《金屬晶體　離子晶體》參考教案

學而優(yōu)，教有方2/12第2節(jié)幾種簡單的晶體結構模型第1課時金屬晶體離子晶體發(fā)展目標體系構建1.能借助金屬晶體結構模型認識金屬晶體的結構特點。能利用形成晶體的作用力解釋金屬的性質。2．認識幾種常見離子晶體的模型，并能解釋離子晶體的性質。一、金屬晶體1．金屬晶體的概念點撥：金屬晶體中因金屬鍵的存在使得金屬具有良好的延展性和可塑性。2．常見金屬晶體的結構常見金屬Ca、Cu、Au、Al、Pd、Pt、AgLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti結構示意圖(1)金屬在發(fā)生變形延展時，金屬鍵斷裂嗎？(2)金屬在通常狀況下都是晶體嗎？金屬晶體的性質與哪些因素有關？二、離子晶體1．概念陰、陽離子通過離子鍵結合，在空間呈現(xiàn)周期性重復排列所形成的晶體。2．常見的離子晶體晶體類型NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞晶胞中微粒數(shù)Na＋4Cl－4Cs＋1Cl－1Zn2＋4S2－4Ca2＋4F－8符號類型Li、Na、K、Rb的鹵化物、AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等BaF2、PbF2、3.晶格能(1)概念將1mol離子晶體完全氣化為氣態(tài)陰、陽離子所吸收的能量。(2)意義：衡量離子鍵的強弱。晶格能越大，表示離子鍵越強，離子晶體越穩(wěn)定。4．特性(1)熔點、沸點較高，而且隨著離子電荷的增加，離子間距的縮短，晶格能增大，熔點升高。(2)一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。(3)在固態(tài)時不導電，熔融狀態(tài)或在水溶液中能導電。離子晶體的化學式是表示真正的分子構成嗎？1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”。)(1)同主族金屬元素自上而下，金屬單質的熔點逐漸降低，體現(xiàn)金屬鍵逐漸減弱。 ()(2)離子晶體一定含有金屬陽離子。 ()(3)金屬晶體和離子晶體的導電實質是一樣的。 ()(4)固態(tài)不導電、水溶液能導電，這一性質能說明某晶體一定是離子晶體。 (×)(5)金屬鍵的強弱決定金屬晶體的熔點和硬度。 ()2．離子晶體不可能具有的性質是()A．較高的熔、沸點B．固態(tài)時具有良好的導電性C．可溶于極性溶劑D．堅硬而易粉碎3．金屬的下列性質中和金屬晶體的結構無關的是()A．良好的導電性 B．反應中易失電子C．良好的延展性 D．良好的導熱性金屬晶體(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析)飛機制造中使用大量合金。1．金屬為什么具有較好的延展性？2．合金為何比純金屬的性質優(yōu)越？1．金屬物理通性的解釋2．金屬晶體熔點的影響因素同類型的金屬晶體的熔點由金屬陽離子半徑、離子所帶的電荷決定，陽離子半徑越小，所帶電荷越多，相互作用力就越強，熔點就越高。例如熔點：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，Na＜Mg＜Al?！纠?】鐵有δ、γ、α三種晶體結構，如圖是δ、γ、α三種晶體不同溫度下轉化的示意圖，下列有關說法不正確的是()A．δ－Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個B．γ－Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個C．α－Fe晶胞邊長若為acm，γ－Fe晶胞邊長若為bcm，則α－Fe和γ－Fe兩種晶體的密度比為b3∶4a3D．將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同1．下列敘述錯誤的是()A．構成金屬的微粒是金屬陽離子和自由電子B．金屬晶體內部都有自由電子C．金屬晶體內自由電子分布不均勻，專屬于某個特定的金屬離子D．同一類晶體間熔點(或沸點)相差最大的是金屬晶體2．下列有關金屬的敘述正確的是()A．金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬離子之間有較強的作用B．通常情況下，金屬里的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流C．金屬導熱是借助金屬離子的運動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D．金屬的熱導率隨溫度的升高而降低離子晶體(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析)氯化鈉晶體及結構模型1．1個NaCl晶胞中含有幾個Na＋、Cl－？2．NaCl晶體熔化時破壞的作用力是什么？1．