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《选修三第三章第三节 金属晶体》导学案(第3课时)
学习时间2011—2012学年上学期周
【课标要求】知识与技能要求:复习本节知识
【主干知识再现】一、关于金属键
1.几种化学键的比较
类型

比较离子键共价键金属键
非极性键极性键配位键
本质阴、阳离子间通过静电作用形成相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成金属阳离子与自由电子间的作用
成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大(金属与非金属之间)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得失电子能力差别较小(不同非金属)成键原子一方有孤对电子(配体),另一方有空轨道(中心离子)同种金属或不同种金属(合金)
特征无方向性、饱和性有方向性、饱和性无方向性
表示方式
(电子式)Na+[Cl??]-
HH

存在离子化合物(离子晶体)单质H2、共价化合物H2O2、离子化合物Na2O2共价化合物HCl、离子化合物NaOH离子化合物NH4Cl金属单质(金属晶体、合金)
2.金属具有导电性、导热性和延展性的原因
(1)延展性:当金属受到外力作用时,晶体中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球之间润滑剂的作用,即金属的离子和自由电子之间的较强作用仍然存在,因而金属都有良好的延展性。
(2)导电性:金属内部的原子之间的“电子气”的流动是无方向性的,在外加电场的作用下,电子气在电场中定向移动形成电流。
(3)金属的热导率随温度的升高而降低,是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞的缘故。
3.金属导电与电解质溶液导电的比较。
运动的微粒过程中发生的变化温度的影响
金属导电自由电子物理变化升温,导电性减弱
电解质溶液导电阴、阳离子化学变化升温、导电性增强
4.影响金属熔点、硬度的因素
一般地,熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说,金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属晶体内部作用力越强,因而晶体熔点越高,硬度越大。
二、关于金属晶体
1.金属晶体结构构成粒子:金属原子(金属阳离子、,自由电子)作用力:金属阳离子与自由电子间 强烈的相互作用
2.物理性质相同点:有金属光泽、导电、导热、延展性不同点:熔点高低不同,硬度大小不同
3.位置与分类
金属区(分界线、元素种数、周期与族)分类依据冶金工业黑色金属:Fe、Cr、Mn有色金属:Fe、Cr、Mn以外的金属密度大小重金属(ρ4.5gcm-3):Fe、Cu等轻金属(ρ4.5gcm-3):Mg、Al等地壳中的含量常见金属:Fe、Cu、Al等稀有金属:钼、锆、铌等
4.金属之最
(1)在生活生产中使用最广泛的金属是铁(一般是铁与碳的合金);
(2)地壳中含量最多的金属元素是铝(Al);
(3)自然界中最活泼的金属元素是铯(Cs);
(4)最稳定的金属单质是金(Au);
(5)最硬的金属单质是铬(Cr);
(6)熔点最高的金属单质是钨(3413℃)(W);
(7)熔点最低的金属单质是汞(-39℃)(Hg);
(8)延展性最好的是金(Au);
(9)导电性能最好的是银(Ag);
(10)密度最大的是锇(22.57gcm-3)(Os)。
5.三维空间模型常见的三种结构
三种典型结构类型体心立方晶格面心立方晶体密排六方晶格
配位数81212
常见金属晶体结构(有些金属晶体可能有两种或三种晶格)Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、FeCa、Sr、Cu、Au、Al、Pb、Ni、Pd、PtBe、Mg、Ca、Sr、Co、Ni、Zn、Cd、Ti
结构示意图

