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第三章 第三節(jié) 金屬晶體與離子晶體
第1課時(shí) 金屬晶體 離子晶體
金屬銅是由什么構(gòu)成的？
干冰是由二氧化碳分子構(gòu)成的。
課前導(dǎo)入
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 能辨識(shí)常見的金屬晶體，能從微觀的角度分析金屬晶體中構(gòu)成微粒及微粒間作用力，并解釋金屬的物理性質(zhì)。
2. 能辨識(shí)常見的離子晶體，能從微觀角度理解離子鍵對(duì)晶體性質(zhì)的影響，能從宏觀角度解釋離子晶體的差異。
3. 通過對(duì)離子模型的認(rèn)識(shí)，理解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，預(yù)測其性質(zhì)。
一、金屬晶體
1. 電子氣理論
金屬原子
金屬離子
失去價(jià)電子
自由電子幾乎均勻分布于晶體
金屬鍵
金屬脫落下來的價(jià)電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。“有陽離子而無陰離子”是金屬獨(dú)有的特性。
新知梳理
(1)概念：金屬（除汞外）在常溫下都是晶體，稱之為金屬晶體。
(2)構(gòu)成微粒：金屬陽離子和自由電子。
(3)相互作用：金屬鍵（金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用）。
無方向性和飽和性，價(jià)電子可以在金屬中自由流動(dòng)
2. 金屬晶體
容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等
當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞剑覐浡诮饘僭娱g的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。
(1)延展性
自由電子
+
金屬離子
金屬原子
錯(cuò)位
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
3. 金屬的物理性質(zhì)
外加電場
不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：Ag、Cu、Al。金屬的導(dǎo)電率隨溫度升高而降低。
在金屬晶體中，存在許多自由電子，這些電子移動(dòng)是沒有方向的，但是在外加電場的作用下，自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，使金屬表現(xiàn)出導(dǎo)電性。
(2)導(dǎo)電性
(3)導(dǎo)熱性
自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬陽離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞把能量傳遞給金屬陽離子。自由電子與金屬陽離子頻繁碰撞，把能量從溫度高的部分傳遞到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。
Cs
由于金屬內(nèi)部原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，且存在自由電子，所以當(dāng)光線照射到金屬表面時(shí)，自由電子可以吸收所有頻率的光并很快放出，使金屬不透明且具有金屬光澤。
金屬在粉末狀態(tài)時(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后不能再反射出來，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。
(4)金屬光澤和顏色
原子半徑
價(jià)電子數(shù)
金屬鍵
金屬的物理性質(zhì)
決定
延展性
導(dǎo)電性
導(dǎo)熱性
金屬光澤
......
熔沸點(diǎn)
原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。
金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大
4. 金屬鍵
電解質(zhì) 金屬晶體
導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)
導(dǎo)電粒子
導(dǎo)電時(shí)發(fā)生的變化
導(dǎo)電能力隨溫度的變化
水溶液或熔融狀態(tài)下
晶體狀態(tài)
自由移動(dòng)的離子
自由電子
思考1：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電，這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同？
化學(xué)變化
物理變化
增強(qiáng)
減弱
思考2：已知堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋。同主族元素價(jià)電子數(shù)相同（陽離子所帶電荷數(shù)相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減。同周期元素，從左到右，價(jià)電子數(shù)依次增大，原子（離子）半徑依次減弱，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次增強(qiáng)，故鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小順序是：鈉＜鎂＜鋁。
熔沸點(diǎn)： Na思考3：試判斷鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小。
陰陽離子間通過靜電作用所形成的強(qiáng)烈的相互作用叫做離子鍵。
成鍵粒子
鍵的本質(zhì)
靜電引力和斥力
