选修三 第三、四节 金属晶体、离子晶体学案.docx

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1、第三节金属晶体金属键和金属晶体【思考】金属单质为什么能导电？1、金属键的概念金属键：与 之间的强烈的相互作用。成键微粒：金属阳离子和自由电子。成键条件：金属单质或合金。(2)金属键的本质描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。它把金属键形象地描绘为金属原子脱落下 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，形成一种“巨分子”。金属键的特征金属键无方向性和饱和性。晶体里的电子不专属于某几个特定的金属离子，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，所以金属键没有方向性和饱和性。(4)金属晶体通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用

2、形成的晶体，叫金属晶体，包含金属单质和合金。3 .金属晶体物理特性分析金属键没有方向性,当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏 金属键，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。金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换,从而使能量从温度 高的局部传到温度低的局部,使整块金属到达相同的温度。4 .金属晶体的熔点比拟(1)金属的熔点高低与金属键的强弱直接相关。金属键越强，金属的熔点(沸点)越高,硬度一 般也越大。金属键的强弱主要取决于金属阳离子的半径和离子所

3、带的电荷数。金属阳离子半径越小, 金属键越强;离子所带电荷数越多，金属键越强。同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。同主族金属单质，从上到下(如 碱金属)熔、沸点降低。(4)金属晶体熔点差异很大，如汞常温为液体,熔点很低(一38.9 ),而铁等金属熔点很高(1 535 )oB.阳离子相同阴离子不同的离子晶体，阴离子半径越大，晶格能越小 C.阳离子不同阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大 D.金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强 答案D四种晶体物理性质的比拟晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体原子晶体定义金属原子通过金属键形成的晶体阴、阳离子通过 离子键形成的晶

4、 体分子间通过分子 间作用力形成的 晶体相邻原子间通过 共价键结合而形 成的立体网状结 构的晶体结构基本 微粒金属阳离子、自由电子阴离子、阳离子分子原子微粒间 作用力金属键离子键范德华力或范德 华力与氢键共价键性质熔、沸占 八、一般较局，但差 异大较高较低高硬度一般较大，但差 异大较大较小大延展性好脆差差导电性固态能导电熔融态或溶于水时能导电某些溶 于水后 能导电一般不导电，个别为半导体溶解性不溶多数溶于水相似相溶不溶熔化时需克服的作用力金属键离子键范德华力或范德 华力与氢键共价键物质类别金属单质和合金离子 化合物多数的非金属单质和共价化合物少数的非金属单 质和共价化合物典例K、Cu MgNa

5、CLCsCLCaF2干冰、冰、碘金刚石、SiO?1.以下有关石墨晶体的说法正确的选项是（）A.由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体B.由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体C.由于石墨质软，所以它是分子晶体D.石墨晶体是一种混合晶体2.以下说法中正确的选项是（）A.固态时能导电的物质一定是金属晶体B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体3,以下关于CaF2的表述正确的选项是（）A. Ca2+与F一间仅存在静电吸引作用F一的离子半径小于。一，那么CaF2的熔点低于CaCbC.阴、阳离子比为2 ： 1的物质，均与CaF2晶

6、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4.有一种蓝色晶体可表示为MFeKCNR,经X.射线研究发现，它的结构特征是Fe3+和Fe? +互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN位于立方体棱的上。其晶体中阴离子的最小结构B.该晶体属于离子晶体，M呈+1价C.该晶体属于离子晶体，M呈+2价D.晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN一为3个5.同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析以下两组物质熔点规律性变化的原因:物质ANaClKC1CsCl熔点/K1 0741 049918物质BNaMgAl熔点/K317923933晶体熔、沸点的高低，决定于组成晶体微粒间的

7、作用力的大小。A组是 晶体，晶体微粒之间通过 相连，粒子之间的作用力由大到小的顺序是 o 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O金属键强弱由小到大的顺序为（5）合金熔沸点低，硬度大。【归纳总结.以下关于金属键的表达中，不正确的选项是（）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的强烈相互作用，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.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故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