空间利用率68%74%74%
堆积形式体心立方最密堆积面心立方最密堆积六方最密堆积
【学习效果自测】
1.只有阳离子而没有阴离子的晶体是()
A.金属晶体B.原子晶体C.离子晶体D.分子晶体
2.下列有关金属晶体的说法中正确的是()
A.常温下都是晶体B.最外层电子数少于3个的都是金属
C.任何状态下都有延展性D.都能导电、传热
3.下列有关金属晶体的说法中不正确的是()
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D.钾型堆积的空间利用率最高
4.下列性质不能用金属键理论解释的是()
A.导电性B.导热性C.延展性D.锈蚀性
5.金属的下列性质中,与电子气无关的是()
A.密度大小B.容易导电C.延展性好D.容易导热
6.下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中,不正确的是()
A.金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用,金属键无方向性和饱和性
B.共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键,共价键有方向性和饱和性
C.范德华力是分子间存在的一种作用力,分子的极性越大,范德华力越大
D.氢键不是化学键,而是分子间的一种作用力,所以氢键只存在于分子与分子之间
7.金属晶体堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间的原因是()
A.金属原子的价电子数少B.金属晶体中有自由电子
C.金属原子的原子半径大D.金属键没有饱和性和方向性
8.石墨晶体中不存在的化学作用力是()
A.共价键B.氢键C.金属键D.范德华力
9.下列对各组物质性质的比较中,正确的是()
A.熔点:LiNaKB.导电性:AgCuAlFe
C.密度:NaMgAlD.空间利用率:钾型镁型铜型
10.金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式,下列说法中正确的是()

A.图(a)为非密置层,配位数为6B.图(b)为密置层,配位数为4
C.图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型D.图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方
11.请你运用所学的化学知识判断,下列有关化学观念的叙述错误的是()
A.几千万年前地球上一条恐龙体内的某个原子可能在你的身体里
B.用斧头将木块一劈为二,在这个过程中个别原子恰好分成更小微粒
C.一定条件下,金属钠可以成为绝缘体D.一定条件下,水在20℃时能凝固成固体
12.金属能导电的原因是()
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
13.在核电荷数为1~18的元素中,其单质属于金属晶体的有______________________,金属中,密度最小的是______,地壳中含量最多的金属元素是________,熔点最低的是________,既能与酸反应又能与碱反应的是________,单质的还原性最强的是________。

疑点反馈:(通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识,请记录下来)
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《选修三第三章第三节 金属晶体》导学案(第3课时)
【学习效果自测】
1.答案 A
2.答案 D
3.答案 D
4.答案 D
5.答案 A
6.答案 D
7.答案 D
8.答案 B
9.答案 B
10.答案 C
11.答案 B
12.答案 B
13.答案 Li、Be、Na、Mg、Al Li Al Na Al、Be Na

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3.3金属晶体第1课时金属键、金属晶体的原子堆积模型学案(人教版选修3)


3.3金属晶体第1课时金属键、金属晶体的原子堆积模型学案(人教版选修3)

[目标要求] 1.掌握金属键的含义和金属晶体的结构特点。2.能用金属键理论解释金属的一些物理性质。3.掌握金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点。

一、金属键
1.本质
描述金属键本质的最简单理论是“________理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“__________”,被所有原子所共用,从而把所有金属原子维系在一起。
2.金属晶体
在金属单质的晶体中,原子之间以________相互结合,构成金属晶体的粒子是___和____________。
3.金属键的强度差别________,例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而钨是熔点最高的金属,这是由于________________________不同的缘故。一般来说,金属的____________越小,金属键越强,金属的____________越多,金属键越强。
4.金属材料有良好的延展性,由于金属键________方向性,当金属受到外力作用时,____________________________________而不会破坏金属键;金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的________________________________________发生定向移动;金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下,________________________频繁碰撞,阻碍了____________________的传递。
二、金属晶体的原子堆积模型
金属原子在二维平面里有两种排列方式,一种是“____________”(填“密置层”或“非密
置层”),其配位数为______;另一种是____________(填“密置层”或“非密置层”),其配位数为____。金属晶体可看作是金属原子在________空间中堆积而成,有如下基本模式:
1.简单立方堆积
是按“____________”(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成,其空间利用率____________,晶胞构成:一个立方体,____个原子,如________。
2.体心立方堆积
是按____________(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成,晶胞构成:________
立方,________个原子,如碱金属。
3.六方最密堆积和面心立方最密堆积
六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照______________(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成,配位数均为____,空间利用率均为______。
六方最密堆积:按________________方式堆积;面心立方最密堆积:按________________方式堆积。
三、石墨——混合晶体
1.结构特点——层状结构
(1)同层内,碳原子采用________杂化,以________________相结合,形成____________平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平行且相互重叠,p电子可在整个平面中运动。
(2)层与层之间以____________________。
2.晶体类型
石墨晶体中,既有____________,又有____________和____________,属于____________。
1.金属的下列性质中,不能用晶体结构加以解释的是()
A.易导电B.易导热C.有延展性D.易锈蚀
2.在金属晶体中,如果金属原子的价电子数越多,原子半径越小,自由电子与金属阳离子间的作用力就越大,金属的熔、沸点就越高。则下列各组金属熔、沸点的高低顺序,排列正确的是()
A.Mg>Al>CaB.Al>Na>Li
C.Al>Mg>CaD.Mg>Ba>Al
3.
右图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图,它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30gcm-3,钨的相对原子质量是183.9。假设金属钨原子为等径刚性球,试完成下列问题:
(1)每一个晶胞中分摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。
(3)计算钨的原子半径r(提示:只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。

