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《金属晶体与离子晶体》教案

[核心素养发展目标]1.能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用，并解释金属的物理性质。2.能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。3.通过对离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。

一、金属键与金属晶体

1．金属键

(1)概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。

(3)金属键的强弱和对金属性质的影响

①金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。

②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。如：熔点最高的金属是钨，硬度最大的金属是铬。

特别提醒金属键没有方向性和饱和性。

2．金属晶体

(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。

(2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。

(1)金属在常温下都是晶体()

(2)金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用()

(3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏()

(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低()

(5)金属晶体除了纯金属还有大量的合金()

(6)有机高分子化合物一定不能导电()

(7)金属的电导率随温度的升高而降低()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√

1．试用“电子气理论”解释为什么金属具有良好的①延展性、②导电性、③导热性。

提示①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，但原来的排列方式不变，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，并且电子气没有破坏，所以金属有良好的延展性。

②金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。

③电子气中的自由电子在运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。

2．试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。

提示Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。

二、离子晶体

1．离子键及其影响因素

(1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

(2)影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。

特别提醒离子键没有方向性和饱和性。

2．离子晶体及其物理性质

(1)概念：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。

(2)离子晶体的性质

①熔、沸点较高，硬度较大。

②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。

③大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。

3．常见离子晶体的结构

(1)NaCl晶胞

NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有6个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。回答下列问题：

①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是12个。

②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是4个，Cl－数是4个。

③若晶胞参数为apm，则氯化钠晶体的密度为eq\f(234,NA·a3×10－30)g·cm－3。

(2)CsCl晶胞

CsCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有8个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有8个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。回答下列问题：

①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有6个，构成正八面体。

②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有1个，Cl－有1个。

③若晶胞参数为apm，则氯化铯晶体的密度为eq\f(168.5,NA·a3×10－30)g·cm－3。

(1)离子晶体中一定含有金属元素()

(2)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体()

(3)有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键()

(4)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点()

(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化()

(6)某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化()

答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×

1．NaCl的熔点为801℃，CsCl的熔点为645℃，试解释其原因。

提示Na＋、Cs＋所带电荷一样，但Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中离子键强于CsCl中离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。

2．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于