化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.2金属晶体与离子晶体（共94张ppt）

(共94张PPT)
金属晶体与离子晶体
学习目标
01
导电性 导热性 延展性
金属物理性质
02
金属键：概念 特征 判断 应用
金属键 金属晶体
03
概念 微粒 作用力 物理性质
离子晶体
04
过渡晶体：看离子键的百分数确定是
哪类晶体
混合型晶体：石墨
过渡晶体 混合型晶体
金属的通性
熔点最高的金属—钨
硬度最大的金属—铬
你知道吗？
号称工业中"牙齿"
说说金属在日常生活中有哪些应用？
生活中的化学
扬州金箔画
金属的物理通性
1
1
四通性
导电
2
导热
3
延展性
延性：拉在细丝的性质
展性：压成薄片的性质
4
金属光泽
金属为什么具有这些共同性质呢
金属键 金属晶体
铜晶体中，铜原子之间是靠什么力连接在一起的？
问题探究
铜晶体中，只有铜原子吗？
金属晶体的结构
问题探究
金属晶体中
会不会有正、负微粒间的作用力？
1s22s22p33s23p63d104s1
思考﹒ 讨论
请写出铜原子的电子排布式
价电子脱落
遍布整块晶体
“电子气”
＋
＋
＋
＋
＋
金属键
金属
阳离子
自由
电子
金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
金属键
金属键的本质
电子气理论
由于金属原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。这些电子又称为自由电子。
金属晶体的电子气理论示意图
2.1 金属键
金属键和金属晶体
2
1
2
金属离子和自由电子之间的较强作用
概念
金属离子与自由电子
构成微粒
金属的自由电子模型
1900年德鲁德（drude）
电子气理论
金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”。
这些电子不是专属于某几个特定的金属离子，而是均匀分布于整个晶体中，被所有离子共用，从而把所有的金属原子维系在一起，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”中。
化学趣史
从中你能得到金属键有何特性？
自由电子是否属于哪一个离子？
思考﹒ 讨论
2.1 金属键
金属键和金属晶体
2
1
2
3
金属离子和自由电子之间的较强作用
概念
金属离子与自由电子
构成微粒
没有方向性和饱和性
特性
你能应用金属键理论来解释金属的导电性？
合作探究
通常情况下金属内部电子的运动是不固定的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流。
2.1 金属键
金属键和金属晶体
2
1
2
3
4
金属离子和自由电子之间的较强作用
概念
金属离子与自由电子
构成微粒
没有方向性和饱和性
特性
解释金属物理通性
应用
导电性 导热性 延展性
金属原子、金属离子和自由电子的作用
自由电子在外加电场的作用下发生定向移动
规律总结
导电物质 电解质 金属晶体
导电时的状态
导电粒子
导电时发生的变化
温度升高导电能力
水溶液或熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子
自由电子
电解质与金属的导电
化学变化
物理变化
增强
减弱
比较思考
金属电阻随温度的升高而增大
加热时，金属离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，造成金属的电阻随温度升高增大。
思考﹒ 运用
请你用金属键理论来解释金属的导热性？
+
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思考﹒ 运用
金属易导热，是自由电子运动时与金属离子碰撞时，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属温度。
导电性 导热性 延展性
金属原子、金属离子和自由电子的作用
自由电子在外加电场的作用下发生定向移动
自由电子与金属离子碰撞传递热量
规律总结
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你能应用金属键理论来解释金属的延展性？
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思考﹒ 运用
错位
金属晶体中由于金属离子和自由电子间的相互作用没有方向性,和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。
通性 金属的延展性
“电子气理论”解释金属的通性
在金属晶体中，由于自由电子的“胶合”作用，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，而且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，所以金属有良好的延展性。
导电性 导热性 延展性
金属原子、金属离子和自由电子的作用
自由电子在外加电场的作用下发生定向移动
自由电子与金属离子碰撞传递热量
金属离子与自由电子作用没有方向性，晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用
规律总结
试解释钠的熔沸点和硬度不如金属铝的原因。
考考你的智慧
＋
影响金属键强弱的因素
金属离子电荷数
金属离子半径
2.1 金属键
金属键和金属晶体
2
1
2
3
4
5
金属离子和自由电子之间的较强作用
概念
金属离子与自由电子
构成微粒
没有方向性和饱和性
特性
解释金属物理通性
应用
金属离子的电荷数及半径
强弱判断
金属键越强
熔点就相应越高，硬度也越大
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。
已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。
你学会了吗？
金属单质 熔点/℃
Li 180.5
Na 97.81
K 63.65
Rb 38.89
Cs 28.40
试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。
Na 钠的熔点：97.8 ℃
Mg 镁的熔点：650 ℃
Al 铝的熔点：660.4 ℃
问题解决
2.2 金属晶体
金属键和金属晶体
2
金属离子和自由电子通过金属键形成的晶体
下列生活中的问题，不能用金属键解释的是
A．用角制品做炊具
B．用金属铝制成导线
C．用铂金做首饰
D． 铁易生锈
看谁做得既准又快
金属的下列性质与金属键无关的是
A．金属具有光泽
B．金属易导电、传热
C．金属具有较强的还原性
D． 金属具有延展性
看我七十二变
离子晶体
Na
回顾练习
＋
用电子式表示氯化钠的形成过程：
Cl
Na＋
Cl
－
离子晶体
3
1
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
1. 氯化钠晶体中存在什么微粒？
2. 离子晶体中存在的微粒是什么？
观察与思考
离子晶体
3
1
2
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
1. 氯化钠晶体中存在离子，为什么不导电？
2. 氯化钠晶体在什么条件下能够导电？
3. 氯化钠晶体溶于水、熔化状态下，破坏什么作用力？
观察与思考
离子晶体
3
1
2
3
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
离子键
微粒间作用力
晶体中离子不能自由移动!
