人教版选修3 第3章第3节 金属晶体 课件（46张）.pptx

第三节金属晶体 第三章晶体结构与性质 1 知道金属键的含义和金属晶体的结构特点 2 能用电子气理论解释金属的一些物理性质 熟知金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点 学习目标定位 内容索引 一金属键和金属晶体 二金属晶体的堆积方式 当堂检测 一金属键和金属晶体 1 钠原子 氯原子能够形成三种不同类别的物质 1 化合物是 其化学键类型是 2 非金属单质是 其化学键类型是 3 金属单质是 根据金属单质能够导电 推测金属单质钠中存在的结构微粒是 2 由以上分析 引伸并讨论金属键的有关概念 1 金属键的概念 金属键 与之间的强烈的相互作用 成键微粒 和 成键条件 答案 导学探究 nacl 离子键 cl2 非极性共价键 na na 和自由电子 金属阳离子 自由电子 金属阳离子 自由电子 金属单质或合金 答案 2 金属键的本质描述金属键本质的最简单理论是 电子气理论 它把金属键形象地描绘为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的 被所有原子所共用 从而把所有的金属原子维系在一起 形成一种 巨分子 3 金属键的特征金属键无方向性和饱和性 晶体里的电子不专属于某几个特定的金属离子 而是几乎均匀地分布在整个晶体里 把所有金属原子维系在一起 所以金属键没有方向性和饱和性 4 金属晶体通过与之间的较强作用形成的晶体 叫做金属晶体 电子气 金属阳离子 自由电子 相关视频 答案 3 金属晶体物理特性分析 1 金属键方向性 当金属受到外力作用时 而不会破坏金属键 金属发生形变但不会断裂 故金属晶体具有良好的延展性 2 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 3 金属的导热性是而引起能量的交换 从而使能量从的部分 使整块金属达到相同的温度 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 自由电子在运动时与金属离子碰撞 温度高的部分传到温度低 答案 4 金属晶体的熔点比较 1 金属的熔点高低与金属键的强弱直接相关 金属键越强 金属的熔点 沸点 硬度一般也 2 金属键的强弱主要取决于金属阳离子的半径和离子所带的电荷数 金属阳离子半径越小 金属键 离子所带电荷数越多 金属键 3 同周期金属单质 从左到右 如na mg al 熔 沸点 同主族金属单质 从上到下 如碱金属 熔 沸点 4 金属晶体熔点差别很大 如汞常温为 熔点很低 38 9 而铁等金属熔点很高 1535 越高 越大 越强 越强 升高 降低 液体 相关视频 归纳总结 1 下列关于金属键的叙述中 不正确的是 a 金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用 其实质与离子键类似 也是一种电性作用b 金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用 所以与共价键类似 也有方向性和饱和性c 金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用 故金属键无饱和性和方向性d 构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动 活学活用 1 2 解析答案 解析从基本构成微粒的性质看 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有 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 故选b 答案b 1 2 1 2 2 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 沸点低于钾d 温度越高 金属的导电性越好 解析答案 解析常温下 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错 温度升高 金属的导电性减弱 d错 b 返回 二金属晶体的堆积方式 1 金属原子在二维平面中放置的两种方式金属晶体中的原子可看成直径相等的球体 把它们放置在平面上 即二维空间里 可有两种方式 非密置层和密置层 如下图所示 导学探究 1 晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数 分析上图非密置层的配位数是 密置层的配位数是 2 密置层放置 平面的利用率比非密置层的要 答案 4 6 高 答案 2 金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型 1 简单立方堆积将非密置层球心对球心地垂直向上排列 这样一层一层地在三维空间里堆积 就得到简单立方堆积 如下图所示 金属晶体的堆积方式 简单立方堆积这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体 每个晶胞含一个原子 这种堆积方式的空间利用率为52 配位数为 这种堆积方式的空间利用率太低 只有金属钋 po 采取这种堆积方式 6 答案 2 体心立方堆积非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 并使非密置层的原子稍稍分离 每层均照此堆积 如下图所示 碱金属和铁原子都采取此类堆积方式 这种堆积方式又称钾型堆积 金属晶体的堆积方式 体心立方堆积这种堆积方式可以找出立方晶胞 