参考答案
基础落实
一、
1.电子气 价电子 电子气
2.金属键 金属阳离子 自由电子
3.很大 形成的金属键强弱 原子半径 价电子数
4.没有 晶体中的各原子层发生相对滑动 自由电子可以在外加电场作用下 自由电子与金属原子
自由电子对能量
二、
密置层 6 非密置层 4 三维
1.非密置层 比较低 1 钋(Po)
2.非密置层 体心 2
3.密置层 12 74% ABABAB… ABCABC……
三、
1.(1)sp2 共价键 正六边形 (2)范德华力相结合
2.共价键 金属键 范德华力 混合晶体
课堂练习
1.D [金属的晶体结构只能解释金属有金属光泽、导电性、导热性、延展性、硬度、熔点等物理性质,是否容易生锈是金属的化学性质,只能用金属的原子结构加以解释。]
2.C
3.(1)2 (2)3.16×10-8cm (3)1.37×10-8cm
解析 (1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。
(2)应用基本关系式:Mρ=VNAx,先求出晶胞的体积,然后根据V=a3计算晶胞的边长。

高二化学《金属晶体》知识点总结


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,减轻高中教师们在教学时的教学压力。写好一份优质的高中教案要怎么做呢?小编为此仔细地整理了以下内容《高二化学《金属晶体》知识点总结》,仅供参考,欢迎大家阅读。

高二化学《金属晶体》知识点总结

金属具有导电性、导热性和延展性的原因

(1)延展性:当金属受到外力作用时,晶体中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球之间润滑剂的作用,即金属的离子和自由电子之间的较强作用仍然存在,因而金属都有良好的延展性。

(2)导电性:金属内部的原子之间的“电子气”的流动是无方向性的,在外加电场的作用下,电子气在电场中定向移动形成电流。

(3)金属的热导率随温度的升高而降低,是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞的缘故。4.影响金属熔点、硬度的因素
一般地,熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说,金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属晶体内部作用力越强,因而晶体熔点越高,硬度越大。

二、关于金属晶体

4.金属之最
(1)在生活生产中使用最广泛的金属是铁(一般是铁与碳的合金);
(2)地壳中含量最多的金属元素是铝(Al);
(3)自然界中最活泼的金属元素是铯(Cs);
(4)最稳定的金属单质是金(Au);
(5)最硬的金属单质是铬(Cr);
(6)熔点最高的金属单质是钨(3413℃)(W);
(7)熔点最低的金属单质是汞(-39℃)(Hg);
(8)延展性最好的是金(Au);
(9)导电性能最好的是银(Ag);
(10)密度最大的是锇(22.57g·cm-3)(Os)。

离子晶体、分子晶体和原子晶体(一)


老师在新授课程时,一般会准备教案课件,大家在用心的考虑自己的教案课件。写好教案课件工作计划,才能使接下来的工作更加有序!你们清楚有哪些教案课件范文呢?下面是小编为大家整理的“离子晶体、分子晶体和原子晶体(一)”,希望能为您提供更多的参考。

一、学习目标

1.使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2.使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系