8、内部的三维空间中做自由运动.以下关于金属晶体的表达正确的选项是（）A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.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C.钙的熔、沸点低于钾D.温度越高，金属的导电性越好-金属晶体的堆积方式1 .金属原子在二维平面中放置的两种方式金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上（即二维空间里），可有两种 方式非密置层和密置层（如以下图所示）。晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数。分析上图非密置层的配位数 是4，密置层的配位数是6。密置层放置，平面的利用率比非密置层的要高。2 .金属晶体的原子在三维空间里的4种堆

9、积模型（1）简单立方堆积将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维空间里堆积，就得到简单立方堆积（如以下图所示）。金属晶体的堆积方式简单立方堆积这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率 为52%,配位数为团这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属针（P。）采取这种堆积方式。 （2）体心立方堆积非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密 置层的原子稍稍别离，每层均照此堆积，如以下图所示。碱金属和铁原子都采取此类堆积方式， 这种堆积方式又称钾型堆积。金属晶体的堆积方式体心立方堆积这种堆积方式可以找出立方晶胞，

10、空间利用率比简单立方堆积高得多，到达68%,每个球与 上、下两层的各4个球相邻接，故配位数为8。六方最密堆积和面心立方最密堆积 密置层的原子按体心立方堆积的方式堆积，会得到两种基本堆积方式六方最密堆积和面 心立方最密堆积。这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积，配位数为12,空间利用率均为74%,但所得晶胞的形式不同（如以下图所示）。六方最密堆积面心立方最密堆积金属晶体的两种最密堆积方式六方最密堆积和面心立方最密堆积六方最密堆积如以下图所示，重复周期为两层，按ABABABAB的方式堆积。由于在这种 排列方式中可划出密排六方晶胞，故称此排列为六方最密堆积。由此堆积可知，同一层上每 个球与同层中周围

11、6个球相接触，同时又与上下两层中各上个球相接触，故每个球与周围12 个球相接触，所以其配位数是12。原子的空间利用率最大。Mg、Zn、Ti都是采用这种堆积 方式。面心立方最密堆积如上图所示，按ABCABCABC的方式堆积。将第一密置层记作A,第 二层记作B, B层的球对准A层中的三角形空隙位置，第三层记作C, C层的球对准B层的 空隙，同时应对准A层中的三角形空隙（即C层球不对准A层球）。以后各层分别重复A、B、 C层排列，这种排列方式三层为一周期，记为ABCABCABC由于在这种排列中可以划出 面心立方晶胞，故称这种堆积方式为面心立方最密堆积。Cu、Ag、Au等均采用此类堆积方 式。【归纳总

12、结】.堆积原理组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因 为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原 子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比拟稳定。1 .常见的堆积模型堆积模型采纳这种堆 积 的典型代表晶胞酉己 位 数空间 利用 率每个晶胞 所含原子数非 密 置 层简单 立方 堆积Po（车卜）652%1体心方堆 积Na、K、Fe868%2密置层六方 最 密堆 积Mg、Zn、Ti靖1274%2面心方最 密 堆积Cu Ag、Au的1274%4.关于钾型晶体（如右图所示）的结构的表达中正确的选项是（）A.是

13、密置层的一种堆积方式B.晶胞是六棱柱C.每个晶胞内含2个原子D.每个晶胞内含6个原子2 .金晶体是面心立方体，立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌（如图，其余各面省略），金 原子半径为A cm。求：金属体中最小的一个立方体含有 个金原子。（2）金的密度为 g -3。（用带A计算式表示）金原子空间占有率为 o （Au的相对原子质量为197,用带A计算式表示）.金属的以下性质中和金属晶体无关的是（）D.良好的导热性A.良好的导电性 B.反响中易失电子C.良好的延展性.以下有关金属晶体的说法中不正确的选项是（）A.金属晶体是一种“巨分子”B. “电子气”为所有原子所共有C.简单立方堆积的空间利用率最低

14、D.体心立方堆积的空间利用率最高.结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：（1）以下金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。简单立方堆积的是;体心立方堆积的是;六方最密堆积的是;面心立方最密堆积是 O（2）根据以下表达，判断一定为金属晶体的是（填字母）。A.由分子间作用力形成，熔点很低B.由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C.固体有良好的导电性、导热性和延展性以下关于金属晶体的表达正确的选项是（填字母）。A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.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 C.钙的熔、沸点高于钾D.温度越高，金属的导电性越好. A1的

