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

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1、第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì),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(zhì)。 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(zhì)。 3.了解晶格能的概念和意義。,,目標(biāo)導(dǎo)航,基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),重點(diǎn)難點(diǎn)探究,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),,,,,欄目索引,一、金屬晶體,基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),,答案,金屬原子,1.概念及物理性質(zhì),金屬鍵,金屬陽(yáng)離子,自由電子,金屬鍵,,答案,2.常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式,6,1,8,2,,答案,12,6,12,4,相關(guān)視頻,,答案,議一議 1.為什么金屬晶體最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式具有堆積密度大、原子配位數(shù)高、能充分利用空間等特點(diǎn)？,答案由

2、于金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式具有堆積密度大、原子配位數(shù)高、能充分利用空間等特點(diǎn)。,2.金屬在拉成絲或壓成薄片的過(guò)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(guò)程中，層與層之間可以發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但金屬鍵仍然存在，所以金屬鍵不會(huì)斷裂，故金屬具有良好的延展性。,二、離子晶體,,答案,1.概念,陽(yáng)離子和陰離子,離子鍵,陽(yáng)離子、陰離子,離子鍵,,答案,2.常見(jiàn)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(qiáng),穩(wěn)定,正比,反比,結(jié)構(gòu)型式,高,大,,答案,4.物理性質(zhì),難溶,不導(dǎo)電,易溶,能導(dǎo)電,,

3、答案,議一議 1.離子晶體的化學(xué)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(xué)式僅代表晶體中陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比，并不代表分子組成。,2.在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)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(zhì)和離子化合物在熔融狀態(tài)導(dǎo)電。,3.根據(jù)晶格能的知識(shí)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(shù)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(shù)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

4、有多種硫化物，冷卻時(shí)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(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似，KCl、CaO、MgO三種離子晶體熔點(diǎn)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(jié)構(gòu)與物理性質(zhì),重點(diǎn)難點(diǎn)探究,金屬晶體與離子晶體的組成與性質(zhì),(1)離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價(jià)鍵，一定不存在分子間作用力。 (2)離子晶體中不存在單個(gè)分

5、子。 (3)含有金屬陽(yáng)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(yáng)離子的晶體中不一定存在陰離子。,關(guān)鍵提醒,,解析答案,例1 下列性質(zhì)適合于離子晶體的是( ) A.熔點(diǎn)1 070 ，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電 B.熔點(diǎn)10.31 ，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電 C.能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8 ，沸點(diǎn)444.6 D.熔點(diǎn)97.81 ，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97 gcm3,解析離子晶體在液態(tài)(即熔融態(tài))時(shí)導(dǎo)電， B項(xiàng)不是離子晶體； CS2是非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”的規(guī)律，C項(xiàng)也不是離子晶體； 由于離子晶體質(zhì)硬易碎，且固態(tài)不導(dǎo)電，所以D項(xiàng)也不是離子晶體。,A,離子晶體的判斷方法 (1)依據(jù)組

6、成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。 (2)依據(jù)物質(zhì)類別判斷?；顫娊饘傺趸?，強(qiáng)堿和絕大多數(shù)鹽類是離子晶體。 (3)依據(jù)導(dǎo)電性判斷。離子晶體溶于水和熔融狀態(tài)下均導(dǎo)電。 (4)依據(jù)熔、沸點(diǎn)和溶解性判斷。離子晶體熔、沸點(diǎn)較高，多數(shù)能溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。,解題反思,變式訓(xùn)練1 下列說(shuō)法中正確的是( ) A.固態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是金屬晶體 B.固態(tài)不能導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體 C.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體 D.固態(tài)不導(dǎo)電而熔融態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體,,解析答案,解析固態(tài)時(shí)能導(dǎo)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(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電的晶體

7、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(dǎo)電，C不正確； 離子晶體是陰、陽(yáng)離子組成的，固態(tài)時(shí)陰、陽(yáng)離子不能自由移動(dòng)，不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)時(shí)電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電。,答案D,離子晶體在固態(tài)下不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)導(dǎo)電；共價(jià)化合物在固態(tài)和熔融狀態(tài)均不導(dǎo)電，故可以通過(guò)熔融狀態(tài)能否導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)郴衔锸欠駷殡x子晶體。,解題反思,二、金屬晶體和離子晶體熔、沸點(diǎn)的比較,1.金屬晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律 (1)金屬的熔、沸點(diǎn)取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，一般金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高。 (2)金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大，如Hg熔點(diǎn)很低，堿金屬熔點(diǎn)較

