1、-1-第三节金属晶体与离子晶体-2-素养目标1.结合常见的离子化合物和金属单质的实例,认识这些物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。3.借助离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。-3-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.体温计用的水银是汞单质,为金属单质。2.氯化铵是由 和Cl-构成的离子化合物(填“离子”或“共价”)。-4-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断一、金属键与金属晶体1.金属键-5-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断2.金属晶体的性质延展性当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动
2、,但排列方式不变,金属原子与自由电子形成的电子气没有被破坏,所以金属有良好的延展性导电性在外加电场的作用下,金属晶体中的“电子气”在电场中定向移动而形成电流,呈现良好的导电性导热性“电子气”中的自由电子在运动时与金属原子发生碰撞,从而引起两者能量的交换除金属晶体能导电外,非金属中的石墨也能导电。【微思考1】含有阳离子的晶体一定含有阴离子吗?提示:不一定。金属晶体中含有阳离子,但是没有阴离子。-6-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断二、离子晶体1.离子晶体离子晶体是由阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。2.离子晶体的性质离子晶体硬度较大,难于压缩;由固体变为液态或气态时需要破坏较强的离子
3、键,熔、沸点较高,难挥发。-7-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断3.常见离子晶体的结构类型 -8-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微思考2】含有阴离子的晶体一定含有金属离子吗?提示:含有阴离子的晶体,一定含有阳离子,但不一定是金属阳离子,如铵盐。-9-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断三、过渡晶体与混合型晶体1.过渡晶体四类典型晶体分别是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等,但纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如:第三周期元素的氧化物。氧化物Na2O MgOAl2O3SiO2P2O5SO2Cl2O7离子键的百分数/%62504133都是分子晶体,表明
4、离子键成分的百分数更小-10-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断从表中数据可见,前四种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体,而是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体。通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体,如Na2O等;偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体,如Al2O3、SiO2等。2.混合型晶体石墨中的碳原子是sp2杂化,形成平面六元并环结构,因此石墨晶体是层状结构。层内的碳原子通过共价键相连,层间靠范德华力维系。有一个未参与杂化的2p电子,所有的p轨道相互平行而且相互重叠,使p轨道的电子可在整个碳原子平面中运动,所以石
5、墨有类似金属晶体的导电性。-11-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.金属在拉成丝或者压成薄片的过程中,金属键遭到了破坏。 ()2.金属导电与电解质溶液导电的本质不同。()3.金属晶体中自由电子专属于某个金属离子。()4.由金属元素与非金属元素形成的晶体,属于离子晶体。()5.含有离子的晶体一定是离子晶体。()6.离子晶体受热熔化时破坏化学键,吸收能量,属于化学变化。()答案:1.2.3.4.5.6.-12-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测金属键与金属晶体金属键与金属晶体问题探究(1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗?提示:不一定。如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子,但没有
6、阴离子;但晶体中有阴离子时,一定有阳离子。(2)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗?提示:不一定。也可能是金属晶体。-13-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)离子晶体中一定含有金属元素吗?由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗?提示:不一定。离子晶体中不一定含金属元素,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3晶体是分子晶体。(4)纯铝硬度不大,形成硬铝合金后,硬度很大,金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化?提示:金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时,影响了金属的延展性和硬度。-14-课堂篇素养提升探究
7、1探究2素养脉络随堂检测深化拓展1.金属键强弱的影响因素金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说,金属阳离子所带电荷越多,阳离子半径越小,金属键就越强。-15-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测2.“电子气理论”对金属性质的解释(1)金属的导电性。在金属晶体中,充满着带负电荷的“电子气”,“电子气”的运动是没有方向的,但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动,从而形成电流,所以金属容易导电,如下图所示:-16-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(2)金属的导热性。金属容易导热,是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞,从而把能量从温
8、度高的部分传到温度低的部分,使整块金属达到相同的温度。-17-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)金属的延展性。当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,弥漫在金属原子间的“电子气”可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所以在各原子层之间发生相对滑动以后,仍可保持这种相互作用,因而即使在外力作用下发生形变,也不易断裂,因此,金属都有良好的延展性。如下图所示:-18-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例1下列关于金属键的叙述不正确的是()A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,也是一种电性作用B.金属键可以看作是许
9、多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性C.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动答案:B-19-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测解析:从构成基本粒子的性质来看,金属键也是一种电性作用,其特征是无方向性和饱和性。自由电子是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属的所有阳离子所共用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但二者又有明显的区别,如金属键无方向性和饱和性等。规律总结 金属键没有方向性与饱和性,金属键的强弱与金属离子所带电荷的
10、多少及离子半径大小有关,金属键的强弱影响金属的物理性质。-20-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-1下列有关金属键的叙述错误的是()A.金属键不同于共价键,没有饱和性和方向性B.金属键中的电子属于整块金属,具有流动性C.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关答案:C解析:金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用,包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质,如导电性、导热性和延展性等。-21-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-2要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔
11、点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱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.金属镁的熔点高于金属铝B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的C.金属铝的硬度大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙答案:C-22-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测解析:镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝中的金属键弱,与铝相比较,镁的熔点低、硬度小;从Li到Cs,离子的半径逐渐增大,离子所带电荷相同,故金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,硬度逐渐减小;因铝离子的半径比钠离子小而所带电荷多,故金属铝比金属钠中的金属键强,所以金属铝比金属钠的熔
12、点高、硬度大;因镁离子的半径比钙离子小而所带电荷与钙离子相同,故金属镁比金属钙中的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大。-23-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测四类晶体的结构与性质比较四类晶体的结构与性质比较问题探究(1)离子晶体中除含有离子键外,是否含有共价键?提示:离子晶体中除含有离子键外,可能含有共价键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2SO4中均含离子键和共价键。(2)离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗?提示:不一定。离子晶体的熔点不一定低于共价晶体。如MgO是离子晶体,SiO2是共价晶体,但MgO的熔点高于SiO2的熔点。(3)碳化硅、二氧化碳
13、、碳酸钠均为含碳化合物,分别属于哪类晶体?三者的熔点由低到高的顺序如何?提示:碳化硅是共价晶体,二氧化碳是分子晶体,碳酸钠是离子晶体。熔点由低到高的顺序是二氧化碳碳酸钠碳化硅。-24-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展四类晶体的比较比较项目晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子 原子分子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键范德华力(有的含有氢键)金属键作用力大小(一般而言)较强很强弱有的较强,有的较弱-25-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测比较项目晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体判断作用力大小的参考数据离子电荷数、离子半径键能
14、、键长(与原子半径相关)组成和结构相似时,比较相对分子质量离子半径、离子所带电荷数熔点较高高低差别较大(汞常温下为液态,钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差别较大-26-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测比较项目晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体导热和导电性不良导体(熔融后或溶于水导电)不良导体不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水,少数与水反应机械加工性能不良不良不良优良延展性差差差优良-27-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例2为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,进行下列实验。其中
15、合理、可靠的是()A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 、2.8 、-33 。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物-28-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随
16、堂检测答案:B解析:离子晶体中含有离子键,离子键是阴、阳离子之间强烈的相互作用,故离子晶体往往有较高的熔点,A项错而B项正确;滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,只能说明这些物质溶于水时产生了Cl-,有的共价化合物溶于水时也能产生Cl-(如HCl),C错;有些共价化合物的水溶液也能导电,如HCl,D错。-29-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-1下列说法错误的是()A.离子晶体在熔化状态下能导电B.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子C.共价晶体中一定有非极性共价键D.分子晶体中不一定含有共价键答案:C解析:SiO2晶体中只有极性键;稀有气体形成的分子晶体中没有化
17、学键。-30-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-2下列关于晶体的说法一定正确的是()A.分子晶体中都存在共价键B.CaTiO3晶体(如图所示)中每个Ti4+和12个O2-相紧邻C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2+、O2-、Ti4+分别位于立方体的体心、面心和顶点)-31-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:B解析:稀有气体都是单原子分子,它们的晶体中不存在共价键,A项不正确;在题目所给晶体结构模型中,每个Ti4+周围有3个O2-与之相邻,晶体中每 Ti4+周围共有38
18、 =12个O2-,B项正确;在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合,故每个硅原子与4个氧原子相结合,C项不正确;金属汞的熔点比I2、蔗糖等分子晶体的熔点低,D项不正确。-32-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测-33-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测1.金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是()A.易导电B.易导热C.有延展性D.易锈蚀答案:D2.下列关于金属及金属键的说法正确的是()A.金属键具有方向性和饱和性B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光答案:B-3
19、4-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测3.(双选)下列有关离子晶体的叙述中,不正确的是()A.1 mol氯化钠晶体中有NA个NaCl分子B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Cl-共有4个C.醋酸钠属于离子晶体,含非极性键D.平均每个NaCl晶胞中含有4个Na+、4个Cl-答案:AB解析:由NaCl晶胞结构可知,1 mol氯化钠晶胞中有4NA个Na+、4NA个Cl-,不存在NaCl分子,A项错误,D项正确;由NaCl晶胞结构可知,Na+在棱心和体心时,顶点和面心为Cl-,则每个Na+周围距离相等的Cl-共有6个,B项错误;醋酸钠中存在碳碳非极性键,C项正确。-35-课堂篇素养提升探
20、究1探究2素养脉络随堂检测4.铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,被广泛应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:(1)基态铜原子的电子排布式为 ;(2)用X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。测定金属铜的晶体得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是 cm3,晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为列式计算,已知Ar(Cu)=63.6;-36-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种化合物的化学式为。 -37-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)4.7010-234.2310-22(3)sp3K2CuCl3
