人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体说课课件ppt

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第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属晶体、离子晶体
1．知道金属晶体和离子晶体的概念。2．认识金属晶体和离子晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。3．借助氯化钠、氯化铯等模型认识离子晶体的结构特点。
1．宏观辨识与微观探析：能辨识常见的晶体，能从微观角度解释金属晶体的性质。2．证据推理与模型认知：通过对常见离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
课前篇 · 自主学习固基础
1．概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的________形成遍布整块晶体的“________”，被所有原子所共用，从而把所有的____________维系在一起。2．成键粒子是___________和___________。
3．金属键的强弱和对金属性质的影响(1)金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。(2)金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。如：熔点最高的金属是____，硬度最大的金属是____。
特别提醒　金属键没有方向性和饱和性。
1．在金属晶体中，原子间以________相结合。2．金属晶体的性质：优良的________、________和________。
1．概念：阴、阳离子之间通过__________形成的化学键。2．影响因素：离子所带电荷数________，离子半径________，离子键越强。
特别提醒　离子键没有方向性和饱和性。
1．概念：由________和________相互作用而形成的晶体。2．离子晶体的性质(1)熔、沸点较____，硬度较____。(2)离子晶体不导电，但________或________后能导电。(3)大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。
3．常见离子晶体的结构 (1) NaCl晶胞
NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有____个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有____个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为________。
回答下列问题：①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是____个。②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是____个，Cl－数是____个。③若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为______________ g·cm－3。
CsCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有_______个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有________个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为__________。回答下列问题：
①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有______个，构成____________。②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有________个，Cl－有____个。③若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为____________ g·cm－3。
(1)离子晶体中一定含有金属元素(　　)(2)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体(　　)(3)有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键(　　)
(4)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点(　　)(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化(　　)(6)某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化(　　)
NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。
提示：Na＋、Cs＋所带电荷数一样，但Na＋半径小于Cs＋半径，NaCl中离子键强于CsCl中离子键。
课堂篇 · 重点难点要突破
1．金属晶体与金属粉末的光泽为何不同？
提示：在金属晶体中，金属离子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，
这就是绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽的原因。而金显黄色、铜显红色，是由于它们能吸收某些频率的光。在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱、排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末大多为暗灰色或黑色(铝粉为银白色，俗称“银粉”)。因而整块金属具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色。
2．为什么大多数金属晶体有延展性？
提示：延展性事实上是延性和展性的合称。金属能抽成丝，这是延性；金属能压成薄片，这是展性。当金属受外力作用(拉或压)而发生形变时，金属离子和自由电子数目没有变化，它们之间的较强烈的相互作用照样存在，只是金属离子的紧密堆积层之间发生了相对滑动，由于金属离子与自由电子的作用没有方向性，从而这种作用仍能保持，不致断裂。因而大多数金属晶体有良好的延展性和可塑性。
2. 金属晶体(1)定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。(2)特点：①构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子；②在金属晶体中，不存在单个分子；③金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围。
3．用电子气理论解释金属材料的有关性质(1) 颜色：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，晶面取向杂乱、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。
(2) 延展性：大多数金属具有较好的延展性，这与金属阳离子和自由电子之间的较强作用有关。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，而且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，所以金属有良好的延展性。
(3) 导热性：自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。(4) 导电性：在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子的移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。
[典例1]　下列有关金属键的叙述错误的是(　　)A．自由电子属于整块金属B．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关C．金属键没有饱和性和方向性D．金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用
