人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体课文课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体课文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了离子晶体的性质，答案C，答案①⑧，答案A等内容，欢迎下载使用。
1.借助离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。发展证据推理与模型认知的化学学科核心素养。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。发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
一、金属键与金属晶体1.金属键。(1)成键粒子:　金属阳离子　和　自由电子　。 (2)存在于 金属单质或合金 中。(3)成键本质——电子气理论:金属原子脱落下来的　价电子　形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共用,从而把　所有的金属原子　维系在一起。 
(4)金属键的特征:金属键无方向性和饱和性,属于广域的化学键。金属晶体里的自由电子不专属于某几个特定的金属原子,而是几乎均匀地分布在整个晶体里,把所有金属原子维系在一起。
2.金属晶体。(1)金属(除汞外)在常温下都是晶体,称其为金属晶体。(2)用电子气理论解释金属的物理性质:
微解读 合金属于金属晶体,由于合金元素的种类与含量不同,合金的结构和性能与主要成分纯金属相比有明显差异。当两种金属元素的电负性、原子半径、化学性质相差不大时,形成的合金具有更大的强度和硬度;当两种金属元素的电负性或原子半径相差较大时,形成的合金通常具有较高的熔点和较低的塑性、韧性;若金属晶体中渗入原子半径较小的B、C、N等,则形成的合金因形成共价键而具有很高的硬度。
微判断(1)常温下,金属单质都以金属晶体的形式存在。(　　)(2)金属晶体中,金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失。(　　)(3)同主族金属元素自上而下,金属单质的熔点逐渐降低,体现金属键逐渐减弱。(　　)
微训练11.下列有关金属键的叙述中错误的是(　　)。A.金属键没有饱和性和方向性B.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C.金属键中的自由电子属于整块金属D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关答案:B
解析: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,故金属键无饱和性和方向性;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用,既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用,也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用;金属键中的自由电子属于整块金属;金属的性质及金属固体的形成都与金属键的强弱有关。
2.在金属晶体中,如果金属原子的价层电子数越多,原子半径越小,自由电子与金属阳离子间的作用力越大,金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序,其中正确的是(　　)。A.Mg>Al>CaB.Al>Na>LiC.Al>Mg>CaD.Mg>Ba>Al答案:C
二、离子晶体1.结构特点。(1)构成粒子:　阳离子　、阴离子　。 (2)作用力:　离子键　。 (3)离子晶体中,一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,叫做离子的配位数。
微解读大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子,有的还存在电中性分子,如[Cu(NH3)4]SO4·H2O;离子晶体中不仅有离子键,还可能存在共价键、氢键等。
微思考1怎样判断一种晶体是离子晶体还是分子晶体?提示:最基本的判断依据是构成晶体的微粒及微粒间的作用,另外还可从物质的类别、熔融态能否导电等方面进行判断。
2.常见的离子晶体。
3.物理性质。(1)硬度　较大　,难于压缩。 (2)通常,熔点和沸点　较高　。 (3)固体不导电,但在　熔融状态或水溶液　时能导电。 4.离子液体。(1)定义:在室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物。(2)组成:大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子。(3)性质与用途:离子液体　难　挥发,可用作　溶剂　 、原电池的电解质、有机合成的催化剂等。 
微思考2熔融态的NaCl、KNO3等离子化合物属于离子液体吗?提示:不属于。离子液体是指在室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物。而NaCl、KNO3等在室温或稍高于室温时呈固态。
微训练21.下列物质中,含有极性共价键的离子晶体是(　　)。A.NaClD.NaOH答案:D
2.下列关于CaF2的表述正确的是(　　)。A.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用B.F-的半径小于Cl-的半径,则CaF2的熔点低于CaCl2的熔点C.阴、阳离子个数比为2∶1的物质,均与CaF2的晶体构型相同D.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电答案:D
