層與層之間可以發(fā)生相對滑動，但金屬鍵仍然存在，所以金屬鍵不會斷裂，故金屬具有良好的延展性。,二、離子晶體,答案,1.概念,陽離子和陰離子,離子鍵,陽離子、陰離子,離子鍵,答案,2.常見AB型的離子晶體,6,8,4,答案,4,4,1,1,4,4,答案,3.晶格能,氣化,強,穩(wěn)定,正比,反比,結構型式,高,大,答案,4.物理性質,難溶,不導電,易溶,能導電,答案,議一議 1.離子晶體的化學式代表的是真正的分子組成嗎？,答案離子晶體中不存在分子，離子晶體的化學式僅代表晶體中陰、陽離子的個數比，并不代表分子組成。,2.在熔融狀態(tài)下能導電的化合物形成的晶體一定是離子晶體嗎？,答案一定是離子晶體。只有金屬單質和離子化合物在熔融狀態(tài)導電。,3.根據晶格能的知識回答： (1)為何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI?,答案晶格能與離子所帶的電荷數成正比，而與離子半徑的大小成反比。在Na2O和NaF中，O2所帶的電荷數比F多，故Na2O的晶格能大于NaF；而KCl和KI中，Cl半徑小于I的半徑，故KCl的晶格能大于KI。,(2)火山噴出巖漿中含有多種硫化物，冷卻時ZnS比HgS先析出，原因是_。,二者均為離子晶體， ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS先析出,(3)KCl、MgO、CaO的晶體結構與NaCl的晶體結構相似，KCl、CaO、MgO三種離子晶體熔點從高到低的順序是_。,MgOCaOKCl,返回,答案,一、金屬晶體與離子晶體的結構與物理性質,重點難點探究,金屬晶體與離子晶體的組成與性質,(1)離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價鍵，一定不存在分子間作用力。 (2)離子晶體中不存在單個分子。 (3)含有金屬陽離子的晶體可能是金屬晶體，也可能是離子晶體，因此含金屬陽離子的晶體中不一定存在陰離子。,關鍵提醒,解析答案,例1 下列性質適合于離子晶體的是( ) A.熔點1 070 ，易溶于水，水溶液能導電 B.熔點10.31 ，液態(tài)不導電，水溶液能導電 C.能溶于CS2，熔點112.8 ，沸點444.6 D.熔點97.81 ，質軟，導電，密度0.97 gcm3,解析離子晶體在液態(tài)(即熔融態(tài))時導電， B項不是離子晶體； CS2是非極性溶劑，根據“相似相溶”的規(guī)律，C項也不是離子晶體； 由于離子晶體質硬易碎，且固態(tài)不導電，所以D項也不是離子晶體。,A,離子晶體的判斷方法 (1)依據組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。 (2)依據物質類別判斷?；顫娊饘傺趸?，強堿和絕大多數鹽類是離子晶體。 (3)依據導電性判斷。離子晶體溶于水和熔融狀態(tài)下均導電。 (4)依據熔、沸點和溶解性判斷。離子晶體熔、沸點較高，多數能溶于水，難溶于有機溶劑。,解題反思,變式訓練1 下列說法中正確的是( ) A.固態(tài)能導電的晶體一定是金屬晶體 B.固態(tài)不能導電，水溶液能導電的晶體一定是離子晶體 C.熔融狀態(tài)能導電的晶體一定是離子晶體 D.固態(tài)不導電而熔融態(tài)能導電的晶體一定是離子晶體,解析答案,解析固態(tài)時能導電的晶體不一定是金屬晶體，如硅和石墨等不是金屬晶體，A不正確； 固態(tài)不能導電，水溶液能導電的晶體不一定是離子晶體，如P2O5等不是離子晶體，B不正確； 金屬熔融狀態(tài)也能導電，C不正確； 離子晶體是陰、陽離子組成的，固態(tài)時陰、陽離子不能自由移動，不導電，熔融狀態(tài)時電離出自由移動的離子而導電。,答案D,離子晶體在固態(tài)下不導電，熔融狀態(tài)導電；共價化合物在固態(tài)和熔融狀態(tài)均不導電，故可以通過熔融狀態(tài)能否導電的實驗檢驗某化合物是否為離子晶體。,解題反思,二、金屬晶體和離子晶體熔、沸點的比較,1.金屬晶體熔、沸點的規(guī)律 (1)金屬的熔、沸點取決于金屬鍵的強弱，一般金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金屬晶體內部金屬鍵越強，晶體熔、沸點越高。 (2)金屬晶體的熔點差別較大，如Hg熔點很低，堿金屬熔點較低，鐵等金屬熔點很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子和自由電子的作用力不同造成的。 (3)同一周期主族金屬單質的熔點由左到右升高；同一主族金屬單質的熔點自上而下降低。 (4)合金的熔點低于成分金屬的熔點。,2.離子晶體熔、沸點的規(guī)律 一般來說，陰、陽離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，晶體熔、沸點越高。,解析答案,例2 根據表格數據回答下列有關問題： (1)已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示：,NaBr晶體比NaCl晶體晶格能_(填“大”或“小”)，主要原因是_。 MgO晶體比NaCl晶體晶格能大，主要原因是_。 NaBr、NaCl和MgO晶體中，熔點最高的是_。 (2)NaF的熔點_ 的熔點(填“”、“<”或“”)，其原因是_。,解析利用離子晶體中離子的核間距、離子的電荷數與晶格能的關系，晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔、沸點越高。,答案(1)小NaBr比NaCl離子的核間距大 氧化鎂晶體中的陰、陽離子的電荷數絕對值大，并且離子的核間距小 MgO (2)兩者均為離子化合物，且電荷數均為1，但后者離子半徑大，離子鍵較弱，因此熔點較低,方法規(guī)律,離子晶體結構類型相同時，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，晶格能越大，晶體熔、沸點越高，硬度越大。,變式訓練2 金屬晶體熔、沸點高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小相關。由此判斷下列說法正確的是() A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁 B.堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs逐漸增大 C.金屬鎂的熔點大于金屬鈉 D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣,解析答案,解析鎂離子比鋁離子的半徑大，而所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點和硬度都??；從Li到Cs，離子的半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點和硬度都逐漸減??；金屬鎂比金屬鈉離子的半徑小而所帶電荷多，金屬鍵強，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點和硬度都大；鎂比鈣離子的半徑小，金屬鍵強，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點和硬度都大。,答案C,三、常見的金屬晶體與離子晶體的結構,1.常見金屬晶體的結構,2.常見的離子晶體,關鍵提醒,AB型離子晶體的陰、陽離子的配位數相等；ABn型A、B離子的配位數比值為n1。,相關視頻,例3 回答下列問題： (1)下圖所示是從NaCl或CsCl晶體結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是(),A.和 B.和 C.和 D.只有,解析答案,解析根據NaCl和CsCl兩種典型離子晶體的結構特點分析圖示。圖中黑球的配位數為6，圖應為簡單立方結構，故和應表示NaCl的晶體結構。圖中黑球的配位數為8，圖為體心立方結構，故和應表示CsCl的晶體結構。,答案 C,(2)下圖是CaF2晶體的晶胞示意圖，回答下列問題：,Ca2的配位數是_，F的配位數是_。,解析每個Ca2周圍吸引8個F，每個F周圍吸收4個Ca2，所以Ca2的配位數為8，F的配位數為4。,8,4,解析答案,該晶胞中含有的Ca2數目是_，F數目是_，,解析答案,解析F位于晶胞內部，所以每個晶胞中含有F8個。含有Ca2為 8 64個。,4,8,CaF2晶體的密度為a gcm3，則晶胞的體積是_(只要求列出算式)。,解析答案,解題反思,晶胞密度的計算方法 (1)以晶胞為研究對象，運用切割法分析每個晶胞中含有的微粒數，計算一個晶胞的質量m (NA為阿伏加德羅常數，n為晶胞中所含微粒個數，M為所含微粒的摩爾質量)。 (2)結合晶胞中的幾何關系，計算一個晶胞的體積，用mV的關系計算。,解析答案,變式訓練3銅和鋁都具有良好的延展性，與金屬鍵和金屬的堆積方式有關。 (1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結構如下圖所示，銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目為_。,解析銅晶胞為面心立方晶胞，故每個銅原子周圍距離最近的銅原子為4312個。,12,(2)Al單質為面心立方晶體，其晶胞參數a0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數為_。列式表示Al單質的密度_gcm3(不必計算出結果)。,解析答案,返回,解題反思,正方體晶胞的邊長a與晶胞的面對角線、體對角線的關系：,1.金屬具有延展性的原因是( ) A.金屬原子半徑都較大，價電子較少 B.密堆積的陽離子容易發(fā)生滑動，但不會破壞密堆積的排列方式和金屬鍵 C.金屬鍵很弱 D.金屬鍵沒有飽和性,B,隨堂達標檢測,1,2,3,解析答案,4,5,解析金屬具有延展性是由于密堆積層的陽離子受到外力作用時容易發(fā)生滑動，但不會破壞密堆積的排列方式，也不會破壞金屬鍵。,6,2.下列關于NaCl晶體結構的說法中正確的是( ) A.NaCl晶體中，陰、陽離子的配位數相等 B.NaCl晶體中，每個Na周圍吸引1個Cl C.NaCl晶胞中的質點代表一個NaCl D.NaCl晶體中存在單個的NaCl分子,A,解析答案,解析氯化鈉晶體中，每個Na周圍結合6個Cl，而每個Cl周圍結合6個Na；NaCl只表示Na和Cl個數比為11。,1,2,3,4,5,6,3.下列關于晶格能的敘述中正確的是( ) A.晶格能是氣態(tài)原子形成1 mol離子晶體所釋放的能量 B.