高中化学 第3章 晶体结构与性质 第3节 金属晶体课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修 晶体结构与性质 第三章 第三节金属晶体 第三章 在广东省某一山区的村寨里 前些年连续出生的净是女孩 人们急了 照这样下去 这个地区岂不变成女儿国了吗 有的人求神拜佛 也无济于事 有位风水老者说道 地质队在后龙山寻矿 把龙脉破坏了 这是风水的报应啊 于是 迷信的村民千方百计地找到了原来在此地探矿的地质队 闹着要他们赔 风水 地质队又回到了这个山寨 进行了深入的调查 终于找到了原因 原来是在探矿的时候 钻机把地下含铍的泉水引了出来 扩散了铍的污染 使饮用水的铍含量大为提高 长时间饮用这种水 就会导致生女而不生男 经过治理 情况得到了好转 在 女儿国 里又生出男孩了 卫星 飞船 飞机 大炮和生活用品都离不开金属 为什么金属具有优良的导电 导热 延展性 构成金属的粒子是什么 金属晶体内部的作用力是什么 一 金属键与金属晶体1 金属键 金属阳离子 自由电子 价电子 电子气 2 金属晶体 1 概念 原子间以 结合形成的晶体 2 用电子气理论解释金属的性质 金属键 相对滑动 排列方式 电子气 定向移动 二 金属晶体原子的堆积模型1 二维空间模型 1 非密置层 配位数为 如图所示 4 2 密置层 配位数为 如图所示 6 2 三维空间模型 1 非密置层在三维空间堆积 简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在 的堆积 只有金属 采用这种堆积方式 其空间利用率太低 同一条直线上 钋 po 体心立方堆积 将上层金属原子填入 中 并使非密置层的原子稍稍分离 其空间的利用率比简单立方堆积 属于该堆积方式的主要有碱金属等 下层的金属原子形成的凹穴 高 2 密置层在三维空间堆积 六方最密堆积 如图所示 按 的方式堆积 abababab 面心立方最密堆积 如图所示 按 的方式堆积 abcabcabc 三 混合晶体 石墨晶体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p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 相结合 2 晶体类型 石墨晶体中 既有 又有 和 属于 sp2 共价键 正六边形 范德华力 共价键 金属键 范德华力 混合晶体 答案 b解析 a为分子晶体 b中固体能导电 熔点在1000 左右 不是很高 应为金属晶体 c为原子晶体 d为分子晶体 解析 全属原子脱落下来的价电子形成遍布整块金属的 电子气 被所有原子共用 从而把所有的金属原子维系在一起 故金属键无饱和性和方向性 金属键中的电子属于整块金属共用 金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用 既存在金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用 也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用 金属的物理性质及固体形成都与金属键的强弱有关 答案 d解析 金属键无方向性和饱和性 使原子采取最大的密堆积方式进行 答案 a 1 在金属晶体中只有阳离子 而无阴离子 带负电的为自由电子 2 金属导电与电解质溶液导电的比较 金属晶体的结构与性质 3 影响金属熔点 硬度的因素 1 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 晶体熔点越高 硬度越大 2 合金的熔 沸点比其各成分金属的熔 沸点低 4 金属晶体的原子堆积模型 解析 从构成微粒的基本性质看 金属键与离子键的实质类似 都属于电性作用 特征都是无方向性和饱和性 自由电子是由金属原子提供的 并且在整个金属内部的三维空间内运动 为整个金属的所有阳离子所共用 从这个角度看 金属键与共价键有类似之处 但两者又有明显的不同 如金属键无方向性和饱和性 答案 b 2 根据下列叙述 判断一定为金属晶体的是 a 由分子间作用力形成 