3.使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响

4.常识性介绍氢键及其物质物理性质的影响。

二、重点难点

重点:离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;晶体类型与性质的关系

难点:离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;氢键

三、学习过程

(一)引入新课

[复习提问]

1.写出NaCl、CO2、H2O的电子式

2.NaCl晶体是由Na+和Cl—通过形成的晶体。

[课题板书]第一节离子晶体、分子晶体和分子晶体(有课件)

一、离子晶体

1、概念:离子间通过离子键形成的晶体

2、空间结构

以NaCl、CsCl为例来,以媒体为手段,攻克离子晶体空间结构这一难点

[针对性练习]

[例1]如图为NaCl晶体结构图,图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。

(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点,以完成NaCl晶体结构示意图。并确定晶体的晶胞,分析其构成。

(2)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少个?

[解析]下图中心圆甲涂黑为Na+,与之相隔均要涂黑

(1)分析图为8个小立方体构成,为晶体的晶胞,

(2)计算在该晶胞中含有Na+的数目。在晶胞中心有1个Na+外,在棱上共有4个Na+,一个晶胞有6个面,与这6个面相接的其他晶胞还有6个面,共12个面。又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共有,所以该晶胞独占的是12×1/4=3个.该晶胞共有的Na+为4个。

晶胞中含有的Cl-数:Cl-位于顶点及面心处,每.个平面上有4个顶点与1个面心,而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞(本层4个,上层4个)所共有。该晶胞独占8×1/8=1个。一个晶胞有6个面,每面有一个面心氯离子,又为两个晶胞共有,所以该晶胞中独占的Cl-数为6×1/2=3。

不难推出,n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1。化学式为NaCl.

(3)以中心Na+为依据,画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。在每个平面上的Na+都与中心Na+最近且为等距离。

每个平面上又都有4个Na+,所以与Na+最近相邻且等距的Na+为3×4=12个。

[答案]

(1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞

(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1.

(3)12个

3、离子晶体结构对其性质的影响

(1)离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱,而离子晶体的稳定性又取决于什么?在离子晶体中,构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的,即都是阴、阳离子。离子晶体发生三态变化,破坏的是离子键。也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低,又决定了晶体稳定性的强弱。

(2)离子晶体中为何不存在单个的小分子?

在离子晶体中,阴、阳离子既可以看作是带电的质点,又要以看作是带电的球体,其中,阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子(只要空间条件允许的话)这种结构向空间延伸,即晶体多大,分子就有多大,晶体内根本不存在单个的小分子,整个晶体就是一个大分子。

4、离子晶体的判断及晶胞折算

(1)如何判断一种晶体是离子晶体

方法一:由组成晶体的晶格质点种类分:离子化合物一定为离子晶体。

方法二:由晶体的性质来分:①根据导电性:固态时不导电而熔化或溶解时能导电的一般为离子晶体。

②根据机械性能:具有较高硬度,且脆的为离子晶体。

(2)什么是晶胞?如何由晶胞来求算晶体的化学式?

构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。

根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法?

①处于顶点上的离子:同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞。

②处于棱上的离子:同时为4个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞。

③处于面上的离子;同时为2个晶胞共有,每个离子有1/2属于晶胞。

④处于体心的离子:则完全属于该晶胞。

[学生练习]

题目:在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答:

(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?

(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数化是多少?

[解析]由图看出,在每个钛离于的同层左、右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子,共有晶胞边长的6个钛离子。

至于同一晶胞中独占三元素粒子个数比,则从每种元素粒子是晶胞中的位置考虑。Ca2+位于立方体的中央为一个晶胞所独占;钛离子位于晶胞的顶点上,为相邻两层8个晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4个而上下中相同重复共8个),而每个晶胞独占有8×1/8=1个。氧离子位于棱上,在同一晶胞中,每个氧离子为同层的4个晶胞所共有,一个晶胞独占12×1/4=3个。故氧、钙、钛的粒子数之比为3:1:1

