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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,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。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,一、金属晶体,基础知识导学,答案,金属原子,1.概念及物理性质,金属键,金属阳离子,自由电子,金属键,答案,2.常见金属晶体的结构型式,6,1,8,2,答案,12,6,12,4,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。,二、离子晶体,答案,1.概念,阳离子和阴离子,离子键,阳离子、阴离子,离子键,答案,2.常见AB型的离子晶体,6,8,4,答案,4,4,1,1,4,4,答案,3.晶格能,气化,强,稳定,正比,反比,结构型式,高,大,答案,4.物理性质,难溶,不导电,易溶,能导电,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。,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， ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS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_。,MgOCaOKCl,返回,答案,一、金属晶体与离子晶体的结构与物理性质,重点难点探究,金属晶体与离子晶体的组成与性质,(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。,关键提醒,解析答案,例1 下列性质适合于离子晶体的是( ) 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 gcm3,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。,A,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。,解题反思,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,解析固态时能导电的晶体不一定是金属晶体，如硅和石墨等不是金属晶体，A不正确； 固态不能导电，水溶液能导电的晶体不一定是离子晶体，如P2O5等不是离子晶体，B不正确； 金属熔融状态也能导电，C不正确； 离子晶体是阴、阳离子组成的，固态时阴、阳离子不能自由移动，不导电，熔融状态时电离出自由移动的离子而导电。,答案D,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。,解题反思,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。,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。,解析答案,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晶体比NaCl晶体晶格能_(填“大”或“小”)，主要原因是_。 MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_。 NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是_。 (2)NaF的熔点_ 的熔点(填“”、“”或“”)，其原因是_。,解析利用离子晶体中离子的核间距、离子的电荷数与晶格能的关系，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。,答案(1)小NaBr比NaCl离子的核间距大 氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小 MgO (2)两者均为离子化合物，且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低,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,解析答案,解析镁离子比铝离子的半径大，而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；金属镁比金属钠离子的半径小而所带电荷多，金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；镁比钙离子的半径小，金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。,答案C,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,2.常见的离子晶体,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n1。,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(),A.和 B.和 C.和 D.只有,解析答案,解析根据NaCl和CsCl两种典型离子晶体的结构特点分析图示。图中黑球的配位数为6，图应为简单立方结构，故和应表示NaCl的晶体结构。图中黑球的配位数为8，图为体心立方结构，故和应表示CsCl的晶体结构。,答案 C,(2)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：,Ca2的配位数是_，F的配位数是_。,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。,8,4,解析答案,该晶胞中含有的Ca2数目是_，F数目是_，,解析答案,解析F位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F8个。含有Ca2为 8 64个。,4,8,CaF2晶体的密度为a gcm3，则晶胞的体积是_(只要求列出算式)。,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 (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mV的关系计算。,解析答案,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_。,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4312个。,12,(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示Al单质的密度_gcm3(不必计算出结果)。,解析答案,返回,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.金属具有延展性的原因是( ) 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,B,随堂达标检测,1,2,3,解析答案,4,5,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。,6,2.下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是( ) 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,A,解析答案,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11。,1,2,3,4,5,6,3.下列关于晶格能的叙述中正确的是( ) 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,D,解析答案,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。,1,2,3,4,5,6,4.离子晶体一般不具有的特征是() A.熔点较高，硬度较大 B.易溶于水而难溶于有机溶剂 C.固体时不能导电 D.离子间距离较大，其密度较大,D,解析答案,解析离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A、B、C项所述；离子间的距离取决于离子半径的大小及晶体的密堆积形式等。,1,2,3,4,5,6,5.科学家通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO、CaC2的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。 (1)某同学画出的MgO晶胞结构示意图如右图所示，请改正图中错误：_ _。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析Mg2和O2的半径是O2Mg2，故空心球应为O2，实心球应为Mg2；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。,空心球应为O2，,实心球应为Mg2；8号空心球应改为实心球,(2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是_ _。,Mg2半径比Ca2小，,解析MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2半径比Ca2小，MgO晶格能大，熔点高。,解析答案,1,2,3,4,5,6,(3)Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO _ (填“”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_、_。,MgO的晶格能大,解析NiO晶胞与NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位数都是6，离子半径Ni2FeO，所以熔点NiOFeO。,6,6,(4)已知CaO晶体密度为a gcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，所以CaO晶胞中也含有4个钙离子和4个氧离子，因此CaO晶胞体积为 。,(5)CaC2晶体的晶胞结构如图所示， CaC2晶体中含有哑铃形 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2周围距离最近的 数目为_ 。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 一个 Ca2吸引6个 ，由于晶胞沿一个方向拉长，1个Ca2周围距离最近的 为4个。,4,6.回答下列问题： (1)铜的堆积方式属于A1型紧密堆积，其晶胞示意图为_(填序号)。晶胞中所含的铜原子数为_个。,解析答案,1,2,3,4,5,6,金属铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为a cm。又知铜的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数为_ 。,1,2,3,4,5,6,(2)1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1 183 K以上转变为图2所示的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。,答案,1,2,3,4,5,6,铁原子的简化电子排布式为_；铁晶体中铁原子以_键相互结合。,Ar3d64s2,金属,在1 183 K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_；在1 183 K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析在1 183 K以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子；在1 183 K以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个。,8,12,纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的边长之比为(1 183 K以下与1 183 K以上之比)_。转变温度前后两者的密度之比为(1 183 K以下与1 183 K以上之比)_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,(3)铝单质的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。,解析答案,1,2,3,4,5,6,若已知铝原子半径为d，NA表示阿伏加德罗常数，相对原子质量为M， 请回答： 晶胞中Al原子的配位数为_，一个晶胞中Al原子的数目为_。 该晶体的密度可表示为_。,返回,返回,1,2,3,4,5,6,
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