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(共42张PPT)
常见的四种晶体类型
根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用的不同
将晶体分为四种类型：
晶体类型 构成微粒种类 微粒间的相互作用 实例
离子晶体 阴、阳离子 离子键 NaCl
金属晶体 金属原子 金属键 Cu
原子晶体 原子 共价键 金刚石
分子晶体 分子 分子间作用力 干冰
3.2.1 金属晶体
学习目标定位
1、知道金属晶体的概念和特征，能列举金属晶体的基本堆积模型，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。
一、金属晶体
1、概念：
金属晶体是金属原子通过金属键形成的晶体。
金属键可看作金属阳离子和“自由电子”之间的强相互作用，而且“自由电子”为整个金属所有，导致金属键没有饱和性和方向性，因此金属晶体可以看作等径圆球堆积。
2、金属晶体的堆积模型
金属晶体可看作是金属原子在三维空间(一层一层地)堆积而成。其堆积模式有以下四种：
一、金属晶体
2、金属晶体的等径堆积模型
① 非密置层的堆积(包括简单立方堆积和体心立方密堆积)
② 密置层堆积(包括六方最密堆积和面心立方最密堆积)。
简单立方堆积
简单立方堆积是非密置层堆积的一种方式
①简单立方堆积每一层的排列都与上一层相同。
②配位数为6，空间利用率为52%，空隙率较大。
③常见金属有Po(钋)
配位数指晶体中一个原子或离子周围所邻近的原子或离子的数目
体心立方堆积
体心立方堆积也是非密置层堆积的一种方式
①体心立方堆积每一层的排列都与上一层交错。
②配位数为 ，空间利用率为
③常见金属有Na、K、Ba等。
68%
8
六方最密堆积
六方最密堆积是密置层堆积的一种方式
①六方最密堆积排列方式为“…ABAB…”，其堆积特点是B的上层与B的下层两层中的球的球心相对应。
六方最密堆积
六方最密堆积是密置层堆积的一种方式
②六方最密堆积的俯视图重复单元是菱形，配位数为 。
③常见金属有Mg、Zn、Ti等。
12
六方最密堆积
六方最密堆积是密置层堆积的一种方式
④空间利用率为
74%
面心立方堆积
面心立方堆积是密置层堆积的一种方式
①面心立方堆积排列方式为“…ABCABC…”，其堆积特点是A、B、C三层球的球心位置均不同。
面心立方堆积
面心立方堆积是密置层堆积的一种方式
②配位数为 ，空间利用率为 。
③常见金属有Cu、Ag、Au等。
12
74%
常见的金属晶体结构模型
实例 Po(钋) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆积类型 简单立方堆积 体心立方密堆积 面心立方最密堆积 六方最密堆积
结构示意图
配位数
晶胞中的微粒数
空间利用率
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
一、金属晶体
4、金属的晶体结构与物理性质
(1)延展性规律
① 金属晶体具有良好的延展性。金属键在整个晶体范围内起作用，在锻压或锤打时，密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动，但金属密堆积层之间始终保持着金属键的作用，因此金属晶体虽然发生了形变但不致断裂。
② 金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质，如具有最密堆积结构的金属的延展性往往比其他结构的延展性好。
一、金属晶体
4、金属的晶体结构与物理性质
(2)熔、沸点规律
① 金属的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部金属键越强，晶体熔、沸点越高。
② 金属晶体的熔点差别较大，如 Hg 熔点很低，碱金属熔点较低，铁等金属熔点很高。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子和自由电子的作用力不同造成的。
③ 同一周期主族金属单质的熔点由左到右逐渐升高；同一主族金属单质的熔点自上而下逐渐降低。
④ 合金的熔点低于成分金属的熔点。
判断正误
(1)有阳离子的晶体中一定含有阴离子(　　)
(2)金属晶体和电解质溶液在导电时均发生化学变化(　　)
(3)金属晶体只有还原性(　　)
(4)金属晶体的堆积模型仅与金属原子的半径有关(　　)
×
×
√
×
跟踪强化
2.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，如图分别代表着三种晶体的晶体结构，其晶胞内金属原子个数比为
A.1∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.9∶14∶9
A
跟踪强化
(2)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α 三种同素异形体，其晶胞结构分别如图所示。
①γ-Fe、δ-Fe晶胞中含有的铁原子数之比为______。
②δ-Fe、α-Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为_______。
③若α-Fe晶胞的边长为a cm, γ-Fe晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为__________。
2∶1
4∶3
b3∶4a3
跟踪强化
2、金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞( )，晶胞的边长为 a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径 r 为(　　)
B
常见的金属晶体结构模型
实例 Po(钋) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆积类型
结构示意图
配位数
晶胞中的微粒数
空间利用率
密度
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
简单立方堆积
体心立方密堆积
面心立方最密堆积
六方最密堆积
3.2.2 离子晶体
东校高二化学组
学习目标定位
1、理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。
2、认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。
一、离子晶体模型
1、概念：
离子晶体是阴、阳离子间通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。形成离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。
例如 NaCl、CsCl、MgCl2 等晶体都属于离子晶体，NaCl离子晶体中，由于Na+、Cl－ 之间的静电作用没有方向性，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。
按照金属晶体的空间堆积方式，把金属离子换成大离子，就得到离子晶体的堆积模型，然后电性相反的小离子填入堆积球的空隙中，就得到离子晶体的堆积模型
NaCl 型晶胞
NaCl 的晶胞如图所示
①晶胞中所含的Na＋数为 ，Cl－数为 。
②阴、阳离子个数比为 ，化学式为NaCl。
③Na＋(Cl－)周围紧邻的Cl－(Na＋)构成
④Cl－配位数为 ，Na＋配位数为
⑤Cl－周围最近且距离相等的Cl－有 个。
⑥Na＋周围最近且距离相等的Na＋有 个。
配位数指紧邻的异性电荷的数目，阴阳离子配位数之比等于阴阳离子个数的反比。
4
4
1:1
正八面体。
6
6
12
12
CsCl 型晶胞
CsCl 的晶胞如图所示
①晶胞中所含的Cs＋数为 ，Cl－数为 。
②阴、阳离子个数比为 ，化学式为CsCl。
③Cs＋(Cl－)周围紧邻的Cl－(Cs＋)构成
④Cl－配位数为 ，Cs＋配位数为 。
⑤Cs＋周围最近且距离相等的Cs＋有 个。