離子晶體的簡單結構類型晶體類型晶胞示意圖結構特點NaCl型(Li、Na、K和Rb的鹵化物，AgF，MgO等)①Na＋、Cl－的配位數(shù)均為6②每個Na＋(Cl－)周圍緊鄰(距離最近且相等)的Cl－(Na＋)構成正八面體③每個Na＋(Cl－)周圍緊鄰的Na＋(Cl－)有12個④每個晶胞中含4個Na＋、4個Cl－CsCl型(CsBr、CsI、NH4Cl等)①Cs＋、Cl－的配位數(shù)均為8②每個Cs＋(Cl－)周圍緊鄰的Cl－(Cs＋)構成正六面體③每個Cs＋(Cl－)周圍緊鄰的Cs＋(Cl－)有6個④每個晶胞中含1個Cs＋、1個Cl－ZnS型(BeO、BeS等)①Zn2＋、S2－的配位數(shù)均為4②每個Zn2＋(S2－)周圍緊鄰的S2－(Zn2＋)構成正四面體③每個晶胞中有4個S2－、4個Zn2＋④Zn2＋與S2－之間的最短距離為晶胞體對角線長的eq\f(1,4)CaF2型①Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4，二者的配位數(shù)之比等于二者電荷(絕對值)之比②每個F－周圍緊鄰的4個Ca2＋構成正四面體，每個Ca2＋周圍緊鄰的8個F－構成立方體③每個晶胞中有4個Ca2＋、8個F－④Ca2＋與F－之間的最短距離為晶胞體對角線長的eq\f(1,4)2.對離子晶體特性的理解(1)離子晶體熔、沸點的比較：一般來說，陰、陽離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，如Al2O3>MgO；NaCl>CsCl等。(2)對于離子晶體的熔、沸點，要注意“一般來說”和“較高”等字詞?！耙话銇碚f”說明離子晶體的熔、沸點還有些特例；“較高”是與其他晶體類型比較的結果。(3)離子晶體的一些特殊物理性質可用于確定晶體類型。如在固態(tài)時不導電，在熔融狀態(tài)下能導電的晶體一定是離子晶體。(4)離子晶體導電的前提是先電離出自由移動的陰、陽離子。難溶于水的強電解質如BaSO4、CaCO3等溶于水時，由于濃度極小，故導電性極弱。通常情況下，它們的水溶液不導電?！纠?】高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結構。圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復單元)。則下列有關說法正確的是()A．KO2中只存在離子鍵B．超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有1個K＋和1個Oeq\o\al(－,2)C．晶體中與每個K＋距離最近的Oeq\o\al(－,2)有6個D．晶體中，所有原子之間都是以離子鍵結合首先要記住NaCl型、CsCl型晶體的結構特點，然后聯(lián)系立體幾何知識來解答。1．下列描述符合離子晶體性質的是()A．熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電B．熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電C．能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃D．熔點97.81℃，質軟，導電，密度0.97g·cm－32．MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點的高低順序是()A．MgO>Rb2O>BaO>CaOB．MgO>CaO>BaO>Rb2OC．CaO>BaO>MgO>Rb2OD．CaO>BaO>Rb2O>MgO巖漿晶出規(guī)則與晶格能火山噴出的巖漿是一種復雜的混合物，冷卻時，許多礦物相繼析出，簡稱“巖漿晶出”。實驗證明，巖漿晶出的次序與晶格能的大小有關。硅酸鹽和石英的晶出次序與晶格能1．晶格能的大小與什么因素有關？2．為什么石英在硅酸鹽礦物中最后析出？通過本情境素材中對晶格能的影響因素及晶體性質的影響因素的探究，提升了“宏觀辨識與微觀探析”的學科素養(yǎng)。1．可用自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞來解釋的物理性質是()A．金屬是熱的良導體 B．金屬是電的良導體C．金屬有良好的延展性 D．有金屬光澤，不透明2．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有關CaF2的表述正確的是()A．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用B．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點低于CaCl2C．陰陽離子比為2∶1的物質，均與CaF2晶體構型相同D．CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電3．(素養(yǎng)題)要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是()A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣4．下列各類物質中，固態(tài)時只能形成離子晶體的是()A．非金屬氧化物 B．非金屬單質C．強酸 D．強堿5．下圖是ZnS、CsCl、NaCl晶體的結構模型，根據(jù)圖示回答下列問題：甲乙丙(1)分別寫出三種晶體結構模型對應物質的化學式：甲________、乙________、丙________。在這三種晶體中，與陽離子最近且等距離的陰離子在空間圍成的幾何構型分別為_____________________。(2)在NaCl、CsCl晶體中，每個Cl－的周圍和它等距離且最近的Cl－分別有________個、________個。