[答案]63:1:1

5、总结

1.离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。构成离子晶体的微粒是阳离子和阴离子。离子晶体中,阳离子和阴离子间存在着较强的离子键,因此,离子晶体一般硬度较高,密度较大,熔、沸点较高。

2.一般地讲,化学式与结构相似的离子晶体,阴、阳离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。如:KCINaCINaF。


离子晶体针对性训练

一、选择题

1.下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键

的是()

A.可溶于水B.有较高的熔点

C.水溶液能导电D.熔融状态能导电

2.下列物质中,含有极性键的离子化合是。

A.CaCl2B.Na202C.NaOHD.K2S

3.Cs是IA族元素,F是VIIA族元素,估计Cs和F形成

的化合物可能是

A.离子化合物B.化学式为CsF2

C.室温为固体D.室温为气体

4.某物质的晶体中含A、B、C三种元素,其排列方式

如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画

出),晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为

A.1:3:1B.2:3:1

C.2:2:1D.1:3:3

5.NaF,Nal,MgO均为离子化合物,根据下列数据,这

三种化合物的熔点高低顺序是()

物质

①NaF

②NaI

③MgO

离子电荷数

1

1

3

m

2.31

3.18

2.10

A.①②③B.③①②

C.③②①D.②①③

6.在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为()

A.正四面体B.正六面体

C.正八面体D.正十二面体

7.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元),已知晶体中2个最近的Cs+离子核间距为acm,氯化铯的式量为M,NA为阿伏加德罗常数,则氯化铯晶体的密度为

B.C.D.

二、填空题

8.参考下列熔点数据回答:

物质

NaF

NaCl

NaBr

NaI

熔点℃

995

801

755

651

物质

NaCl

KCl

RbCl

CsCl

熔点℃

801

776

715

646

钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从NaCl到CsCl的熔点逐渐____________这与__________有关。随__________增大__________减小,故熔点__________逐渐。

9.某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的

顶点,Y位于立方体中心。试分析:

(1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每

个x同时吸引着__________个Y,该晶体的化学式

为__________。

(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等

的X共有__________个。

(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角

∠XYX的度数为__________。

(4)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体密度为ρ·cm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。

10.晶体具有规则的几何外型、晶体中最基本的重复单

位称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO

晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1

测知FexO晶体密度为ρ=5.71g·cm-3,晶胞边长为

4.28×10-10m。

(1)FexO中x值(精确至O.01)为

(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和

Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0.001)为______________。

(3)此晶体的化学式为_____________。

(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是_____________。

(5)在晶体中,铁元素间最短距离为_____________cm

11.有一种蓝色晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而CN-离子位于立方体的棱上。

(1)根据晶体结构特点,推出其化学式(用最简单整数表示)__________________________。

(2)此化学式带何种电荷?用什么样的离子(用Mn+表示)与其结合成中性的化学式?写出此电中性的化学式。

答:

(3)指出(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置。

答:

12.1986年,瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体,使超导工作取得突破性进展,为此两位科学家获得了1987年的Nobel物理学奖。其晶胞结构如图。

(1)根据图示晶胞结构,推算晶体中Y,Cu,Ba和O原子个数比,确定其化学式

(2)根据(1)所推出的化合物的组成,计算其中Cu原子的平均化合价(该化合物中各元素的化合价为Y+3,Ba+2,Cu+2和Cu+3)试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比


离子晶体针对性练习答案

一、选择题

1.D2.C3.AC4.A5.B6.C7.C

二、填空题

8.降低阴离子半径由F-到I-逐渐增大离半径阴、阳离子相互吸引降低

9.(1)48XY2(或Y2X)

(2)12(3)109°28

(4)

10.(1)0.92(2)0.826

(3)

(4)正八面体(5)3.03×10-10

11.(1)FeFe(CN)6-

(2)带一个单位负电荷,可用Na+,K+,Rb+(用M+表示)与之结合MFeFe(CN)6

(3)M+在每隔一个立方体的体心上。

12.(1)YBa2Cu3O7

(2)Cu2+:Cu3+=2:1


;离子晶体、分子晶体和原子晶体


第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(一)

