2021學(xué)年第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第3節(jié) 元素性質(zhì)及其變化規(guī)律課堂教學(xué)ppt課件

這是一份2021學(xué)年第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第3節(jié) 元素性質(zhì)及其變化規(guī)律課堂教學(xué)ppt課件，共51頁(yè)。PPT課件主要包含了課前自主學(xué)習(xí)，概念及物理性質(zhì)，金屬原子，金屬鍵，金屬陽(yáng)離子，自由電子，陽(yáng)離子和陰離子，離子鍵，陰離子，晶格能等內(nèi)容，歡迎下載使用。
學(xué)習(xí)任務(wù)一　金屬晶體任務(wù)驅(qū)動(dòng):　根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和下表所提供的信息思考:
(1)為什么菜刀、錘子等通常用鐵制而不用鉛制?(2)銀的導(dǎo)電性比銅好,為什么導(dǎo)線一般用銅制而不用銀制?(3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制?(4)物理性質(zhì)中與自由電子關(guān)系最為密切的是什么?
【想一想】(1)電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電,這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同?提示:電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水時(shí)是離子的定向移動(dòng)導(dǎo)電,是化學(xué)變化;金屬導(dǎo)電是自由電子的定向移動(dòng),是物理變化,本質(zhì)不同。(2)金屬在發(fā)生變形延展時(shí),金屬鍵斷裂嗎?提示:不斷裂。(3)金屬在通常狀況下都是晶體嗎?金屬晶體的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)?提示:不是,如汞;金屬鍵和金屬原子的堆積方式?jīng)Q定金屬的性質(zhì)。
學(xué)習(xí)任務(wù)二　離子晶體任務(wù)驅(qū)動(dòng):　觀察分析下表,思考下列問(wèn)題:晶格能與晶體的熔點(diǎn)、硬度有怎樣的關(guān)系?影響晶格能大小的因素有哪些?
2.常見(jiàn)AB型的離子晶體
【想一想】(1)離子晶體是否全由金屬元素與非金屬元素組成?提示:不一定,如NH4Cl固體是離子晶體但它不含金屬元素。(2)離子晶體的化學(xué)式是表示真正的分子構(gòu)成嗎?提示:不是。離子晶體的化學(xué)式僅代表晶體中陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比,并不代表分子構(gòu)成,所以離子晶體中不存在分子。
探究任務(wù)一　金屬晶體與離子晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)【圖片情境】金屬鍵是化學(xué)鍵的一種,主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電作用組合而成。金屬鍵有金屬的很多特性。例如:一般金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)隨金屬鍵的強(qiáng)度而升高。其強(qiáng)弱通常與金屬離子半徑逆相關(guān),與金屬內(nèi)部自由電子密度正相關(guān)。
【問(wèn)題探究】1.含金屬陽(yáng)離子的晶體一定是離子晶體嗎?有陽(yáng)離子的晶體中一定存在陰離子嗎?提示:不一定。也可能是金屬晶體;晶體中含有陽(yáng)離子,不一定存在陰離子,如金屬晶體由陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成。
2.離子晶體中除含有離子鍵外,是否含有共價(jià)鍵?提示:離子晶體中除含有離子鍵外,還有可能含有共價(jià)鍵、配位鍵。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含離子鍵和共價(jià)鍵。3.在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物形成的晶體一定是離子晶體嗎?提示:一定是離子晶體。只有金屬單質(zhì)和離子化合物在熔融狀態(tài)導(dǎo)電。
【探究總結(jié)】1.金屬晶體與離子晶體的組成與性質(zhì)
2.離子晶體的判斷方法判斷一種物質(zhì)是不是離子晶體,我們可以根據(jù)物質(zhì)的分類、組成和性質(zhì)等方面進(jìn)行判斷。(1)利用物質(zhì)的分類金屬離子和酸根離子、OH-形成的大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿,活潑金屬的氧化物和過(guò)氧化物(如Na2O和Na2O2),活潑金屬的氫化物(如NaH),活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。
(2)利用元素的性質(zhì)和種類如成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7的物質(zhì),金屬元素(特別是活潑的金屬元素,ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素,ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn),難揮發(fā),硬而脆;固體不導(dǎo)電,但熔融或溶于水時(shí)能導(dǎo)電,大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。
3.離子晶體的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)類型分析
【探究訓(xùn)練】1.金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小相關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是(　　)A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs逐漸增大C.金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣
【解析】選C。鎂離子比鋁離子的半徑大,而所帶的電荷少,所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱,熔、沸點(diǎn)和硬度都小;從Li到Cs,離子的半徑逐漸增大,金屬鍵逐漸減弱,熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減小;金屬鎂比金屬鈉離子的半徑小而所帶電荷多,金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大;鎂比鈣離子的半徑小,金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。
2.(2020·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.固態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是金屬晶體B.固態(tài)不能導(dǎo)電,水溶液能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體C.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體D.固態(tài)不導(dǎo)電而熔融態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體【解析】選D。固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電的晶體不一定是金屬晶體,如硅和石墨等不是金屬晶體,A不正確;固態(tài)不能導(dǎo)電,水溶液能導(dǎo)電的晶體不一定是離子晶體,如P2O5等不是離子晶體,B不正確;金屬熔融狀態(tài)也能導(dǎo)電,C不正確;離子晶體是陰、陽(yáng)離子組成的,固態(tài)時(shí)陰、陽(yáng)離子不能自由移動(dòng),不導(dǎo)電,熔融狀態(tài)時(shí)電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電。
探究任務(wù)二　金屬晶體和離子晶體熔、沸點(diǎn)的比較【圖片情境】【問(wèn)題探究】1.金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素有哪些?提示:由于金屬鍵是產(chǎn)生在自由電子(帶負(fù)電)和金屬陽(yáng)離子(帶正電)之間的電性作用,所以金屬陽(yáng)離子電荷越多,半徑越小,則金屬鍵越強(qiáng)。由于堆積方式影響空間利用率,所以它也是金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素之一。
2.根據(jù)晶格能的知識(shí)回答:(1)為何Na2O的晶格能大于NaF,而KCl的晶格能大于KI?(2)火山噴出的巖漿中含有多種硫化物,冷卻時(shí)ZnS比HgS先析出,原因是什么?(3)KCl、MgO、CaO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似,KCl、CaO、MgO三種離子晶體熔點(diǎn)從高到低的順序是什么?
