2018_2019学年高中化学第3章第2节金属晶体与离子晶体课件鲁科版选修3

NaCl
晶胞
阳离子的配位数
6
阴离子的配位数
6
晶胞中
阳离子 4
微粒数
阴离子 4
CsCl
8 8 1 1
CaF2
8 4 4 8
关键提醒
AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；ABn型A、B离子的配位数 比值为n∶1。
相关视频
例3 回答下列问题： (1)下图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中 属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
BF－ 4 的熔点(填“>”、“<”或“＝”)，
解析答案
方法规律
离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格 能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。
变式训练2 金属晶体熔、沸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相关。由此判 断下列说法正确的是( ) A.金属镁的硬度大于金属铝 B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐增大 C.金属镁的熔点大于金属钠 D.金属镁的硬度小于金属钙
(NA为阿伏加德罗常数，n为晶胞中所含微粒个数，
M为所含微粒的摩尔质量)。
(2)结合晶胞中的几何关系，计算一个晶胞的体积，用m＝ρ·V的关系计算。
变式训练3 铜和铝都具有良好的延展性，与金属键和金属的堆积方式 有关。 (1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如下图所示，铜晶体 中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为__1_2___。
①晶格能∝ q1·q2，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成 正比 ， r
影响因素 与阴、阳离子间的距离成 反比 ；
②与离子晶体的 结构型式 有关
对晶体物理 晶体结构型式相同时，晶格能越大，熔、沸点越高 ，硬度
性质的影响 越 大
答案
4.物理性质
熔、沸点 硬度 溶解性 导电性
较高 较大，但较脆 一般水中易溶，非极性溶剂中 难溶 固态时 不导电 ，熔融状态或在水溶液中 能导电
物 硬度
硬而脆
一般较大，少部分小
质 导电性 固态不导电，熔融或水溶液导电 晶体、熔融均导电
的 导热性
不好
良好
性 延展性
没有
良好
质 溶解性 易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂 难溶(Na等与水反应)
关键提醒
(1)离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间 作用力。 (2)离子晶体中不存在单个分子。 (3)含有金属阳离子的晶体可能是金属晶体，也可能是离子晶体，因此 含金属阳离子的晶体中不一定存在阴离子。
2.离子晶体熔、沸点的规律 一般来说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强， 晶体熔、沸点越高。
例2 根据表格数据回答下列有关问题： (1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：
NaBr
NaCl
MgO
离子的核间距/pm
290
276
205
晶格能/kJ·mol－1
Cl－ _1_
符合类 Li、Na、K、Rb的卤 型 化物、AgF、MgO等 CsBr、CsI、NH4Cl等
Zn2＋ _4_ S2－ _4_
BaO、BeS等
答案
3.晶格能
概念
将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化 而远离所吸收的 能量
意义
衡量离子键的强弱。晶格能越大，表示离子键越 强 ，离子 晶体越 稳定
答案
二、离子晶体
1.概念
概念 成键微粒
阳离子和阴离子 通过离子键 结合，在空间呈现有规 律的排列所形成的晶体
阳离子、阴离子
微粒间作用力
离子键
答案
2.常见AB型的离子晶体
晶体类 型
NaCl型
晶体结 构模型
配位数
_6_
CsCl型 __8_
ZnS型
_4_
答案
晶胞中
Na＋ _4_
Cs＋ _1_
微粒数
Cl－ _4_
第3章 物质的聚集状态与物质性质
第2节 金属晶体与离子晶体
目标 导航
1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质。 2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的物理性质。 3.了解晶格能的概念和意义。
栏目 索引
基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测
基础知识导学
一、金属晶体 1.概念及物理性质
解析答案
123456
3.下列关于晶格能的叙述中正确的是( D ) A.晶格能是气态原子形成1 mol离子晶体所释放的能量 B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关 C.晶格能是指相邻的离子间的静电作用 D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高、硬度越大 解析 晶格能是将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收 的能量，晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离 成反比。晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。
解析答案
123456
2.下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是( A ) A.NaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等 B.NaCl晶体中，每个Na＋周围吸引1个Cl－ C.NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl D.NaCl晶体中存在单个的NaCl分子 解析 氯化钠晶体中，每个Na＋周围结合6个Cl－，而每个Cl－周围结合6 个Na＋；NaCl只表示Na＋和Cl－个数比为1∶1。
解析 F－位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F－8个。含有Ca2＋为
1 ×8＋1×6＝4个。8来自2解析答案③CaF2晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是 4×78 g·mol－1
_a__g_·c_m__－_3_×__6_.0_2_×__1_0_2_3_m_o_l_－_1_( 只 要 求 列 出 算 式 ) 。
概念 成键微粒 微粒间作用力 物理性质
金属原子 通过金属键形成的晶体 金属阳离子 和自由电子 _金__属__键__
有良好的导电性、导热性和延展性
答案
2.常见金属晶体的结构型式 每个晶胞所
堆积模型 常见金属晶体 晶胞结构示意图 配位数 含原子数
简单立方 堆积
Po(钋)
_6_
_1 _
体心立方 密堆积A2