一、学习目标

1.使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2.使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系

3.使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响

4.常识性介绍氢键及其物质物理性质的影响。

二、重点难点

重点:离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;晶体类型与性质的关系

难点:离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;氢键

三、学习过程

(一)引入新课

[复习提问]

1.写出NaCl、CO2、H2O的电子式

2.NaCl晶体是由Na+和Cl—通过形成的晶体。

[课题板书]第一节离子晶体、分子晶体和分子晶体(有课件)

一、离子晶体

1、概念:离子间通过离子键形成的晶体

2、空间结构

以NaCl、CsCl为例来,以媒体为手段,攻克离子晶体空间结构这一难点

[针对性练习]

[例1]如图为NaCl晶体结构图,图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。

(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点,以完成NaCl晶体结构示意图。并确定晶体的晶胞,分析其构成。

(2)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少个?

[解析]下图中心圆甲涂黑为Na+,与之相隔均要涂黑


(1)分析图为8个小立方体构成,为晶体的晶胞,

(2)计算在该晶胞中含有Na+的数目。在晶胞中心有1个Na+外,在棱上共有4个Na+,一个晶胞有6个面,与这6个面相接的其他晶胞还有6个面,共12个面。又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共有,所以该晶胞独占的是121/4=3个.该晶胞共有的Na+为4个。

晶胞中含有的Cl-数:Cl-位于顶点及面心处,每.个平面上有4个顶点与1个面心,而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞(本层4个,上层4个)所共有。该晶胞独占81/8=1个。一个晶胞有6个面,每面有一个面心氯离子,又为两个晶胞共有,所以该晶胞中独占的Cl-数为61/2=3。

不难推出,n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1。化学式为NaCl.

(3)以中心Na+为依据,画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。在每个平面上的Na+都与中心Na+最近且为等距离。

每个平面上又都有4个Na+,所以与Na+最近相邻且等距的Na+为34=12个。

[答案]

(1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞

(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1.

(3)12个

3、离子晶体结构对其性质的影响

(1)离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱,而离子晶体的稳定性又取决于什么?在离子晶体中,构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的,即都是阴、阳离子。离子晶体发生三态变化,破坏的是离子键。也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低,又决定了晶体稳定性的强弱。

(2)离子晶体中为何不存在单个的小分子?

在离子晶体中,阴、阳离子既可以看作是带电的质点,又要以看作是带电的球体,其中,阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子(只要空间条件允许的话)这种结构向空间延伸,即晶体多大,分子就有多大,晶体内根本不存在单个的小分子,整个晶体就是一个大分子。

4、离子晶体的判断及晶胞折算

(1)如何判断一种晶体是离子晶体

方法一:由组成晶体的晶格质点种类分:离子化合物一定为离子晶体。

方法二:由晶体的性质来分:①根据导电性:固态时不导电而熔化或溶解时能导电的一般为离子晶体。

②根据机械性能:具有较高硬度,且脆的为离子晶体。

(2)什么是晶胞?如何由晶胞来求算晶体的化学式?

构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。

根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法?

①处于顶点上的离子:同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞。

②处于棱上的离子:同时为4个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞。

③处于面上的离子;同时为2个晶胞共有,每个离子有1/2属于晶胞。

④处于体心的离子:则完全属于该晶胞。

[学生练习]

题目:在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答:

(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?

(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数化是多少?

[解析]由图看出,在每个钛离于的同层左、右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子,共有晶胞边长的6个钛离子。

至于同一晶胞中独占三元素粒子个数比,则从每种元素粒子是晶胞中的位置考虑。Ca2+位于立方体的中央为一个晶胞所独占;钛离子位于晶胞的顶点上,为相邻两层8个晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4个而上下中相同重复共8个),而每个晶胞独占有81/8=1个。氧离子位于棱上,在同一晶胞中,每个氧离子为同层的4个晶胞所共有,一个晶胞独占121/4=3个。故氧、钙、钛的粒子数之比为3:1:1