解析:Ca2+与F-间既有静电吸引作用,也有静电排斥作用,A项错误。离子所带电荷相同,F-的半径小于Cl-的半径,所以CaF2晶体的离子键强,CaF2的熔点高于CaCl2的熔点,B项错误。晶体构型还与离子的半径有关,所以阴、阳离子个数比为2∶1的物质,不一定与CaF2晶体构型相同,C项错误。CaF2中的化学键为离子键,CaF2在熔融状态下发生电离,因此CaF2在熔融状态下能导电,D项正确。
一 金属键与金属晶体物理性质的关系
问题探究氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
(1)写出铁镁合金的化学式及推导过程。
(2)距离Mg原子最近的Fe原子个数是多少?提示:2(3)铁镁合金中金属原子是如何维系在一起的?提示:铁镁合金中镁原子和铁原子脱落下的价电子几乎均匀地分布在整个合金里,为所有原子共用,从而把所有金属原子维系在一起。
归纳总结1.金属晶体的物理特性分析。(1)金属键没有方向性,当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,金属发生形变但不会断裂,故金属晶体具有良好的延展性。(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。
(3)金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子频繁碰撞而引起能量的交换,从而使能量从温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。
2.金属键的强弱及对金属晶体物理性质的影响。一般来说,金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱;原子半径越小,价电子数越多,金属键越强。一般来说:(1)金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高。(2)金属键越强,金属晶体的硬度越大。(3)同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点逐渐升高。同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔、沸点逐渐降低。
(4)金属晶体的熔点差别很大,如汞常温下为液体,熔点(-38.9 ℃)很低,而铁(1 538 ℃)等金属熔点很高。
典例剖析【例1】 下图是金属晶体内部电子气理论图:
电子气理论可以用来解释金属的性质,其中正确的是(　　)。A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞,从而发生热的传导C.金属具有延展性是因为在外力的作用下,金属阳离子各层间会出现相对滑动,但自由电子可以起到类似润滑的作用,使金属不会断裂D.合金与纯金属相比,增加了不同的金属或非金属,使电子数目增多,所以合金的延展性比纯金属强,硬度比纯金属小
解析:金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动,A项错误。金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞,从而发生热的传导,B项错误。合金与纯金属相比,增加了不同的金属或非金属,相当于填补了金属阳离子之间的空隙,所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱,硬度比纯金属大,D项错误。
思想方法分析金属的物理性质和化学性质的思维模型
学以致用1.根据下列对四种物质的有关性质的叙述,判断其中可能属于金属晶体的是(　　)。A.由分子间作用力结合而成,熔点低B.固体或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右C.具有共价键三维骨架结构,熔点高D.固体和熔融状态不导电,但溶于水后可能导电答案:B
解析:A项中物质可能为分子晶体;B项中固体能导电,熔点在1 000 ℃左右,不是很高,可能为金属晶体;C项中物质可能为共价晶体;D项中物质可能为分子晶体。
2.因生产金属铁的工艺和温度等因素不同,产生的铁单质的晶体结构也不同。两种铁晶胞(均为立方体,边长分别为以a nm和1.22a nm)的结构示意图如图。下列说法不正确的是(　　)。
A.用X射线衍射可测定铁晶体的结构B.图2代表的铁单质中,一个铁原子周围最多有4个紧邻的铁原子C.图1与图2代表的铁单质中,原子之间以金属键相互结合D.图1与图2代表的铁单质的密度不同答案:B
二 离子晶体的性质与判断方法
问题探究从海水中提取食盐通常用“盐田法”,其原理是利用太阳能将海水中的水分蒸发,食盐因溶液过饱和而结晶析出,因此又称为“太阳能蒸发法”。
(1)为什么食盐水能够导电,而氯化钠固体却不能导电?提示:食盐易溶于水,食盐水中含有一定浓度的能自由移动的Na+和Cl-,在外加电场的作用下能发生定向移动从而导电。氯化钠固体中虽然含有Na+和Cl-,它们在静电力的作用下只能在平衡位置振动,却不能自由移动,所以氯化钠固体不导电。
(2)为什么用铁锅焙炒食盐时(炉灶温度约300 ℃),食盐不熔化。试从氯化钠的晶体结构角度解释其原因。提示:因为氯化钠晶体中Na+和Cl-相互作用形成离子键,离子键比较强,氯化钠晶体熔化需破坏离子键,需要较高的能量,所以氯化钠晶体的熔点(801 ℃)比较高,远高于炉灶温度(300 ℃),所以用铁锅焙炒食盐时食盐不会熔化。
归纳总结1.离子晶体的构成特点。(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)离子晶体中粒子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,而不是表示“分子”组成。