解析：自由电子属于整块金属，A项正确；金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关，B项正确；金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性，C项正确；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子所带电子与自由电子之间的静电排斥作用，D项错误。
下列叙述正确的是(　　)A．有阳离子的晶体一定有阴离子B．有阳离子的晶体一定是化合物C．金属晶体都具有较高的熔点和银白色的金属光泽D．由单质组成且在固态时能导电的晶体不一定是金属晶体
解析：金属晶体中有金属阳离子和自由电子，而无阴离子，A项错误。铁、铜、金等金属晶体内部存在金属阳离子，但它们都是单质，B项错误。有的金属晶体的熔点很高，如钨是熔点最高的金属，有的很低，如汞在常温下是液体；绝大多数金属都具有银白色金属光泽，但少数金属有特殊颜色，如Au呈金黄色，Cu呈红色，Cs略带金色等，C项错误。晶体硅能导电，但不是金属晶体，D项正确。
1．离子晶体中除含离子键外，是否含有共价键？离子晶体中一定含金属元素吗？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：离子晶体中除含有离子键外，还可能存在共价键，如NaOH；离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl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是分子晶体。
2．以下是八种物质的熔点：
提示：①～④均为离子晶体且离子所带电荷相同，从F－→I－随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。⑤～⑧均为离子晶体且离子所带电荷相同，从Mg2＋→Ba2＋随着离子半径的增大，离子键减弱，熔点逐渐降低。
(1) ①～④、⑤～⑧中物质的熔点为什么会逐渐降低？
(2) ⑤～⑧中物质的熔点远高于①～④中物质的原因是什么？
提示：①～⑧中的物质均为离子晶体，但⑤～⑧中物质离子所带电荷多于①～④中的物质离子所带的电荷，离子所带电荷越多，离子键越强，熔点越高。
(3) 通过上述分析，你能得出影响离子晶体熔点高低的因素有哪些？其影响规律是什么？
提示：影响离子晶体熔点高低的因素主要有离子所带电荷数及离子半径的大小。其规律是离子所带电荷越多，离子半径越小，离子晶体的熔点越高。
1．离子晶体的结构特点(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可
以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不表示其分子组成。
2．常见离子晶体的晶胞结构
3. 离子晶体的物理性质(1)熔、沸点一般来说，离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。(2)硬度离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴、阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
(3)导电性离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。当温度升高时，阴、阳离子获得足够的能量，克服了离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
(4)溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等)，遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
[典例2]　下列关于晶体的说法中不正确的是(　　)A．任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B．离子晶体中一定存在离子键C．共价晶体中只含有共价键D．某晶体固态时不导电，熔融状态时能导电，则说明该晶体是离子晶体
解析：金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，所以晶体中若含有阳离子，不一定含有阴离子，A错误；离子晶体由阴、阳离子构成，一定含有离子键，B正确；共价晶体是原子间通过共价键结合形成的具有空间网状结构的晶体，所以共价晶体中只含有共价键，C正确；某晶体固态时不导电，说明在该晶体中不含有自由移动的离子或自由电子，在熔融状态时能导电，说明在熔融状态时有自由移动的离子，因此可说明该晶体是离子晶体，D正确。
下列数据是对应物质的熔点，有关判断错误的是(　　)
A．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体B．AlCl3可能形成共价分子C．同主族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体高32
解析：含有金属阳离子的晶体可能是离子晶体，也可能是金属晶体，A错误；AlCl3的熔点为190 ℃，比较低，符合分子晶体的物理性质，属于共价分子，B正确；C和Si同主族，CO2的熔点为－57 ℃，比较低，属于分子晶体，SiO2的熔点为1 723 ℃，比较高，属于共价晶体，晶体类型不同，C正确；Na为金属晶体，熔点为97.8 ℃，低于分子晶体AlCl3的熔点，则金属晶体的熔点不一定比分子晶体高，D正确。
演习篇 · 学业测试速达标
1．下列叙述正确的是(　　)A．任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子B．金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用C．价电子数越多，金属元素的金属性越强D．含有金属元素的离子不一定是阳离子
解析：金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子，A错误；金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用，B错误；价电子数多的金属元素的金属性不一定强，如Fe的价电子数比Na多，但Fe的金属性却没有Na的强，C错误；含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlO是阴离子，D正确。
2．下列关于金属键的叙述中不正确的是(　　)A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间强烈的相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许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，金属键无饱和性和方向性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
解析：从构成物质的基本微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都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，为整个金属中的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。
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
解析：金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强，据此判断。
4．下列物质中属于含有中性分子的离子晶体的是(　　)A．CaCO3 B．Na2O2C．(NH4)2SO4 D．Cu(NH3)4SO4·H2O
5．下列物质的晶体一定属于离子晶体的是(　　)A．在水中能电离出离子的物质B．在水中能电离出SO的化合物C．在水中能电离出Na＋的化合物D．熔化时化学键无变化的化合物
6．根据CsCl的晶胞结构分析，CsCl晶体中两距离最近的Cs＋间距离为a，则每个Cs＋周围与其距离为a的Cs＋数目为________；每个Cs＋周围距离相等且次近的Cs＋数目为________，距离为________；每个Cs＋周围距离相等且第三近的Cs＋数目为________，距离为________；每个Cs＋周围紧邻且等距的Cl－数目为________。