例1 下列性质适合于离子晶体的是( A ) A.熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B.熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 C.能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ D.熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3 解析 离子晶体在液态(即熔融态)时导电， B项不是离子晶体； CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体； 由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，所以D项也不是离子晶体。
答案
议一议 1.离子晶体的化学式代表的是真正的分子组成吗？ 答案 离子晶体中不存在分子，离子晶体的化学式仅代表晶体中阴、阳 离子的个数比，并不代表分子组成。 2.在熔融状态下能导电的化合物形成的晶体一定是离子晶体吗？ 答案 一定是离子晶体。只有金属单质和离子化合物在熔融状态导电。
答案
3.根据晶格能的知识回答： (1)为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI? 答案 晶格能与离子所带的电荷数成正比，而与离子半径的大小成反比。 在Na2O和NaF中，O2－所带的电荷数比F－多，故Na2O的晶格能大于NaF； 而KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半径，故KCl的晶格能大于KI。 (2)火山喷出岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是 _二__者__均__为__离__子__晶__体__，___Z_n_S_晶__格__能__大__于__H__g_S_，__因__此__Z_n_S_先__析__出___。 (3)KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、 MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是__M__g_O_＞__C__aO__＞__K_C__l _。
解析 ρ＝mV＝V×46×.0728×g1·m02o3ml－o1l－1＝a g·cm－3 ，
4×78 g·mol－1 V＝a g·cm－3×6.02×1023mol－1。
解析答案
解题反思
晶胞密度的计算方法
(1)以晶胞为研究对象，运用切割法分析每个晶胞中含有的微粒数，计算
一个晶胞的质量m＝n·M NA
返回
随堂达标检测
123456
1.金属具有延展性的原因是( B ) A.金属原子半径都较大，价电子较少 B.密堆积的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式和金属键 C.金属键很弱 D.金属键没有饱和性 解析 金属具有延展性是由于密堆积层的阳离子受到外力作用时容易发生 滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键。
答案
返回
重点难点探究
一、金属晶体与离子晶体的结构与物理性质 金属晶体与离子晶体的组成与性质
类型 比较
离子晶体
金属晶体
堆积方式
非等径圆球密堆积 等径圆球密堆积
构成微粒
阴、阳离子 金属阳离子、自由电子
粒子间作用力
离子键(强)
金属键(有强、有弱)
熔化时需克服的作用力
离子键
金属键
熔、沸点
较高
一般较高，少部分低
解析 铜晶胞为面心立方晶胞，故每个铜原子周围距离最近的铜原子为
4×3＝12个。
解析答案
(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配 位数为________。列式表示Al单质的密度________________g·cm－3(不必 计算出结果)。
解析答案
解题反思
正方体晶胞的边长a与晶胞的面对角线、体对角线的关系： ①面对角线＝ 2a；②体对角线＝ 3a。
A.Ⅰ和Ⅲ B.Ⅱ和Ⅲ
C.Ⅰ和Ⅳ
D.只有Ⅳ
解析答案
(2)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：
①Ca2＋的配位数是___8___，F－的配位数是___4____。 解析 每个Ca2＋周围吸引8个F－，每个F－周围吸收4个Ca2＋，所以Ca2＋ 的配位数为8，F－的配位数为4。
解析答案
②该晶胞中含有的Ca2＋数目是__4__，F－数目是__8___，
Na、K、Fe
_8_
_2_
答案
六方最密 堆积A3
Mg、Zn、Ti
面心立方 最密堆积
A1
Cu、Ag、Au
_1_2_
_6_
_1_2_
_4_
相关视频
答案
议一议 1.为什么金属晶体最常见的结构形式具有堆积密度大、原子配位数高、 能充分利用空间等特点？ 答案 由于金属键没有饱和性和方向性，从而导致金属晶体最常见的结 构形式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点。 2.金属在拉成丝或压成薄片的过程中金属键遭到破坏了吗？ 答案 金属晶体由金属原子堆积而成，金属在拉成丝或压成薄片过程中， 层与层之间可以发生相对滑动，但金属键仍然存在，所以金属键不会断 裂，故金属具有良好的延展性。
解析答案
三、常见的金属晶体与离子晶体的结构 1.常见金属晶体的结构
堆积模型
简单立方 体心立方密堆 面心立方最密 六方最密堆
堆积
积A2
堆积A1
积A3
晶胞结构
配位数 常见金属 空间利用率
6
8
12
12
PO
Na K Fe
Cu Ag Au Mg Zn Ti
简单立方型＜体心立方型＜面心立方型＝六方型
2.常见的离子晶体 晶体类型
变式训练1 下列说法中正确的是( ) A.固态能导电的晶体一定是金属晶体 B.固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 C.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体 D.固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体
解析答案
解题反思
离子晶体在固态下不导电，熔融状态导电；共价化合物在固态和熔融状态 均不导电，故可以通过熔融状态能否导电的实验检验某化合物是否为离子 晶体。
解析答案
解题反思
离子晶体的判断方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。 (2)依据物质类别判断。活泼金属氧化物，强碱和绝大多数盐类是离子晶体。 (3)依据导电性判断。离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。 (4)依据熔、沸点和溶解性判断。离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水， 难溶于有机溶剂。
787
3 890
①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能____(填“大”或“小”)，主要原因是____。
②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_____________________。
③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是________。
(2)NaF的熔点______ 其原因是_________。
二、金属晶体和离子晶体熔、沸点的比较 1.金属晶体熔、沸点的规律 (1)金属的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般金属原子的价电子数越 多，原子半径越小，金属晶体内部金属键越强，晶体熔、沸点越高。 (2)金属晶体的熔点差别较大，如Hg熔点很低，碱金属熔点较低，铁等 金属熔点很高。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子和自由电 子的作用力不同造成的。 (3)同一周期主族金属单质的熔点由左到右升高；同一主族金属单质的 熔点自上而下降低。 (4)合金的熔点低于成分金属的熔点。