熔点很低b 由共价键结合形成网状晶体 熔点很高c 固体有良好的导电性 传热性和延展性 3 下列关于金属晶体的叙述正确的是 a 常温下 金属单质都以金属晶体形式存在b 金属阳离子与自由电子之间的强烈作用 在一定外力作用下 不因形变而消失c 钙的熔 沸点高于钾d 温度越高 金属的导电性越好答案 1 pona k femg zncu au 2 c 3 bc 解析 1 简单立方堆积的空间利用率太低 只有金属po采取这种方式 体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高 多数金属是这种堆积方式 六方最密堆积按abab 方式堆积 面心立方最密堆积按abcabc 方式堆积 六方最密堆积常见金属为mg zn ti 面心立方最密堆积常见金属为cu ag au 2 a项属于分子晶体 b项属于原子晶体 而c项是金属的通性 3 常温下 hg为液态 a错 因为金属键无方向性 故金属键在一定范围内不因形变而消失 b正确 钙的金属键强于钾 故熔 沸点高于钾 c正确 温度升高 金属的导电性减弱 d错 1 石墨石墨中碳原子采取sp2杂化 形成平面六元环结构 层内碳原子核间距小于金刚石中碳原子核间距 层内碳原子通过范德华力维系 石墨与金刚石 1 石墨的晶体结构石墨是层状结构的晶体 在每一层内 碳原子排列成六边形 一个个六边形排列成平面的网状结构 每一个碳原子都跟其他三个碳原子相结合 在同一层内 相邻的碳原子以共价键相结合 层与层之间以分子间作用力相结合 石墨晶体中每个碳原子提供三个电子参加成键形成平面网状结构 碳原子最外层上的另一个电子成为自由电子 并通过自由电子在层间产生范德华力 石墨的很多性质与自由电子有关 2 石墨晶体不是原子晶体 而是原子晶体与分子晶体之间的一种过渡型晶体 3 石墨晶体的物理性质由于石墨晶体结构的特殊性 它的物理性质为熔点很高 有良好的导电性 还可作润滑剂 2 石墨与金刚石的比较 答案 bc解析 石墨是层状结构 所以其晶体类型兼有原子晶体的特点 但不能认为石墨是原子晶体 a错误 石墨晶体中最小环上有6个碳原子 每个碳原子被3个环共有 根据均摊法 每个环实际占有2个碳原子 b正确 石墨晶体中最小环上有6个碳碳键 每个碳碳键被2个环共有 所以每个环实际占有3个碳碳键 c正确 石墨与金刚石之间的转化是化学变化 d错误 金属晶体中晶胞中的相关计算 2 利用均摊法计算金属晶体的密度的方法 1 首先利用均摊法确定一个晶胞中平均含有的原子数目 2 其次确定金属原子的半径和晶胞边长之间的关系 具体方法是 根据晶胞中金属原子的位置 灵活运用数学上立体几何的对角线 体对角线或面对角线 和边长的关系 将金属原子的半径和晶胞的边长放在同一个直角三角形中 通过解直角三角形即可 3 计算金属晶体的密度 首先求一个晶胞的质量 m nm na n表示一个晶胞中平均含有的金属原子数 m表示金属的摩尔质量 na表示阿伏加德罗常数 然后求金属晶体的密度 密度 m v v表示一个晶胞的体积 答案 c 答案 b解析 金属晶体 离子晶体和分子晶体三种晶体的构成粒子之间的相互作用均无饱和性和方向性 因此形成晶体时按最高配位数形式进行堆积 解析 本题为由晶胞确定晶体 第一种晶胞为体心立方堆积 钾 钠 铁等金属采用这种堆积方式 第二种晶胞为六方最密堆积 镁 锌 钛等采用这种堆积方式 组成第三种晶胞的粒子为双原子分子 为碘 第四种晶胞的粒子结构为正四面体 是金刚石 神奇材料 石墨烯2010年10月5日 2010年度的诺贝尔物理学奖由英国曼彻斯特大学科学家安德烈 海姆 andregeim 和康斯坦丁 诺沃肖洛夫 konstantinnovoselov 获得 他们在石墨烯材料研究方面作出了突出贡献 石墨烯具有诸多超乎人类想象的优越特性 主要有以下两点 1 石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料 据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜 厚度约100纳米 那么它将能承受大约两吨重物品的压力 而不至于断裂 可被广泛应用于各领域 比如超轻防弹衣 超薄超