2024-2025學年新教材高中化學第3章晶體結構與性質第3節(jié)金屬晶體與離子晶體第1課時金屬鍵與金屬晶體離子晶體課件新人教版選擇性必修2

第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第一課時金屬鍵與金屬晶體離子晶體素養(yǎng)目標學習要點1.結合常見的離子化合物和金屬單質的實例,認識這些物質的構成微粒、微粒間相互作用與物質性質的關系,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。2.借助離子晶體、金屬晶體等模型認識晶體的結構特點,預測物質的性質,形成證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。一個理論:電子氣理論。兩個特征:金屬晶體和離子晶體。兩種影響因素:金屬的強弱、離子鍵的強弱。知識點一金屬鍵與金屬晶體基礎落實?必備知識全過關知識點一金屬鍵與金屬晶體一、金屬鍵與金屬晶體1.金屬鍵

金屬鍵本質上是一種電性作用,既沒有方向性也沒有飽和性金屬陽離子

自由電子(“電子氣”)價電子

電子氣

金屬單質2.金屬鍵的強弱及其對金屬性質的影響

小多高大3.金屬晶體

金屬晶體中含有陽離子,但是沒有陰離子(1)概念:原子間以

結合形成的晶體。

(2)用“電子氣”理論解釋金屬的性質金屬鍵

相對滑動

電子氣

定向移動

原來的排列方式

深度思考1.金屬受外力作用時常發(fā)生變形而不易折斷,是由于該金屬原子間有較強的作用嗎?2.合金的延展性比純金屬差,硬度比純金屬大,原因是什么?提示

不是。金屬受外力作用發(fā)生變形而不易折斷,是因為金屬晶體中各層發(fā)生相對滑動,但不會改變原來的排列方式。提示

合金與純金屬相比,由于增加了不同的金屬或非金屬,相當于填補了金屬陽離子之間的空隙,所以一般情況下合金的延展性比純金屬弱,硬度比純金屬大。正誤判斷(1)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子。(

)提示

在金屬晶體中只有陽離子和自由電子,不存在陰離子。(2)金屬晶體的熔點一定比分子晶體的熔點高。(

)提示

金屬晶體的熔點差異很大,如鎢熔點很高,超過3

000

℃,有的則很低,如鈉。(3)金屬晶體的構成粒子為金屬原子。(

)提示

金屬晶體由金屬陽離子與自由電子構成。(4)金屬在拉成絲或者壓成薄片的過程中,沒有破壞金屬鍵。(

)(5)由單質組成且在固態(tài)時能導電的晶體不一定是金屬晶體。(

)提示

晶體硅能導電,但不是金屬晶體?！痢痢痢獭讨仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

金屬鍵與金屬晶體例1下列關于金屬鍵的敘述不正確的是(

)A.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的強烈相互作用,也是一種電性作用B.金屬鍵可以看作許多原子共用許多電子所形成的強烈的相互作用,所以與共價鍵類似,也有方向性和飽和性C.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用,故金屬鍵無方向性和飽和性D.構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動B解析

金屬鍵與離子鍵的實質類似,都屬于電性作用,A正確;金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈相互作用,自由電子為整個金屬的所有陽離子所共有,所以金屬鍵沒有方向性和飽和性,而共價鍵有方向性和飽和性,B錯誤,C正確;自由電子在金屬中自由運動,為整個金屬的所有陽離子所共有,所以構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動,D正確。歸納總結金屬晶體的結構

[對點訓練1]下列有關金屬鍵的敘述正確的是(

)A.金屬鍵有飽和性和方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬D.金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵無關C解析

金屬鍵不是存在于相鄰原子之間的作用力,而是屬于整塊金屬,因此沒有方向性和飽和性,故A錯誤;金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電作用,包括靜電吸引和排斥作用,故B錯誤;金屬中的電子可以在整塊金屬中自由移動,金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬,故C正確;金屬鍵的強弱決定金屬的熔、沸點等物理性質,故D錯誤。探究角度2