8、低，鐵等金屬熔點(diǎn)很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽(yáng)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(zhì)的熔點(diǎn)由左到右升高；同一主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)自上而下降低。 (4)合金的熔點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)。,2.離子晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律 一般來(lái)說(shuō)，陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高。,,解析答案,例2 根據(jù)表格數(shù)據(jù)回答下列有關(guān)問(wèn)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________

9、_____________。 NaBr、NaCl和MgO晶體中，熔點(diǎn)最高的是________。 (2)NaF的熔點(diǎn)______ 的熔點(diǎn)(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(shù)與晶格能的關(guān)系，晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔、沸點(diǎn)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(yáng)離子的電荷數(shù)絕對(duì)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(shù)均為1，但后者離子半徑大，離子鍵較弱，因此熔點(diǎn)較低,方法規(guī)律,離子晶體結(jié)構(gòu)類型相同時(shí)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大，晶體熔、沸

10、點(diǎn)越高，硬度越大。,變式訓(xùn)練2 金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小相關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是() A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁 B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs逐漸增大 C.金屬鎂的熔點(diǎn)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(diǎn)和硬度都?。粡腖i到Cs，離子的半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減?。唤饘冁V比金屬鈉離子的半徑小而所帶電荷多，金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；鎂比鈣離子的半徑小，金屬鍵

11、強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。,答案C,三、常見(jiàn)的金屬晶體與離子晶體的結(jié)構(gòu),1.常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu),2.常見(jiàn)的離子晶體,關(guān)鍵提醒,AB型離子晶體的陰、陽(yáng)離子的配位數(shù)相等；ABn型A、B離子的配位數(shù)比值為n1。,,相關(guān)視頻,例3 回答下列問(wèn)題： (1)下圖所示是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來(lái)的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖是(),A.和 B.和 C.和 D.只有,,解析答案,解析根據(jù)NaCl和CsCl兩種典型離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析圖示。圖中黑球的配位數(shù)為6，圖應(yīng)為簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)，故和應(yīng)表示NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。圖中黑球的配位數(shù)為8，圖為體心立

12、方結(jié)構(gòu)，故和應(yīng)表示CsCl的晶體結(jié)構(gòu)。,答案 C,(2)下圖是CaF2晶體的晶胞示意圖，回答下列問(wèn)題：,Ca2的配位數(shù)是______，F(xiàn)的配位數(shù)是_______。,解析每個(gè)Ca2周圍吸引8個(gè)F，每個(gè)F周圍吸收4個(gè)Ca2，所以Ca2的配位數(shù)為8，F(xiàn)的配位數(shù)為4。,8,4,,解析答案,該晶胞中含有的Ca2數(shù)目是____，F(xiàn)數(shù)目是_____，,,解析答案,解析F位于晶胞內(nèi)部，所以每個(gè)晶胞中含有F8個(gè)。含有Ca2為 8 64個(gè)。,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(jì)算方法 (

13、1)以晶胞為研究對(duì)象，運(yùn)用切割法分析每個(gè)晶胞中含有的微粒數(shù)，計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量m (NA為阿伏加德羅常數(shù)，n為晶胞中所含微粒個(gè)數(shù)，M為所含微粒的摩爾質(zhì)量)。 (2)結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，用mV的關(guān)系計(jì)算。,,解析答案,變式訓(xùn)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(guān)。 (1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為_(kāi)_____。,解析銅晶胞為面心立方晶胞，故每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子為4312個(gè)。,12,(2)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_(kāi)

