高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体试讲课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体试讲课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前·新知导学，金属阳离子，自由电子电子气，价层电子，电子气，相对滑动，排列方式，定向移动，微思考，阴离子等内容，欢迎下载使用。
　　　　　金属键与金属晶体1．金属键
2．金属晶体的性质①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____________，但___________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。②导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的“____________”在电场中____________而形成电流，呈现良好的导电性。③导热性：“电子气”中的自由电子在运动时与金属原子发生________，从而引起两者能量的_______。除金属晶体能导电外，非金属中的石墨也能导电。
含有阳离子的晶体一定含有阴离子吗？
【答案】不一定。金属晶体中含有阳离子，但是没有阴离子。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)金属晶体中的自由电子专属于某个金属离子。(　　)(2)金属键可以看作多个原子共用多个电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。(　　)(3)任何状态下的金属单质都能导电。(　　)(4)金属晶体内部的自由电子来源于价电子。(　　)(5)合金固体也是金属晶体。(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
　　　　　离子晶体1．离子晶体离子晶体是由_________和___________通过_________结合而成的晶体。2．离子晶体的性质离子晶体硬度__________，难于压缩；由固体变为液态或气态时需要破坏较强的_________，熔、沸点较高，难挥发。
3．常见离子晶体的结构类型
含有阴离子的晶体一定含有金属离子吗？
【答案】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。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)离子晶体中只含离子键，一定不含共价键。(　　)(2)离子晶体在任何状态时都能导电。(　　)(3)只要含有离子的晶体一定属于离子晶体。(　　)(4)离子晶体一定含有金属元素，含有金属元素的化合物一定是离子晶体。(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
　　　　　过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体四类典型晶体分别是__________晶体、________晶体、__________晶体和__________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______________。如：第三周期元素的氧化物。
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__________，也不是纯粹的__________，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____________。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________杂化，形成平面________元并环结构，因此石墨晶体是______结构。层内的碳原子通过共价键相连，层间靠____________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______________，使p轨道的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨有类似金属晶体的________性。
3．离子液体(1)离子晶体引入___________可降低自己的熔点，在____________ ________时呈液态的离子化合物叫离子液体。
石墨既有一定的金属晶体的性质，又有一定的共价晶体的性质，对吗？
【答案】对。因为石墨晶体结构中层层之间有自由电子存在，有金属晶体的性质；每层上碳碳之间为共价键，有共价晶体的某些性质。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(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) 石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。(　　)
(4)由金属元素与非金属元素形成的晶体，属于离子晶体。(　　)(5)氧化镁是典型的碱土金属氧化物，严格来说，氧化镁晶体属于过渡晶体。(　　)(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)×
任务一　金属键与金属晶体
(1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？【答案】不一定。如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，但没有阴离子；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？【答案】不一定。也可能是金属晶体。
(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？【答案】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。
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。
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：
(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。
(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：
3．金属键对金属物理性质的影响(1)金属键。①特征：金属键无方向性和饱和性。②金属键对物质性质的影响。a．金属键越强，晶体的熔沸点越高；b．金属键越强，晶体的硬度越大。
(2)金属晶体的性质。①金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。②金属晶体的熔、沸点。a．同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高；b．同主族金属单质，从上到下熔、沸点降低；c．合金的熔沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低；d．金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液态，而金属钨常温下为固体，熔点很高。
　　　　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【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。
　　　　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。
任务二　四类晶体的结构与性质比较
(1)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？【答案】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？【答案】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、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？【答案】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。
2．三种离子晶体的空间结构对比
【名师点拨】离子晶体中的“不一定” (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。(2)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。(3)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。(4)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。(5)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。
　　　　为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，进行下列实验。其中合理、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【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错误、B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错误；有些共价化合物的水溶液也能导电，如HCl，D错误。