金屬晶體的性質例2關于金屬性質和原因的描述不正確的是(

)A.金屬具有金屬光澤是因為金屬中的自由電子吸收了可見光,又把部分能量以光的形式釋放出來B.金屬具有良好的導電性,是因為金屬晶體中共享了金屬原子的價電子,形成了“電子氣”,在外電場的作用下自由電子定向移動形成電流C.金屬具有良好的導熱性能,是因為自由電子在受熱后,加快了運動速率,自由電子通過與金屬原子發(fā)生碰撞,傳遞能量D.金屬晶體具有良好的延展性,是因為金屬晶體中的原子層可以通過破壞金屬鍵以達到相對滑動D解析

金屬一般具有銀白色光澤是由于金屬鍵中的自由電子在吸收可見光以后,發(fā)生躍遷,成為高能態(tài),然后又會回到低能態(tài),把多余的能量以可見光的形式釋放出來,故A正確;金屬內部有自由電子,可在外加電場作用下發(fā)生定向移動,故B正確;自由電子受熱后運動速率增大,與金屬原子碰撞頻率增大,傳遞了能量,故金屬有良好的導熱性,故C正確;當金屬晶體受到外力作用時,晶體中的各原子層發(fā)生相對滑動而不斷裂金屬鍵,所以表現(xiàn)出良好的延展性,故D錯誤?！咀兪皆O問】(1)金屬在常溫下都是晶體嗎?(2)根據(jù)規(guī)律判斷下列金屬的熔點高低。①Li、Na、K、Rb、Cs:

。

②Na、Mg、Al:

。

提示

不是,如汞。

Li>Na>K>Rb>CsNa<Mg<Al提示

同類型金屬晶體,金屬晶體的熔點由金屬陽離子半徑、離子所帶的電荷決定,陽離子半徑越小,所帶電荷越多,相互作用力就越大,熔點就越高。歸納總結溫度升高,金屬陽離子的振動頻率和自由電子的無序運動增強,金屬導電能力減弱;電解質溶液中,陰、陽離子隨溶液溫度升高,運動速率加快,導電能力增強。金屬晶體熔點的判斷:金屬鍵越強,熔點越高。①同周期金屬單質,從左到右(如Na、Mg、Al)熔點升高。②同主族金屬單質,從上到下(如堿金屬)熔點降低。③合金的熔點一般比其各成分金屬的熔點低。④金屬晶體熔點差別很大,如鈉的熔點為97.8

℃,而鐵的熔點則高達1

535

℃。[對點訓練2]要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。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,而金屬鍵與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。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是逐漸增大的C.金屬鎂的熔點大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣C解析

鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少,所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱,熔、沸點和硬度都比金屬鋁小;從Li到Cs,離子的半徑是逐漸增大的,所帶電荷相同,金屬鍵逐漸減弱,熔、沸點和硬度都逐漸減小;因鎂離子的半徑小且所帶電荷多,使金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強,所以金屬鎂的熔、沸點和硬度都比金屬鈉大;因鎂離子的半徑小而所帶電荷與鈣離子相同,使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強,所以金屬鎂的熔、沸點和硬度都比金屬鈣大。知識點二離子晶體基礎落實?必備知識全過關知識點二離子晶體1.定義由

和

通過

結合而成的晶體。

2.結構特點(1)構成微粒:

和

。

(2)微粒間的作用力:

。

3.性質熔點硬度導電性

不導電,但在

或

時導電

陽離子

陰離子

離子鍵

陽離子

陰離子

離子鍵

較高

較大

熔融狀態(tài)

溶于水

4.常見離子晶體的結構類型

離子晶體晶胞陰離子周圍距離最近且相等的陽離子數(shù)陽離子周圍距離最近且相等的陰離子數(shù)晶胞均攤離子數(shù)目NaCl

Na+數(shù)目

Cl-數(shù)目

CsCl

Cs+數(shù)目

Cl-數(shù)目

66448811教材拓展NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)