提示:(1)晶格能與離子所帶的電荷數(shù)成正比,而與離子半徑的大小成反比。在Na2O和NaF中,O2-所帶的電荷數(shù)比F-多,故Na2O的晶格能大于NaF;而KCl和KI中,Cl-半徑小于I-的半徑,故KCl的晶格能大于KI。(2)二者均為離子晶體, ZnS晶格能大于HgS,因此ZnS先析出。(3)MgO>CaO>KCl。
【探究總結(jié)】1.金屬晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律(1)金屬的熔、沸點(diǎn)取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,一般金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多,原子半徑越小,金屬晶體內(nèi)部金屬鍵越強(qiáng),晶體熔、沸點(diǎn)越高。(2)金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大,如Hg熔點(diǎn)很低,堿金屬熔點(diǎn)較低,鐵等金屬熔點(diǎn)很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽(yáng)離子和自由電子的作用力不同造成的。
(3)同一周期主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)由左到右升高;同一主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)自上而下降低。(4)合金的熔點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)。
2.離子晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律(1)一般來(lái)說(shuō),陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子鍵越強(qiáng),晶體熔、沸點(diǎn)越高。(2)離子晶體結(jié)構(gòu)類型相同時(shí),離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,晶格能越大,晶體熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。
【探究訓(xùn)練】1.(2020·黃山高二檢測(cè)) 下列物質(zhì)的熔點(diǎn)依次升高的是(　　)　　　　　　　　　　　A.Mg、Na、KB.Na、Mg、AlC.Na、Rb、CaD.鋁、鋁硅合金【解析】選B。A項(xiàng)中K、Na、Mg的半徑依次減小,Mg的價(jià)電子數(shù)比K、Na的多,故各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序?yàn)镵CaO>BaOC.CaO>BaO>KCl>NaClD.CaO>BaO>NaCl>KCl
【解析】選D。KCl、NaCl、CaO、BaO均為離子化合物。KCl、NaCl陰離子相同,電荷數(shù)相同,陽(yáng)離子的半徑越小,晶格能越大,熔點(diǎn)越高,陽(yáng)離子半徑K+>Na+,則熔點(diǎn)NaCl>KCl;BaO、CaO陰離子相同,電荷數(shù)相同,陽(yáng)離子的半徑越小,晶格能越大,熔點(diǎn)越高,陽(yáng)離子半徑Ba2+>Ca2+,則熔點(diǎn)CaO>BaO。陰、陽(yáng)離子所帶電荷越多,晶體的熔點(diǎn)越高。所以四種化合物熔點(diǎn)的高低順序?yàn)镃aO>BaO>NaCl>KCl,故D項(xiàng)正確。
3.根據(jù)表格數(shù)據(jù)回答下列有關(guān)問(wèn)題:(1)已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示:①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能______(填“大”或“小”),主要原因是____.②MgO晶體比NaCl晶體晶格能大,主要原因是_____________。?③NaBr、NaCl和MgO晶體中,熔點(diǎn)最高的是______。?(2)NaF的熔點(diǎn)______ 的熔點(diǎn)(填“>”“　兩者均為離子化合物,且電荷數(shù)均為1,但后者離子半徑大,離子鍵較弱,因此熔點(diǎn)較低
【方法規(guī)律】離子晶體結(jié)構(gòu)類型相同時(shí),離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,晶格能越大,晶體熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。
1.下列關(guān)于金屬性質(zhì)及具有此性質(zhì)原因的描述中不正確的是(　　)A.金屬一般具有銀白色光澤,是物理性質(zhì),與金屬鍵沒(méi)有關(guān)系B.金屬具有良好的導(dǎo)電性,是由于在外電場(chǎng)作用下自由電子定向移動(dòng)C.金屬具有良好的導(dǎo)熱性,是由于自由電子受熱后,運(yùn)動(dòng)速率增大,自由電子頻繁與金屬離子發(fā)生碰撞,傳遞了能量D.金屬晶體具有良好的延展性,是因?yàn)榻饘倬w中的原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)金屬鍵不被破壞