⑥Cl－周围最近且距离相等的Cl－有 个。
1
1
1:1
正六面体。
8
8
6
6
ZnS 型晶胞
ZnS 的晶胞如图所示
①晶胞中所含的Zn2＋数为 ，S2－数为 。
②阴、阳离子个数比为 ，化学式为ZnS。
③Zn2＋(S2－)周围紧邻的S2－(Zn2＋)构成
④S2－配位数为 ，Zn2＋配位数为 。
⑤Zn2＋周围最近且距离相等的Zn2＋有 个。
⑥S2－周围最近且距离相等的S2－有 个。
4
4
1:1
正四面体。
4
4
12
12
CaF2 型晶胞
CaF2 的晶胞如图所示
①晶胞中所含的Ca2＋数为 ，F－数为 。
②阴、阳离子个数比为 ，化学式为CaF2。
③Ca2＋周围紧邻的F－构成
④F－周围紧邻的Ca2＋构成
⑤F－配位数为 ，Ca2＋配位数为 ，二者配位数之比等于二者电荷绝对值之比。
⑥Ca2＋周围最近且距离相等的Ca2＋有 个，F－周围最近且距离相等的F－有 个。
4
8
2:1
正六面体。
8
12
正四面体。
4
6
常见的离子晶体模型（P101）
晶胞
配位数
晶胞中微粒数
阴、阳离子个数比
化学式
最近且距离相等的同种离子
符合类型物质
Cl－配位数为6，Na＋配位数为6
Cl－配位数为8，Cs＋配位数为8
Zn2＋配位数为4，S2－配位数为4
F－配位数为4，Ca2＋配位数为8
Na＋为4，Cl－为4
Cs＋为1，Cl－为1
Zn2＋为4，S2－为4
F－为8，Ca2＋为4
1∶1
1∶1
1∶1
2∶1
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
Na＋为12，Cl－为12
Cs＋为6，Cl－为6
Zn2＋为12，S2－为12
F－为6，Ca2＋为12
Li、Na、K、Rb的卤化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
跟踪强化
1、下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是(　　)
A．NaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等
B．NaCl晶体中，每个Na＋周围吸引1个Cl－
C．NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl
D．NaCl晶体中存在单个的NaCl分子
A
跟踪强化
2、下列有关离子晶体的叙述中不正确的是(　　)
A．1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Cl－共有6个
C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－
D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－
A
二、晶格能
(1)概念：将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
(2)意义：衡量阴、阳离子间作用力的强弱，晶格能越大，表示离子间作用力越强，离子晶体越稳定。晶格能通常取正值，单位kJ·mol－1。
观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔点/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：
①影响晶格能大小的因素有哪些？
②晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？
③根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔点/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：
①影响晶格能大小的因素有哪些？
影响晶格能的因素：离子所带的电荷数和阴、阳离子间的距离。晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔点/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：
②晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？
结构相似的离子晶体，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔点/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：
③根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？
离子晶体是由阴、阳离子间通过较强的离子键而形成的，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度较大，离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔点/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
3、晶格能
(3)影响因素
①阴、阳离子间距。间距越大，晶格能越小。
②阴阳离子所带电荷数。所带电荷数越多，晶格能越大。
③离子晶体结构类型。（P102交流·研讨）
4．离子晶体的一般性质
(1)熔、沸点：较高，且晶格能越大，熔点越高。
(2)溶解性：一般易溶于水，难溶于非极性溶剂。
(3)导电性：固态时不导电，熔融状态或在水溶液中导电。
二、晶格能
5. 离子液体(P103 拓展视野)
(1)定义：离子液体是指在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。
(2)应用：有机合成和聚合反应、分离提纯以及电化学研究。
判断正误
(1)离子晶体一定是离子化合物(　　)
(2)离子晶体中只含离子键(　　)
(3)含有离子的晶体一定是离子晶体(　　)
(4)由金属与非金属形成的晶体，属于离子晶体(　　)
(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化(　　)
√
×
×
×
×
跟踪强化
3.下列性质中适合离子晶体的是(　　)
①熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点为－7.25 ℃，沸点为59.47 ℃
④熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3
⑤熔点为－218 ℃，难溶于水 ⑥熔点为3 900 ℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点较高，固体不导电，熔化时导电
A.①⑧ 　　 B.②③⑥ 　　 C.①④⑦ 　　D.②⑤
A
跟踪强化
1、下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　)
A．熔点：NaF>MgF2>AlF3
B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr
C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2
D．硬度：MgO>CaO>BaO
A
跟踪强化
2、下列性质适合于离子晶体的是(　　)
A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
C．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3
A
跟踪强化
1、如图是 CaF2 晶体的晶胞示意图，CaF2 晶体的密度为 a g·cm－3，则晶胞的体积
是__________________________________(只要求列出算式)。

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