晶格能僅與形成晶體的離子半徑有關 C.晶格能是指相鄰的離子間的靜電作用 D.晶格能越大的離子晶體，其熔點越高、硬度越大,D,解析答案,解析晶格能是將1 mol離子晶體中的陰、陽離子完全氣化而遠離所吸收的能量，晶格能與離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽離子核間距離成反比。晶格能越大，晶體的熔、沸點越高，硬度也越大，所以D項正確。,1,2,3,4,5,6,4.離子晶體一般不具有的特征是() A.熔點較高，硬度較大 B.易溶于水而難溶于有機溶劑 C.固體時不能導電 D.離子間距離較大，其密度較大,D,解析答案,解析離子晶體的結構決定著離子晶體具有一系列特性，這些特性包括A、B、C項所述；離子間的距離取決于離子半徑的大小及晶體的密堆積形式等。,1,2,3,4,5,6,5.科學家通過X射線探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO、CaC2的晶體結構與NaCl的晶體結構相似。 (1)某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如右圖所示，請改正圖中錯誤：_ _。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析Mg2和O2的半徑是O2Mg2，故空心球應為O2，實心球應為Mg2；圖中應該黑白球交替出現，故8號球應為實心球。,空心球應為O2，,實心球應為Mg2；8號空心球應改為實心球,(2)MgO是優(yōu)良的耐高溫材料，MgO的熔點比CaO的高，其原因是_ _。,Mg2半徑比Ca2小，,解析MgO與CaO的離子電荷數相同，Mg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大，熔點高。,解析答案,1,2,3,4,5,6,(3)Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點NiO _ (填“”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位數分別為_、_。,MgO的晶格能大,解析NiO晶胞與NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位數都是6，離子半徑Ni2FeO，所以熔點NiOFeO。,6,6,(4)已知CaO晶體密度為a gcm3，NA表示阿伏加德羅常數，則CaO晶胞體積為_cm3。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構，所以CaO晶胞中也含有4個鈣離子和4個氧離子，因此CaO晶胞體積為 。,(5)CaC2晶體的晶胞結構如圖所示， CaC2晶體中含有啞鈴形 的存在，使晶胞沿一個方向拉長。CaC2晶體中1個Ca2周圍距離最近的 數目為_ 。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 一個 Ca2吸引6個 ，由于晶胞沿一個方向拉長，1個Ca2周圍距離最近的 為4個。,4,6.回答下列問題： (1)銅的堆積方式屬于A1型緊密堆積，其晶胞示意圖為_(填序號)。晶胞中所含的銅原子數為_個。,解析答案,1,2,3,4,5,6,金屬銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長為a cm。又知銅的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數為_ 。,1,2,3,4,5,6,(2)1 183 K以下純鐵晶體的基本結構單元如圖1所示，1 183 K以上轉變?yōu)閳D2所示的基本結構單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。,答案,1,2,3,4,5,6,鐵原子的簡化電子排布式為_；鐵晶體中鐵原子以_鍵相互結合。,Ar3d64s2,金屬,在1 183 K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數為_；在1 183 K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數為_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析在1 183 K以下的純鐵晶體中，與體心鐵原子等距離且最近的鐵原子是8個頂點的鐵原子；在1 183 K以上的純鐵晶體中，與面心鐵原子等距離且最近的鐵原子有12個。,8,12,純鐵晶體在晶型轉變前后，兩者基本結構單元的邊長之比為(1 183 K以下與1 183 K以上之比)_。轉變溫度前后兩者的密度之比為(1 183 K以下與1 183 K以上之比)_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,(3)鋁單質的晶胞結構如圖甲所示，原子之間相對位置關系的平面圖如圖乙所示。,解析答案,1,2,3,4,5,6,若已知鋁原子半徑為d，NA表示阿伏加德羅常數，相對原子質量為M， 請回答： 晶胞中Al原子的配位數為_，一個晶胞中Al原子的數目為_。 該晶體的密度可表示為_。,返回,返回,1,2,3,4,5,6,