问题探究
哪些物质可能为离子晶体
离子晶体
3
1
2
3
4
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
离子键
微粒间作用力
强碱 活泼金属氧化物 多数盐
类别
晶体中离子不能自由移动!
NaOH KOH
CaO Al2O3 Na2O2
NaCl K2SO4
1. 指出模型中的钠离子、氯离子。
2. 晶体中是否存在氯化钠分子？
3. NaCl这一符号能否认为是氯化钠的分子式？
观察与思考
观察与思考
氯化钠晶体中有无单个的NaCl
离子晶体
3
1
2
3
4
5
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
离子键
微粒间作用力
强碱 活泼金属氧化物 多数盐
类别
晶体中不存在分子
特征
晶体中离子不能自由移动!
氯化钠晶体中不存在独立的分子！
感受﹒ 理解
NaCl它表示什么含义？
NaCl是最简式(化学式)
NaCl晶体中，Na＋与Cl－个数比为________
离子晶体
3
1
2
3
4
5
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
离子键
微粒间作用力
强碱 活泼金属氧化物 多数盐
类别
晶体中不存在分子
特征
晶体中离子不能自由移动!
化学式表示阴阳离子个数比
每个钠离子周围吸引多少个氯离子，每个氯离子周围吸引多少个钠离子？
观察与思考
NaCl的晶体结构示意图
Cl-
Na+
孙先辉PPT
每个Na+同时吸引着6个Cl-，分别在前后左右上下的位置
钠离子所处的环境
观察与思考
孙先辉PPT
观察与思考
每个Cl-同时吸引着6个Na+，分别在前后左右上下的位置
氯离子所处的环境
每个Na＋周围等距紧邻的Cl－有____个
每个Cl－周围等距紧邻的Na＋有____个
晶体中，Na＋与Cl－的个数比为_____
观察与思考
几种离子晶体的物理性质
晶体 氯化钠 硫酸钾 氧化镁 氯化钡
熔点/ ℃ 801 1 069 2 852 1 560
硬度 较硬 较硬 较硬 较硬
为何离子晶体的熔点较高？
思考﹒ 运用
离子晶体
3
1
2
3
4
5
阴阳离子按一定的方式有规律排列成的晶体
概念
阴阳离子
构成微粒
离子键
微粒间作用力
强碱 活泼金属氧化物 多数盐
类别
晶体中不存在分子
特征
6
高熔点、高沸点、高硬度
物理性质
晶体中离子不能自由移动!
化学式表示阴阳离子个数比
固体不导电
（熔融或水溶液导电)
感受﹒ 理解
离子晶体是否具有较好的延展性
施加外力
发生滑动
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
离子晶体较脆，延展性较差
感受﹒ 理解
阴阳离子形成的物质，其熔点一定很高吗？
问题探究
离子液体
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
一个Na＋周围最近的Na＋有几个？
深化理解
6个Cl－所围成的空间几何构型是_________。
深化理解
CsCl的晶体结构模型
---Cs+
---Cl-
CsCl的晶体结构示意图
一个Cs＋周围最近的Cl－有几个？
一个Cl－周围最近Cs＋的有几个？
观察与思考
问题探究
石墨是共价晶体吗
过渡晶体与混合型晶体
H
Cl
Na＋
Cl
－
H
H
思考﹒ 讨论
非极性键
极性键
离子键
电子对偏移
？
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数 /% 62 50 41 33
几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
过渡晶体
离子晶体
共价晶体
问题探究
100%
0%
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数 /% 62 50 41 33
几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
请同学们根据上表推测 P2O5、SO3、Cl2O7 的化学键中离子键成分的百分数变化趋势。
P2O5、SO3、Cl2O7 的离子键的百分数应小于 33%，且呈逐渐减小的趋势。
问题探究
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
离子键的 百分数 /% 62 50 41 33 ＜ 33 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
请从元素电负性解释这一变化趋势产生的原因。
问题探究
形成化合物的元素之间的电负性相差越大，离子键百分数越高
第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小，氧化物中化学键的离子键成分越来越低。
第三周期元素的氧化物晶体类型变化趋势
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
离子晶体
共价晶体
分子晶体
问题探究
四类晶体都有过渡型，没有严格的分界线。
思考﹒ 运用
sp3杂化
金刚石坚硬而石墨却质软导电？
金刚石的用途
杂化
键能很大，所以石墨化学性质稳定!