【解析】選A。金屬晶體內(nèi)部存在自由電子,當(dāng)光線投射到金屬表面時(shí),自由電子吸收所有頻率的光,然后很快放出各種頻率的光,這就使絕大多數(shù)的金屬呈現(xiàn)銀白色光澤。金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子間的強(qiáng)烈的相互作用,金屬一般都具有金屬光澤的性質(zhì)正是由于金屬鍵的構(gòu)成微粒在起作用,與金屬鍵有密切關(guān)系。
2.離子晶體不可能具有的性質(zhì)是(　　)A.較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)　　　　B.良好的導(dǎo)電性C.溶于極性溶劑D.堅(jiān)硬而易粉碎【解析】選B。離子晶體是陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的,在固態(tài)時(shí),陰、陽(yáng)離子受到彼此的束縛不能自由移動(dòng),因而不導(dǎo)電。只有在離子晶體溶于水或熔融后,電離成可以自由移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子,才可以導(dǎo)電。
3.氫是重要而潔凈的能源。要利用氫氣作能源,必須解決好安全有效地儲(chǔ)存氫氣的問(wèn)題?；瘜W(xué)家研究出利用合金儲(chǔ)存氫氣的方法,其中鑭(La)鎳(Ni)合金是一種儲(chǔ)氫材料,這種合金的晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)測(cè)定,其基本結(jié)構(gòu)單元如圖所示,則該合金的化學(xué)式可表示為(　　) A.LaNi5D.La7Ni12
【解析】選A。La原子數(shù)為12× +2× =3,Ni的原子數(shù)為12× +6× +6=15,故該合金的化學(xué)式可表示為L(zhǎng)aNi5。
4.澤維爾研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光脈沖照射NaI時(shí),Na+和I-兩核間距1.0～1.5 nm,呈離子鍵;當(dāng)兩核靠近約距0.28 nm時(shí),呈現(xiàn)共價(jià)鍵。根據(jù)澤維爾的研究成果能得出的結(jié)論是(　　)A.NaI晶體是離子晶體和分子晶體的混合物B.離子晶體可能含有共價(jià)鍵C.NaI晶體中既有離子鍵,又有共價(jià)鍵D.共價(jià)鍵和離子鍵沒(méi)有明顯的界限【解析】選D。由題中信息可知,離子的核間距較大時(shí),呈離子鍵,而核間距較小時(shí),呈共價(jià)鍵,當(dāng)核間距改變時(shí),鍵的性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變,這說(shuō)明離子鍵和共價(jià)鍵并沒(méi)有明顯的界線。
5.下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是(　　)A.熔點(diǎn):NaF>MgF2>AlF3B.晶格能:NaF>NaCl>NaBrC.陰離子的配位數(shù):CsCl>NaCl>CaF2D.硬度:MgO>CaO>BaO
【解析】選A。掌握好離子半徑的大小變化規(guī)律是分析離子晶體性質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。由于r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),且Na+、Mg2+、Al3+所帶電荷依次增大,所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強(qiáng),晶格能依次增大,故熔點(diǎn)依次升高。r(F-)FeO,故熔點(diǎn):NiO>CO>FeO。答案:(1)第四周期第Ⅷ族　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2(2) 　 NiO>CO>FeO
【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.通過(guò)觀察CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖回答:(1)每個(gè)Cs+同時(shí)吸引著__________個(gè)Cl-,每個(gè)Cl-同時(shí)吸引著__________個(gè)Cs+。? (2)在CsCl晶體中,每個(gè)Cs+周圍與它最接近且距離相等的Cs+有______個(gè)。每個(gè)Cl-周圍與它最接近且距離相等的Cl-有__________個(gè)。 ?
【解析】(1)由圖可以看出,CsCl中Cl-與Cs+的位置等同,Cs+位于Cl-所形成的正方體的中心,即每個(gè)Cl-吸引8個(gè)Cs+,每個(gè)Cs+吸引8個(gè)Cl-。(2)取體心上的Cl-,看與Cl-距離最近的Cl-,位于六個(gè)面的面心為6個(gè);同樣與Cs+最近的Cs+,應(yīng)位于與此立方體共面的六個(gè)小立方體體心,共為6個(gè)。答案:(1)8　8　(2)6　6
2.如下圖列出的是一些離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖( 為陰離子, 為陽(yáng)離子):用M和N分別代表陽(yáng)離子和陰離子,分別寫出各離子晶體的化學(xué)式: A.________;B.________;C.________;D.________。?