深度思考NaCl晶體和CsCl晶體,哪一種晶體的熔點高?提示

NaCl晶體。NaCl晶體和CsCl晶體均為離子晶體且離子所帶電荷相同,但Na+半徑小于Cs+,隨著離子半徑的增大,離子鍵減弱,熔點逐漸降低。重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

離子晶體的特征例1下列說法不正確的是(

)A.離子晶體可能全部由非金屬元素組成B.離子晶體中除含離子鍵外,還可能含有其他化學鍵C.金屬元素與非金屬元素形成的晶體不一定是離子晶體D.熔化后能導電的晶體一定是離子晶體D解析

離子晶體中不一定含有金屬離子,如氯化銨晶體,選項A正確;離子晶體中除含離子鍵外,還可能含有其他化學鍵,如銨鹽、NaOH、Na2O2等離子晶體中存在離子鍵和共價鍵,選項B正確;金屬與非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體,如AlCl3為分子晶體,選項C正確;熔融狀態(tài)下能導電的晶體可能是金屬晶體或離子晶體,選項D不正確。易錯提醒離子晶體的易錯知識小結(1)離子晶體中無分子。如NaCl、CsCl只表示晶體中陰、陽離子個數(shù)比,為化學式,不是分子式。(2)離子晶體中,每一個陰(陽)離子周圍排列的帶相反電荷離子的數(shù)目是固定的,不是任意的。[對點訓練1]關于離子晶體的下列說法正確的是(

)①離子晶體中的組成微粒是陰、陽離子②離子晶體中微粒間的作用是離子鍵③離子晶體中微粒間只存在異性電荷的互相吸引④離子晶體中只存在離子鍵A.只有①②

B.只有①③C.只有②③

D.只有③④A探究角度2

離子晶體的性質比較例2下列有關離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是(

)A.離子鍵:NaF>NaCl>NaBrB.硬度:MgO>CaO>BaOC.熔點:NaF>MgF2>AlF3D.1個陰離子周圍等距離且最近的陽離子數(shù):CsCl>NaClC解析

離子半徑Br->Cl->F-,離子半徑越小,所帶電荷數(shù)越大,離子鍵越強,故A正確;原子半徑Ba>Ca>Mg,原子半徑越大,鍵能越小,硬度越小,故B正確;離子半徑Na+>Mg2+>Al3+,離子半徑越小,所帶電荷越多,則熔點越高,故C錯誤;CsCl晶胞中1個Cl-周圍有8個Cs+,NaCl晶胞中1個Cl-周圍有6個Na+,故D正確。思維建模解答有關離子晶體性質比較問題的思維流程

[對點訓練2]自然界中的CaF2又稱螢石,是一種難溶于水的固體,屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的實驗是(

)A.CaF2難溶于水,其水溶液的導電性極弱B.CaF2的熔、沸點較高,硬度較大C.CaF2固體不導電,但在熔融狀態(tài)下可以導電D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小C解析

離子晶體中含有離子鍵,離子鍵在熔融狀態(tài)下被破壞,電離出自由移動的陰、陽離子,所以離子晶體在熔融狀態(tài)下能夠導電,這是判斷某晶體是否為離子晶體的依據(jù)。[對點訓練3]為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物,可以進行下列實驗,其中合理、可靠的是(

)A.觀察常溫下的狀態(tài),SbCl5與SnCl4均為液體。結論:SbCl5和SnCl4都是離子化合物B.測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔點依次為73.5℃、2.8℃、-33℃。結論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是離子化合物C.將SbCl3、SbCl5、SnCl4溶于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀。結論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物D.測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的導電性,發(fā)現(xiàn)它們都可以導電。結論:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物B解析

離子化合物一般熔、沸點較高,熔化后可導電;分子晶體溶于水后也可發(fā)生電離而導電,如HCl等,同樣也可電離產生Cl-,能與HNO3酸化的AgNO3溶液反應,產生白色沉淀,故A、C、D都不可靠。歸納總結離子晶體的判斷凡是離子化合物形成的晶體即為離子晶體。(1)根據(jù)物質的分類大多數(shù)鹽(包括銨鹽)、強堿、活潑金屬的氧化物和過氧化物(如Na2O和Na2O2)、部分氫化物(如NaH)、部分硫化物等都是離子晶體。(2)根據(jù)物質的性質離子晶體一般具有較高的熔、沸點,難揮發(fā),硬而脆;固體不導電,但熔融狀態(tài)或溶于水時能導電,大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。探究角度3