同层中的每个碳原子与邻近的三个碳原子以共价键相结合
sp2 杂化
142 pm
感受﹒ 理解
sp2 杂化
每个碳原子还有一个与碳环网状平面垂直的未参与杂化的 2p 轨道（含有一个未成对电子）
感受﹒ 理解
它们相互平行且相互重叠，形成遍及整个平面的大π键
电子可在整个碳环网状平面上运动
石墨有类似金属的导电性
感受﹒ 理解
335 pm
相邻碳环网状平面间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨只沿平面的方向导电。
石墨作润滑剂
范德华力
4.2 混合型晶体
过渡晶体与混合型晶体
4
层内碳原子之间
共价键
sp2杂化
未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动
有金属键的性质
层与层碳原子之间
范德华力
单质 金刚石 石墨
结构 一个C原子与相邻____个C相连，形成____________结构 一个C原子与相邻___个C相连，形成平面____________结构
物理性质 无色透明固体，熔沸点很高 质地软，熔沸点很高
晶体类型 原子晶体 混合型晶体
成键 sp3杂化 sp2杂化
作用力
用途 装饰品、钻头 电极、润滑剂
归纳与整理
晶体的领域异常丰富，成为一门科学——晶体学
生物大分子晶体学
功能分子晶体研究
多晶衍射研究
激光晶体材料研究
孙先辉PPT
你知道吗？
这节课我学到了什么？
（用一句话表示）
还有什么疑问？
课堂小结
课堂小结
结构
性质
金属阳离子
自由电子
金属键
导电性
导热性
延展性
金属离子半径
金属离子电荷数
熔沸点高低
硬度大小
金属晶体 离子晶体 混合型晶体
实例 铜 NaCl 石墨
构成微粒
作用力
熔沸点
硬度
导电性
有无分子
熔融断键
课堂小结
三晶体的性质
金属晶体 离子晶体 混合型晶体
实例 铜 NaCl 石墨
构成微粒 金属离子 自由电子 阴阳离子 原子
作用力 金属键 离子键 共价键 范德华力
熔沸点 有高 有低 较高 高
硬度 有大有小 硬而脆 小
导电性 良好 固体无 良好
有无分子 无 无 无
熔融断键 减弱 断裂 未
课堂小结
三晶体的性质
物质 晶体类型 晶体是否存在分子
冰
二氧化碳
氧化过钠
二氧化硅
晶体碘
蔗糖
氢氧化钠
硝酸钾
孙先辉PPT
考考你自己
将下列变化过程中破坏的作用力名称填在下表中：
序号 变化过程 破坏的作用力
① NaOH熔化
② 干冰升华
③ SiO2熔化
④ HCl溶于水
⑤ NaCl溶于水
⑥ Na熔化
离子键
分子间作用力
共价键
共价键
离子键
看我七十二变
金属键
下列物质的化学式可以表示其分子式的是
A．Na2SO4
B．CO2
C．SiO2
D．NaOH
考考你自己
孙先辉PPT
三氯化铁常温下为固体，熔点 282℃，沸点 315℃，在 300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚，丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为哪种类型的晶体
A．离子晶体
B．分子晶体
C．原子晶体
D．金属晶体
看谁做得既准又快
有关晶体的叙述正确的是
A．离子晶体中，不一定存在离子键
B．原子晶体中，可能存在离子键
C．金属晶体的熔、沸点均很高
D．稀有气体的原子间没有化学键
孙先辉PPT
考考你自己
有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：
①氯化铝在加热时能升华
②四氯化硅在晶态时属于分子晶体
③氯化钠晶体中微粒间以分子间作用力结合
④氯化铝晶体是典型的离子晶体
其中与表中数据一致的是
A．只有①② B．②③ C．①②③ D．②④
NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 714 190 －70
沸点/℃ 1413 1412 180 57.57
下表中给出几种氯化物的熔点和沸点：