高中数学 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体课件 新人教版选修3.ppt

考向一 第三节金属晶体 晨背关键语句 考向二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第三章晶体结构与性质 知识点二 知识点一 知识点三 知识点四 1 金属键是指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 金属晶体中 原子之间以金属键相结合 金属键的强弱决定金属晶体的熔点和硬度 3 金属原子在二维空间里有两种放置方式 密置层和非密置层 4 金属原子在三维空间里有四种堆积方式 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 自学教材 填要点 1 概念 金属原子脱落下来的形成遍布整块晶体的 被所有原子共用 从而把所有维系在一起 2 成键粒子是和 3 金属键的强弱和对金属性质的影响 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 金属键越强 金属晶体的熔 沸点越高 硬度越大 价电子 电子气 金属原子 金属阳离子 自由电子 1 双选题 金属晶体中的金属键越强 其硬度越大 熔 沸点越高 且研究表明 一般来说 金属原子半径越小 价电子数越多 则金属键越强 由此判断下列说法中错误的是 a 镁的硬度大于铝b 镁的熔 沸点低于钙c 镁的硬度大于钾d 钙的熔 沸点高于钾 解析 镁和铝的电子层数相同 价电子数al mg 离子半径al3 mg2 金属键强度mg ca b不正确 同理可知硬度mg k 钙和钾位于同一周期 价电子数ca k 电荷数ca2 k 离子半径k ca2 金属键强度ca k 故熔 沸点ca k 答案 ab 自学教材 填要点 1 金属晶体的性质具有优良的 和 2 电子气理论对金属性质的解释 1 延展性 当金属受到外力作用时 晶体中的各原子层就会发生 但不变 金属离子与自由电子形成的金属键没有破坏 所以金属有良好的延展性 延展性 导电性 导热性 相对滑动 排列方式 2 导电性 在外加电场的作用下 金属晶体中的作而形成电流 呈现良好的导电性 3 导热性 电子气中的自由电子在运动时经常与金属离子发生碰撞 形成能量传递 呈现出良好的导热性 电子气 定向 移动 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 常温下 hg为液态 a错误 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错误 温度升高 金属的导电性减弱 d错误 答案 b 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 相邻非密置层的原子在三维空间中的堆积 空间利用率太低 只有金属采用这种堆积方式 钋 体心立方堆积 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 这种堆积方式所得的晶胞是一个含有个原子的立方体 一个原子在立方体的 另一个原子在立方体的 其空间的利用率比简单立方堆积 碱金属属于这种堆积方式 其配位数为 空间利用率为68 两 顶角 中心 高 8 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 如采用这种堆积方式 其配位数均为 空间利用率为74 abab mg zn ti 12 面心立方最密堆积 如图所示 按 的方式堆积 如采用这种堆积方式 其配位数均为 空间利用率均74 abcabc cu ag au 12 3 已知下列金属晶体 na po k fe cu mg zn au 其堆积方式为 1 简单立方堆积的是 2 体心立方堆积的是 3 六方最密堆积的是 4 面心立方最密堆积的是 解析 简单立方堆积方式的空间利用率太低 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ababab 的方式堆积 面心立方最密堆积按abcabcabc 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 1 po 2 na k fe 3 mg zn 4 cu au 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 4 石墨的片层结构如图所示 试回答 1 片层中平均每个正六边形含有 个碳原子 2 在片层结构中 碳原子数 c c键 六元环数之比为 3 ng碳原子可构成 个正六边形 例1 要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键 金属晶体熔 沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱 而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关 由此判断下列说法正确的是 a 金属镁的熔点大于金属铝b 碱金属单质的熔 沸点从li到cs是逐渐增大的c 金属铝的硬度大于金属钠d 金属镁的硬度小于金属钙 解析 影响晶体熔 沸点的是组成晶体的粒子间的相互作用 包括化学键和分子间作用力 找准是哪种作用再具体分析 影响金属晶体熔 沸点的是金属键 镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少 所以金属镁比金属铝的金属键弱 熔 沸点和硬度都小 从li到cs 离子的半径是逐渐增大的 所带电荷相同 金属键逐渐减弱 熔 沸点和硬度都逐渐减小 因离子的半径小而所带电荷多 使金属铝比金属钠的金属键强 所以金属铝比金属钠的熔 沸点和硬度都大 因离子的半径小而所带电荷相同 使金属镁比金属钙的金属键强 所以金属镁比金属钙的熔 沸点和硬度都大 答案 c 影响晶体熔 沸点的是组成晶体的粒子间的相互作用 包括化学键和分子间作用力 而影响金属晶体熔 沸点高低的是金属键 金属键的强弱要从离子半径和离子所带电荷两方面分析 1 下列晶体中 金属阳离子与自由电子间的作用最强的是 a nab mgc ald k解析 影响金属键强弱的主要因素有金属原子的半径 单位体积内自由电子的数目等 一般而言 金属原子的半径小 单位体积内自由电子数目多 金属键就强 金属阳离子与自由电子间的作用就强 na mg al均位于第三周期 原子半径逐渐减小 价电子数目逐渐增多 所以金属键逐渐增强 其中铝的金属键最强 钠的金属键最弱 而k和na位于同一主族 且k的半径比na大 钾的金属键比钠弱 答案 c 例2 金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式 下列说法中正确的是 a 图 a 为非密置层 配位数为6b 图 b 为密置层 配位数为4c 图 a 在三维空间里堆积可得镁型和铜型d 图 b 在三维空间里堆积仅得简单立方 解析 金属原子在二维空间里有两种排列方式 一种是密置层排列 一种是非密置层排列 密置层排列的空间利用率高 原子的配位数为6 非密置层的配位数较密置层小 原子的配位数为4 由此可知 图 a 为密置层 图 b 为非密置层 密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种堆积模型 非密置层在三维空间堆积可得简单立方和体心立方堆积两种堆积模型 答案 c