[答案]63:1:1

5、总结

1.离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。构成离子晶体的微粒是阳离子和阴离子。离子晶体中,阳离子和阴离子间存在着较强的离子键,因此,离子晶体一般硬度较高,密度较大,熔、沸点较高。

2.一般地讲,化学式与结构相似的离子晶体,阴、阳离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。如:KCINaCINaF。


离子晶体针对性训练

一、选择题

1.下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键

的是()

A.可溶于水B.有较高的熔点

C.水溶液能导电D.熔融状态能导电

2.下列物质中,含有极性键的离子化合是。

A.CaCl2B.Na202C.NaOHD.K2S

3.Cs是IA族元素,F是VIIA族元素,估计Cs和F形成

的化合物可能是

A.离子化合物B.化学式为CsF2

C.室温为固体D.室温为气体

4.某物质的晶体中含A、B、C三种元素,其排列方式

如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画

出),晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为

A.1:3:1B.2:3:1

C.2:2:1D.1:3:3

5.NaF,Nal,MgO均为离子化合物,根据下列数据,这

三种化合物的熔点高低顺序是()

物质

①NaF

②NaI

③MgO

离子电荷数

1

1

3

m

2.31

3.18

2.10

A.①②③B.③①②

C.③②①D.②①③

6.在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为()

A.正四面体B.正六面体

C.正八面体D.正十二面体

7.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元),已知晶体中2个最近的Cs+离子核间距为acm,氯化铯的式量为M,NA为阿伏加德罗常数,则氯化铯晶体的密度为

B.C.D.

二、填空题

8.参考下列熔点数据回答:

物质

NaF

NaCl

NaBr

NaI

熔点℃

995

801

755

651

物质

NaCl

KCl

RbCl

CsCl

熔点℃

801

776

715

646

钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从NaCl到CsCl的熔点逐渐____________这与__________有关。随__________增大__________减小,故熔点__________逐渐。

9.某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的

顶点,Y位于立方体中心。试分析:

(1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每

个x同时吸引着__________个Y,该晶体的化学式

为__________。

(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等

的X共有__________个。

(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角

∠XYX的度数为__________。

(4)设该晶体的摩尔质量为Mgmol-1,晶体密度为ρcm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。

10.晶体具有规则的几何外型、晶体中最基本的重复单

位称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO

晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1

测知FexO晶体密度为ρ=5.71gcm-3,晶胞边长为

4.2810-10m。

(1)FexO中x值(精确至O.01)为

(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和

Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0.001)为______________。

(3)此晶体的化学式为_____________。

(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是_____________。

(5)在晶体中,铁元素间最短距离为_____________cm

11.有一种蓝色晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而CN-离子位于立方体的棱上。

(1)根据晶体结构特点,推出其化学式(用最简单整数表示)__________________________。

(2)此化学式带何种电荷?用什么样的离子(用Mn+表示)与其结合成中性的化学式?写出此电中性的化学式。

答:

(3)指出(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置。

答:

12.1986年,瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体,使超导工作取得突破性进展,为此两位科学家获得了1987年的Nobel物理学奖。其晶胞结构如图。

(1)根据图示晶胞结构,推算晶体中Y,Cu,Ba和O原子个数比,确定其化学式

(2)根据(1)所推出的化合物的组成,计算其中Cu原子的平均化合价(该化合物中各元素的化合价为Y+3,Ba+2,Cu+2和Cu+3)试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比


离子晶体针对性练习答案

一、选择题

1.D2.C3.AC4.A5.B6.C7.C

二、填空题

8.降低阴离子半径由F-到I-逐渐增大离半径阴、阳离子相互吸引降低

9.(1)48XY2(或Y2X)

(2)12(3)10928

(4)

10.(1)0.92(2)0.826

(3)

(4)正八面体(5)3.0310-10

11.(1)FeFe(CN)6-

(2)带一个单位负电荷,可用Na+,K+,Rb+(用M+表示)与之结合MFeFe(CN)6

(3)M+在每隔一个立方体的体心上。

12.(1)YBa2Cu3O7

(2)Cu2+:Cu3+=2:1


文章来源:http://m.jab88.com/j/32312.html

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