　　　　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学键。
任务三　明矾晶体的制备
(1)明矾常用作净水剂，其净水原理是什么？【答案】明矾在水溶液中电离出的铝离子，在水溶液中发生水解反应生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附悬浮物，形成沉淀而把水净化。(2)从明矾溶液中获取明矾晶体方法和注意事项是什么？【答案】方法为将明矾溶液加热浓缩、冷却结晶得明矾晶体。注意事项：明矾晶体带有结晶水，所以不能蒸发结晶，否则蒸发时会失去或者部分失去结晶水。
明矾晶体的制备(1)实验仪器：明矾100 g　木棒两根　玻璃杯一个　瓷碗一个　细线一团　硬纸片一张
(2)实验步骤：①在玻璃杯中放入比室温高10 ℃～20 ℃的水，并加入明矾，用木棒搅拌，直到有少量晶体不能再溶解。②待溶液自然冷却到比室温略高3 ℃～5 ℃时，把溶液倒入洁净的瓷碗中，用硬纸片盖好，静置一夜。③从碗中选取2～3粒形状完整的小晶体作为晶核。将所选的晶核用细线轻轻系好。
④把明矾溶液倒入玻璃杯中，向溶液中补充适量明矾，使其成为比室温高10 ～15 ℃的饱和溶液。待其自然冷却到比室温略高3 ～5 ℃时，把小晶体悬挂在玻璃杯中央，注意不要使晶核接触杯壁。用硬纸片盖好玻璃杯，静置过夜。⑤每天把已形成的小晶体轻轻取出，重复第④项操作，直到晶体长到一定大小。
(4)实验结论：将明矾溶于水，当溶液达到饱和状态时，就能析出明矾晶体。
　　　　兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下：
已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。
请回答：(1)步骤Ⅰ中的化学方程式____________________。(2)步骤Ⅲ，下列操作合理的是________。A．坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧B．为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重C．若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳D．坩埚取下后放在石棉网上冷却待用E．为确保称量准确，灼烧后应趁热称重
(3)步骤Ⅳ，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序________。①迅速降至室温　②用玻璃棒摩擦器壁　③配制90 ℃的明矾饱和溶液　④自然冷却至室温　⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央　⑥配制高于室温10～15 ℃的明矾饱和溶液
(4)由溶液A制备AlCl3·6H2O的装置如下图：
①通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和____________________。②步骤Ⅴ，抽滤时，用玻璃纤维替代滤纸的理由是___________ ________；洗涤时，合适的洗涤剂是______________。③步骤Ⅵ，为得到纯净的AlCl3·6H2O，宜采用的干燥方式是__________________。【答案】(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(2)BCD　(3)⑥④⑤　(4)①降低AlCl3溶解度，使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出　②强酸性环境会腐蚀滤纸　浓盐酸　③减压干燥(或低温干燥)
　　　　某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2]、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现下图所示的物质之间的转化：
请回答下列问题：(1)写出A、B、D的化学式：A________________、B______________、D________________。(2)试剂a最好选用__________(选填A、B、C、D)。A．NaOH溶液B．稀盐酸C．二氧化碳D．氨水(3)写出反应①的离子方程式：____________________。(4)固体E可以作为复合性的化学肥料，E中所含物质的化学式为__________。
【名师点拨】获得两类晶体的实验操作(1)由溶液中得无水晶体实验操作：加热蒸发结晶，如由食盐水蒸发结晶得食盐晶体。(2)由溶液得带结晶水的晶体实验操作：加热浓缩、冷却结晶，如由硫酸铜溶液得胆矾晶体。
晶体密度计算中易出现的误区例1　辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如图所示。
①γ­Fe晶胞中含有的铁原子数为________。 ②δ­Fe、α­Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为________。 ③若α­Fe晶胞的边长为a cm，γ­Fe晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为________。错解：①1或2　②1∶1　③b3∶a3
满分策略：此类问题的关键在于如何利用NA将宏观晶体和微观的晶胞建立起联系，一般建立的等式关系是1 ml晶体的宏观体积与从微观晶胞计算的体积的等式关系。正解：①4　②4∶3　③b3∶4a3
四种类型的晶体辨别易出的误区例2　下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是(　　)A．分子晶体中一定含有共价键B．共价晶体中共价键越强，熔点越高C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键D．金属阳离子只能存在于离子晶体中错解：A或C或D
错因分析：易因把微粒间的作用力与微粒间(或内)的化学键混淆，而错选A，实际上，分子晶体中可能不存在共价键，如稀有气体，故A错误；共价晶体的熔点与共价键有关，共价键越强，则熔点越高，故B正确；离子晶体中也可能含有共价键，如氢氧化钠属于离子晶体，既含有离子键，又含有共价键，易因忽略了原子团也可以作为离子，原子团含有共价键而错选，故C错误；金属单质是由金属阳离子和自由电子构成的，所以金属阳离子可存在于金属晶体中，易因忽视金属晶体也含有金属阳离子，而错选D。
满分策略：(1)大部分分子晶体存在共价键，但稀有气体除外，稀有气体是由单原子构成的分子。(2)有些离子晶体中只含离子键、有些离子晶体同时含有离子键及共价键。(3)金属阳离子可能存在于离子晶体中，也可能存在于金属晶体中。正解：B
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】D【解析】晶体结构解释的是物理性质，化学性质由原子结构解释，锈蚀属于化学性质。
2．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【解析】金属键没有方向性和饱和性，A错误；自由电子不是外加电场时产生的，C错误；金属的光泽是金属反射的可见光，不是自身发出的，D错误。
3．下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是(　　)A．1 ml氯化钠晶胞中有NA个Na＋、NA个Cl－B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Cl－共有6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】A
【解析】由NaCl晶胞结构可知，1 ml氯化钠晶胞中有4NA个Na＋、4NA个Cl－，A错误，D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正确；醋酸钠中存在碳碳非极性键，C正确。
4．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔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
【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。
5．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：晶胞为正立方体，边长为361 pm。又知铜的一个晶胞中Cu原子数为4，铜的密度为9.00 g·cm－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M(Cu)＝63.6]。
(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__________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)4.70×10－23　4.23×10－22　6.01×10－23 ml－1(3)sp3　K2CuCl3
6．现有几组物质的熔点(℃)数据：
据此回答下列问题：(1) B组晶体共同的物理性质是___________。①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性(2)C组中HF熔点反常是由于____________________。(3)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电④熔融状态能导电(4)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为____________________。
【答案】(1)①②③④(2)HF能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(3)②④(4)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，熔点就越高