離子晶體的結構分析例3NaCl晶體模型如圖所示。對于氯化鈉晶體,下列描述正確的是(

)A.相鄰的陰、陽離子核間距等于陰、陽離子半徑之和B.與氯化銫晶體結構相同C.每個Na+周圍與它距離最近且相等的Cl-共有6個D.每個Na+周圍與它距離最近且相等的Na+共有4個C解析

相鄰的陰、陽離子核間距不等于陰、陽離子半徑之和,A錯誤;氯化銫晶體結構呈體心立方堆積,B錯誤;氯化鈉晶體中以Na+為中心向三維方向伸展,有6個Cl-與其距離最近且相等,C正確;圖中位于晶胞中心的Na+實際上共有3個平面通過它,通過中心Na+的每個平面都有4個Na+位于平面的四角,這4個Na+與中心Na+距離最近且距離相等,所以在NaCl晶體中,每個Na+周圍與它距離最近且距離相等的Na+共有12個,D錯誤。[對點訓練4]某離子晶體的晶體結構示意圖如圖,晶體中氧的化合價可看作部分為0價,部分為-2價。則下列說法錯誤的是(

)A.晶體中與每個A+距離最近的A+有12個B.晶體中,陰離子與陽離子個數(shù)之比為1∶1C.該離子晶體化學式為A2O2D.晶體中,0價氧原子與-2價氧原子的數(shù)目比為3∶1C解析

選取一個A+為研究對象,結合題圖知,每個A+周圍距離最近的A+有12個,故A正確;根據(jù)題圖知,每個A+周圍有6個

,每個

周圍有6個A+,所以該晶體中,陰離子與陽離子個數(shù)之比為1∶1,該離子晶體的化學式為AO2,故B正確,C錯誤;晶胞中A+與

個數(shù)分別為4、4,所以晶胞中共有8個氧原子,根據(jù)電荷守恒,-2價O原子數(shù)目為2,所以0價氧原子數(shù)目為8-2=6,所以晶體中,0價氧原子與-2價氧原子的數(shù)目比為3∶1,故D正確。學以致用·隨堂檢測全達標123456題組1金屬鍵的理解1.如圖是金屬晶體的“電子氣”理論示意圖。用該理論解釋金屬導電的原因是(

)A.金屬能導電是因為含有金屬陽離子B.金屬能導電是因為含有的自由電子在外電場作用下做定向運動C.金屬能導電是因為含有的電子做無規(guī)則運動D.金屬能導電是因為金屬陽離子和自由電子的相互作用B解析

“電子氣”理論可以很好地解釋金屬的一些性質,如金屬的導電、導熱、延展性等。金屬中含有金屬陽離子和自由電子,在外加電場的作用下,自由電子定向移動形成電流。123456題組2離子鍵的理解2.下列說法不正確的是(

)A.離子鍵沒有方向性和飽和性,而共價鍵有方向性和飽和性B.并不是只有活潑的金屬原子和非金屬原子化合才形成離子鍵C.離子鍵的實質是靜電作用D.靜電作用只有引力D解析

靜電作用包括陰、陽離子間的靜電吸引力及電子之間、原子核之間的靜電排斥力,D錯誤。1234563.Al2O3的下列性質能用離子鍵鍵能解釋的是(

)A.Al2O3可用作耐火材料B.固態(tài)時不導電,熔融時能導電C.Al2O3是兩性氧化物D.晶體Al2O3可以做寶石A解析

Al2O3中Al3+和O2-所帶電荷都比較多,半徑又都很小,因此晶格能很大,熔、沸點很高,可以用作耐火材料,能用晶格能解釋