空间利用率比简单立方堆积高得多 达到68 每个球与上 下两层的各4个球相邻接 故配位数为 8 相关视频 答案 3 六方最密堆积和面心立方最密堆积密置层的原子按体心立方堆积的方式堆积 会得到两种基本堆积方式 六方最密堆积和面心立方最密堆积 这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积 配位数为 空间利用率均为74 但所得晶胞的形式不同 如下图所示 六方最密堆积面心立方最密堆积金属晶体的两种最密堆积方式 六方最密堆积和面心立方最密堆积 12 答案 六方最密堆积如下图所示 重复周期为两层 按abababab 的方式堆积 由于在这种排列方式中可划出密排六方晶胞 故称此排列为六方最密堆积 由此堆积可知 同一层上每个球与同层中周围个球相接触 同时又与上下两层中各个球相接触 故每个球与周围个球相接触 所以其配位数是 原子的空间利用率最大 mg zn ti都是采用这种堆积方式 6 3 12 12 面心立方最密堆积如上图所示 按abcabcabc 的方式堆积 将第一密置层记作a 第二层记作b b层的球对准a层中的三角形空隙位置 第三层记作c c层的球对准b层的空隙 同时应对准a层中的三角形空隙 即c层球不对准a层球 以后各层分别重复a b c层排列 这种排列方式三层为一周期 记为abcabcabc 由于在这种排列中可以划出面心立方晶胞 故称这种堆积方式为面心立方最密堆积 cu ag au等均采用此类堆积方式 相关视频 1 堆积原理组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时 在空间的排列大都服从紧密堆积原理 这是因为在金属晶体中 金属键没有方向性和饱和性 因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围 并以密堆积方式降低体系的能量 使晶体变得比较稳定 归纳总结 2 常见的堆积模型 6 1 8 2 答案 答案 12 12 2 4 相关视频 3 关于钾型晶体 如右图所示 的结构的叙述中正确的是 a 是密置层的一种堆积方式b 晶胞是六棱柱c 每个晶胞内含2个原子d 每个晶胞内含6个原子 活学活用 3 4 解析答案 c 4 金晶体是面心立方体 立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌 如图 其余各面省略 金原子半径为acm 3 4 解析答案 求 1 金属体中最小的一个立方体含有 个金原子 解析根据晶胞结构可知 金晶体中最小的一个立方体含有8 1 8 6 1 2 4个金原子 4 3 4 解析答案 2 金的密度为 g cm 3 用带a计算式表示 3 4 解析答案 3 金原子空间占有率为 au的相对原子质量为197 用带a计算式表示 0 74或74 返回 学习小结 当堂检测 1 2 4 3 1 金属的下列性质中和金属晶体无关的是 a 良好的导电性b 反应中易失电子c 良好的延展性d 良好的导热性解析a c d都是金属共有的物理性质 这些性质都是由金属晶体所决定的 金属易失电子是由金属原子的结构决定的 所以和金属晶体无关 b 5 解析答案 1 2 4 3 解析答案 2 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 体心立方堆积的空间利用率最高 5 解析根据金属晶体的电子气理论 选项a b都是正确的 金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是简单立方堆积52 体心立方堆积68 面心立方最密堆积和六方最密堆积均为74 因此简单立方堆积的空间利用率最低 六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高 d 1 2 4 3 解析答案 3 结合金属晶体的结构和性质 回答以下问题 1 已知下列金属晶体 na po k fe cu mg zn au 简单立方堆积的是 体心立方堆积的是 六方最密堆积的是 面心立方最密堆积是 5 1 2 4 3 解析简单立方堆积的空间利用率低 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 的方式堆积 面心立方最密堆积按abcabc 的方式堆积 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 答案 po na k fe mg zn cu au 5 1 2 4 3 解析答案 2 根据下列叙述 判断一定为金属晶体的是 填字母 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 导热性和延展性 5 解析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 c 1 2 4 3 解析答案 3 下列关于金属晶体的叙述正确的是 填字母 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 5 1 2 4 3 解析常温下 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 答案bc 5 解析答案 1 2 4 3 5 4 al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示 其晶胞特征如图乙所示 原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示 若已知al的原子半径为d na代