15、晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关 系的平面图如图丙所示。假设A1的原子半径为d, Na代表阿伏加德罗常数，A1的相对原子原子质量为M,请回答：（1）晶胞中A1原子的配位数为, 一个晶胞中A1原子的数目为 o该晶体的密度为（用字母表示）。4 .金刚石晶胞中含有 个碳原子。假设碳原子半径为心金刚石晶胞的边长为山根据硬球接触模型，那么r =a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率（不要求计算结果）。第四节离子晶体-离子晶体1 .结合已学知识和教材内容，填写下表:物质名称金刚石干冰金属镁食盐构成微粒碳原子C02分子Mg2+、自由电子Na+和C广微粒间作用力共价键范

16、德华力金属键离子键物质类别非金属 单质共价 化合物金属单质离子化合物晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体离子晶体的概念是阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。构成离子晶体的微粒是阴离 子和阳离子,微粒间的作用力是离子键。由于离子间存在着无方向性的静电作用，每个离子周围会尽可能多地吸引带相反电荷的离 子以到达降低体系能量的目的。所以，离子晶体中不存在单独的父壬，其化学式表示的是离 子的个数比,而不是分子组成。2 .离子晶体的结构(1)离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周 围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。一个离子周围最邻近的异电性离子的数

17、 目，叫做离子晶体中离子的配位数。观察分析表中离子晶体的结构模型，填写下表：晶体 结构 模型培1靖配位数C1 一和Na配位数都为60一和Cs+配位数都为8配位数：F为4, Ca2为8晶胞中 微粒数Na+、CP都为 4Cs+、C都为 1Ca2+为 4、F-为 8阴、阳 离子1 ： 11 ： 12 ： 1个数比化学式NaClCsClCaFg在NaCl晶体中，每个Na+周围最近且等距离的Na卡有个，每个C厂周围最近且等距离 的也有建个。在CsCl晶体中，每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有色个，每个C周围 最近且等距离的C厂也有6个。3 .问题讨论在NaCl和CsCl两种晶体中，阴阳离子的个数比都是

18、1 ： 1,都属于AB型离子晶体，为什 么二者的配位数不同、晶体结构不同？为什么在NaCl（或CsCl）晶体中，正负离子的配位数相同；而在CaF2晶体中，正负离子的 配位数不相同？根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？【归纳总结】.X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，X、Y、Z分别处于立方体的顶点、棱边的中点、立方体的体心。q那么下面关于该化合物的说法正确的选项是（）1 IA.该晶体的化学式为ZXY3B.该晶体的熔点一定比金属晶体熔点高C.每个X周围距离最近的Y有8个D.每个Z周围距离最近的X有16个1 .以下性质适合于离子晶体的是（）熔点1 070 ,易溶于水

19、，水溶液能导电 熔点10.31 ,液态不导电，水溶液能导电 能溶于CS2,熔点112.8C,沸点444.6 C 熔点97.81 ,质软，导电，密度0.97 3 熔点一218 ,难溶于水熔点3 90。,硬度很大，不导电 难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱 难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电A.B.C.D. 二晶格能1 .晶格能的概念：离子晶体的晶格能是气态离子形成Lmol离子晶体释放的能量。晶格能 通常取正值,单位kJmoC.观察分析下表，回答以下问题：离子化合物NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm298282210晶格能/kJmol 7477863 791熔点/747

20、8012 852摩氏硬度2.52.56.5影响晶格能大小的因素有哪些？晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？【归纳总结】.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。1 .晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定,岩浆中的矿物越容 易结晶析出。2 .以下关于晶格能的表达中正确的选项是（）A.晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关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.碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与总成正比（而是晶体中最邻近的导电性离 子的核间距）o下面说法错误的选项是（）X晶格能/kJ.mo1离子半径/pmLiF LiCl LiBr Lil1 031 845807 752Li+ Na+ K+6095133NaF NaCI NaBr Nai915777740693F- cr Br- r136 181 195216KF KC1 KBr KI812 708676 641A.晶格能的大小与离子半径成反比