(1)概念：
二、離子晶體
1. 離子鍵
(2)特征：
離子鍵沒有方向性和飽和性。
①構(gòu)成微粒： 和 ；
②作用力： ；
③配位數(shù)：一個(gè)離子周圍的 ；
2. 離子晶體
(1)離子晶體的結(jié)構(gòu)
陽離子
陰離子
離子鍵
異電性離子的數(shù)目
陽離子和陰離子在晶體中不能自由移動(dòng)，所以離子晶體不能導(dǎo)電
晶體中正負(fù)離子的半徑比(r＋/r－)
電荷因素
鍵性因素
幾何元素
正負(fù)離子的電荷比
離子鍵的純粹程度(簡稱鍵性因素)
、
、
、
(2)決定晶體結(jié)構(gòu)的因素
①硬度：硬而脆，難以壓縮；
②熔沸點(diǎn)：較高，難揮發(fā)；
③導(dǎo)電性：不導(dǎo)電，熔化或溶于水后能導(dǎo)電。
④溶解性：大多數(shù)易溶于極性溶劑(如水)，難溶于非極性溶劑（如汽油、苯、CCl4）
(3)物理性質(zhì)
注意：溶于水能導(dǎo)電的不一定是離子晶體，如HCl等；熔化后能導(dǎo)電的晶體不一定是離子晶體，如Si、石墨、金屬等。
每個(gè)Na＋周圍與之等距且距離最近的Na＋有____個(gè)。
每個(gè)Cl－周圍與之等距且距離最近的Cl－有____個(gè)。
Cl－
Na＋
3. 典型的離子晶體
(1) NaCl
12
12
一個(gè)氯化銫晶胞中，銫離子1個(gè) ，氯離子1個(gè)
Cl-
Cs+
銫離子：體心
氯離子：頂點(diǎn)
或者反之；交錯(cuò)排列
Cl－：8×＝1
Cs＋：1
(2) CsCl
每個(gè)Cs＋周圍與之等距且距離最近的Cl－有8個(gè)。每個(gè)Cl－周圍與之等距且距離最近的Cs＋有8個(gè)。
它們所圍成的空間幾何構(gòu)型是正六面體。
Cs＋的配位數(shù)為：8；Cl-的配位數(shù)為：8
每個(gè)Cs＋周圍與之等距且距離最近的Cl－有8個(gè)，Cs＋有6個(gè)；
每個(gè)Cl－周圍與之等距且距離最近的Cs＋有8個(gè)，Cl－有6個(gè)。
(2) CaF2
陽離子配位數(shù)：8
陰離子配位數(shù)：4
F-
Ca2+
正離子數(shù) 負(fù)離子電價(jià) 負(fù)離子的配位數(shù)
————— = —————— = ————————
負(fù)離子數(shù) 正離子電價(jià) 正離子的配位數(shù)
1. 判斷下列晶體類型。
(1)SiI4：熔點(diǎn)120.5 ℃，沸點(diǎn)271.5 ℃，易水解_______________。
(2)硼：熔點(diǎn)2 300 ℃，沸點(diǎn)2 550 ℃，硬度大_______________。
(3)硒：熔點(diǎn)217 ℃，沸點(diǎn)685 ℃，溶于氯仿_______________。
(4)銻：熔點(diǎn)630.74 ℃，沸點(diǎn)1 750 ℃，導(dǎo)電_______________。
分子晶體
原子晶體
分子晶體
金屬晶體
當(dāng)堂測試
2. 下列敘述正確的是（ ）
A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子
B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵
C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵
D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵
B
3. 金屬鍵越強(qiáng)，金屬的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高，且據(jù)研究表明，一般說來金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)，由此判斷下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．鎂的硬度小于鋁
B．鎂的熔、沸點(diǎn)低于鈣
C．鎂的硬度大于鉀
D．鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀
B
4. 下列關(guān)于金屬的敘述中，不正確的是( )
A.金屬鍵是金屬陽離子和“自由電子”這兩種帶異性電荷的微粒間的強(qiáng)烈相互作用，其實(shí)質(zhì)也是一種靜電作用
B.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用，所以與共價(jià)鍵類似也有方向性和飽和性
C.金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和“自由電子”間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性
D.構(gòu)成金屬的“自由電子”在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)
B
5. 金屬能導(dǎo)電的原因是 ( )
A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的作用較弱
B.金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動(dòng)
C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動(dòng)
D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子
B
6. 關(guān)于晶體的下列說法中，正確的是（ ）
A.共價(jià)晶體中可能含有離子鍵
B.離子晶體中可能含有共價(jià)鍵
C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵
D.任何晶體中，若含有陽離子就一定有陰離子
B
本節(jié)內(nèi)容結(jié)束

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