參考答案(1)提示：不斷裂。(2)提示：不是，如汞；金屬鍵和金屬原子的堆積方式決定金屬的性質。提示：不是。離子晶體的化學式僅代表晶體中陰、陽離子個數(shù)比，并不代表分子構成，所以離子晶體中不存在分子。1．√××√2．B[離子晶體是陰、陽離子通過離子鍵結合而成的，在固態(tài)時，陰、陽離子不能自由移動，因而不導電，離子晶體溶于水或熔融后，電離出可以自由移動的陰、陽離子才能導電，故B錯誤。]3．B[金屬的物理性質是由金屬晶體所決定的，A、C、D三項都是金屬共有的物理性質，這些性質都是由金屬晶體所決定的。B項，金屬易失電子是由金屬原子的結構決定的，和晶體結構無關。]1．提示：金屬晶體中由于金屬陽離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。金屬晶體中原子的堆積方式也會影響金屬的性質，具有最密堆積結構的金屬延展性往往比其他結構的金屬的延展性好。2．提示：合金內加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難。因此，在一般情況下，合金比純金屬硬度大?！纠?】D[δ－Fe，中心Fe與8個頂點上的Fe距離相等且最近；γ－Fe，與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子數(shù)為8×3×eq\f(1,2)＝12，每個晶胞中含鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，α－Fe晶胞中含鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，則α－Fe和γ－Fe兩種晶體的密度比為eq\f(1,a3)∶eq\f(4,b3)＝b3∶4a3；由三種晶體的轉化溫度關系可以看出急速冷卻和緩慢冷卻得到兩種不同類型的晶體。]1．C[金屬晶體是由金屬陽離子和自由電子構成的，自由電子幾乎均勻分布在金屬晶體內，不專屬于某一個或幾個特定的金屬離子，故A、B正確，C錯誤；由于金屬鍵的強度差別很大，不同金屬晶體的熔、沸點相差較大，故D正確。]2．D[根據(jù)電子氣理論可知，金屬受外力作用時變形而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，A錯誤；自由電子要在外電場作用下才能發(fā)生定向移動產生電流，B錯誤；金屬導熱主要依靠自由電子的熱運動，升高溫度使自由電子與金屬原子頻繁碰撞，導致熱導率降低，C錯誤，D正確。]1．提示：4個Na＋和4個Cl－。2．提示：離子鍵。C[根據(jù)題給信息，超氧化鉀晶體是面心立方晶體，超氧化鉀晶體(KO2)是離子化合物，陰、陽離子分別為K＋、Oeq\o\al(－,2)，晶體中K＋與Oeq\o\al(－,2)之間是離子鍵，Oeq\o\al(－,2)中O—O鍵為共價鍵。作為面心立方晶體，每個晶胞中含有eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4個K＋，1＋eq\f(1,4)×12＝4個Oeq\o\al(－,2)，晶胞中與每個K＋距離最近的Oeq\o\al(－,2)有6個(上、下、前、后、左、右)。]1．A[離子晶體在液態(tài)(即熔融態(tài))時能導電，所以B項描述的不是離子晶體的性質；CS2是非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律知，C項描述的應是非極性分子晶體的性質；由于離子晶體質硬易碎，且固態(tài)不導電，所以D項描述的不是離子晶體的性質。]2．B[四種離子晶體所含陰離子相同，所含陽離子不同。對Mg2＋、Rb＋、Ca2＋、Ba2＋進行比較，Rb＋所帶電荷數(shù)少，其與O2－形成的離子鍵最弱，故Rb2O的熔點最低。對Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋進行比較，它們所帶電荷一樣多，半徑Mg2＋<Ca2＋<Ba2＋，與O2－形成的離子鍵由強到弱的順序是MgO>CaO>BaO，相應離子晶體的熔點由高到低的順序為MgO>CaO>BaO。綜上所述，四種離子晶體熔點的高低順序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。]1．提示：離子半徑越小，離子所帶電荷越多，晶格能越大。2．提示：晶格能高的晶體熔點較高，更易在巖漿冷卻過程中先結晶。石英在硅酸鹽礦物中晶格能較小，因此石英最后析出。1．A[金屬中的自由電子受熱后運動速率增大，與金屬陽離子碰撞頻率增大，可以傳遞能量，故金屬有良好的導熱性，A正確。]2．D[CaF2為離子化合物，熔融狀態(tài)下能導電，Ca2＋與F－間既有靜電吸引作用，又有靜電排斥作用，A錯，D對；離子半徑越小，離子鍵越強，故CaF2的熔點高于CaCl2的熔點，