14、_______。列式表示Al單質(zhì)的密度________________gcm3(不必計(jì)算出結(jié)果)。,,解析答案,,返回,解題反思,正方體晶胞的邊長(zhǎng)a與晶胞的面對(duì)角線、體對(duì)角線的關(guān)系：,1.金屬具有延展性的原因是( ) A.金屬原子半徑都較大，價(jià)電子較少 B.密堆積的陽(yáng)離子容易發(fā)生滑動(dòng)，但不會(huì)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(méi)有飽和性,B,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),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(yáng)離子受到外力作用時(shí)容易發(fā)生滑動(dòng)，但不會(huì)破壞密堆積的排列方式，也不會(huì)破壞金屬鍵。,6,,2.下列關(guān)于NaCl晶體結(jié)構(gòu)的說(shuō)法中正確的是( ) A.NaCl晶體

15、中，陰、陽(yáng)離子的配位數(shù)相等 B.NaCl晶體中，每個(gè)Na周圍吸引1個(gè)Cl C.NaCl晶胞中的質(zhì)點(diǎn)代表一個(gè)NaCl D.NaCl晶體中存在單個(gè)的NaCl分子,A,解析答案,解析氯化鈉晶體中，每個(gè)Na周圍結(jié)合6個(gè)Cl，而每個(gè)Cl周圍結(jié)合6個(gè)Na；NaCl只表示Na和Cl個(gè)數(shù)比為11。,1,2,3,4,5,6,,3.下列關(guān)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(guān) 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(diǎn)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(yáng)離子完全氣化

16、而遠(yuǎn)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(yáng)離子核間距離成反比。晶格能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度也越大，所以D項(xiàng)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(diǎn)較高，硬度較大 B.易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑 C.固體時(shí)不能導(dǎo)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(jié)構(gòu)決定著離子晶體具有一系列特性，這些特性包括A、B、C項(xiàng)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(xué)家通過(guò)X射線探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO、CaC2的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似。 (1

17、)某同學(xué)畫(huà)出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示，請(qǐng)改正圖中錯(cuò)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(yīng)為O2，實(shí)心球應(yīng)為Mg2；圖中應(yīng)該黑白球交替出現(xiàn)，故8號(hào)球應(yīng)為實(shí)心球。,空心球應(yīng)為O2，,實(shí)心球應(yīng)為Mg2；8號(hào)空心球應(yīng)改為實(shí)心球,,(2)MgO是優(yōu)良的耐高溫材料，MgO的熔點(diǎn)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(shù)相同，Mg2半徑比

18、Ca2小，MgO晶格能大，熔點(diǎn)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(diǎn)NiO ____ (填“”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為_(kāi)__、___。,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(shù)都是6，離子半徑Ni2FeO，所以熔點(diǎn)NiOFeO。,,6,6,,(4)已知CaO晶體密度為a gcm3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則CaO晶胞體積為_(kāi)_______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(jié)構(gòu)，所以CaO晶胞中也含有4個(gè)鈣離子和4個(gè)氧離子，因此

19、CaO晶胞體積為 。,,(5)CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示， CaC2晶體中含有啞鈴形 的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)。CaC2晶體中1個(gè)Ca2周圍距離最近的 數(shù)目為_(kāi)___ 。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 一個(gè) Ca2吸引6個(gè) ，由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，1個(gè)Ca2周圍距離最近的 為4個(gè)。,4,,6.回答下列問(wèn)題： (1)銅的堆積方式屬于A1型緊密堆積，其晶胞示意圖為_(kāi)_____(填序號(hào))。晶胞中所含的銅原子數(shù)為_(kāi)_____個(gè)。,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(zhǎng)為a cm。又知銅的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)_____________

20、___ 。,1,2,3,4,5,6,,(2)1 183 K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1 183 K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示的基本結(jié)構(gòu)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(jiǎn)化電子排布式為_(kāi)_________；鐵晶體中鐵原子以_____鍵相互結(jié)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(shù)為_(kāi)____；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(shù)為_(kāi)____。,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(gè)頂點(diǎn)的

21、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(gè)。,8,12,,純鐵晶體在晶型轉(zhuǎn)變前后，兩者基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)之比為(1 183 K以下與1 183 K以上之比)________。轉(zhuǎn)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(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，原子之間相對(duì)位置關(guān)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(shù)，相對(duì)原子質(zhì)量為M， 請(qǐng)回答： 晶胞中Al原子的配位數(shù)為_(kāi)______，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為_(kāi)___。 該晶體的密度可表示為_(kāi)______________。,返回,,返回,1,2,3,4,5,6,