3.离子晶体的判断。(1)根据物质的类别(或构成粒子的种类)进行判断:强碱、大多数盐、活泼金属的氧化物(如Na2O和Na2O2)、活泼金属的氢化物(如NaH)等离子化合物都是离子晶体。(2)根据元素的性质和种类进行判断:成键元素的电负性差值大于1.7的物质,大多数为离子晶体;活泼的金属元素(如第ⅠA、ⅡA族元素)与活泼的非金属元素(如第ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物一般是离子晶体。
(3)根据物质的性质进行判断:离子晶体一般具有较高的熔点、沸点,难挥发,硬而脆;固体不导电,但熔融或溶于水时能导电。大多数离子晶体易溶于极性溶剂,而难溶于非极性溶剂。
4.常见离子晶体的晶胞结构。
典例剖析【例2】 根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 ℃),判断下列说法错误的是(　　)。
A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强B.SiCl4晶体是分子晶体C.AlCl3晶体是离子晶体D.晶体硼是共价晶体
解析:根据表中各物质的熔点,判断晶体类型。NaCl和MgO是离子晶体,故熔点越高,说明离子键越强,A项正确。SiCl4是共价化合物,熔点较低,为分子晶体,硼为非金属单质,熔点很高,是共价晶体,B、D项正确。AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物,但其晶体的熔点较低,应属于分子晶体,C项错误。
学以致用3.氧化钙在2 973 K时熔化,而氯化钠在1 074 K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构都类似,有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是(　　)。A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B.氧化钙中氧离子与钙离子之间的作用力更强C.氧化钙的摩尔质量比氯化钠的摩尔质量小D.在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下,熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定
解析:氧化钙和氯化钠的离子间距离和晶体结构都类似,故熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定,与摩尔质量无关。
4.下列性质适合于离子晶体的是(　　)。①熔点1 070 ℃,易溶于水,水溶液能导电②熔点10.31 ℃,液态不导电,水溶液能导电③能溶于CS2,熔点112.8 ℃,沸点444.6 ℃④熔点97.81 ℃,质软,导电,密度0.97 g·cm-3⑤熔点-218 ℃,难溶于水⑥熔点3 900 ℃,硬度很大,不导电⑦难溶于水,固态时导电,升温时导电能力减弱⑧难溶于水,熔点高,固态时不导电,熔融时导电A.①⑧B.②③⑥C.①④⑦D.②⑤
解析:离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,固态时不导电,故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点;⑥中熔点达3 900 ℃,硬度很大,应是共价晶体。故只有①⑧符合题意。
1.我国的超级钢研究居于世界领先地位。某种超级钢中除Fe外,还含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%。下列说法中错误的是(　　)。A.上述五种元素中,有两种位于元素周期表的p区B.超级钢的晶体一定是金属晶体C.通过X射线衍射实验可以确定超级钢的晶体结构D.超级钢中只存在离子键答案:D
解析:C、Al两种元素属于p区元素, A项正确。超级钢是合金,属于金属晶体, B项正确。区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验, C项正确。超级钢中存在的是金属键, D项错误。
2.离子晶体不可能具有的性质是(　　)。　　A.较高的熔、沸点B.良好的导电性C.溶于极性溶剂D.坚硬而易粉碎答案:B解析:离子晶体一般硬而脆,具有较高的熔、沸点,离子晶体在熔融或溶解时才可以导电,固体不导电,部分离子晶体易溶于水,如氯化钠。
3.下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)。A.金属一般具有银白色光泽是物理性质,与金属键没有关系B.金属具有良好的导电性,是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属原子发生碰撞,传递能量D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键
解析:金属具有银白色光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光大部分反射出来,因而金属一般有银白色光泽,A项错误。
4.NH4Cl的晶胞为立方体,其结构如图所示。下列说法不正确的是(　　)。 A.NH4Cl晶体属于离子晶体B.NH4Cl晶胞中H—N—H键角为90°C.NH4Cl晶体中既有离子键又有共价键D.每个Cl-周围与它最近且等距离的 的数目为8答案:B
5.同类晶体物质熔点的变化是有规律的,试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因:
晶体熔点的高低,决定于组成晶体的粒子间的作用力的大小。A组是　　　　　　晶体,晶体的粒子之间通过　　　　相连,粒子之间的作用力由大到小的顺序是　　　　　　。B组晶体属于　　　晶体,价电子数由少到多的顺序是　　　　　,离子半径由大到小的顺序是　　　　　　　。金属键强弱由小到大的顺序为　。 答案:离子　离子键　NaCl>KCl>CsCl　金属　NaAl3+　Na