选修3《物质结构与性质》第三章晶体结构与性质第三节金属晶体(导学案)

1、第三节金属晶体I课标要求I知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些性质。能列举金属晶体的基本堆积模型。知逍金属晶体的组成微粒、微粒间作用力以及与英他晶体的区别。Ih课前魏艇要点一 金属键与金属晶体金属键概念：金属原子脫落下来的形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属维系在一起。成键微粒：金属阳离子和0金属晶体金属晶体是通过形成的一类晶体。金属晶体常温下除汞外都是固体。性质：优良的、导热性和延展性。(3)金属的性质(3)金属的性质电子气概念(理论)当金属受到外力作用时晶体中的各原子层 就会发生相对滑动但排列方式不变金属离 子与自由电子形成的金風键没有被破坏 所以金屈有良

2、好的延展性。导电件在外加电场的作用下金属晶体中的蛀工 做:迄向移动而形成电流呈现良好的导电性O导电件耳丽电子气在运动时经常与金屈原子碰撞,从而引起两者能虽的交换。思考I： (I)晶体中有阳禽子，一左有阴离子吗？有阴离子，一圧有阳离子吗?金属导电与电解质溶液导电有什么区别?要点二 金属晶体的原子堆积模型二维平面放置方式放萱方式非密置层密置层配位数2.金属晶体的原子堆积模型堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞每个晶胞所 含原子个数非密层简单立方堆积PO作卜)6t;1体心立方堆积Na. K、Fe68%112密层六方最密堆积Mg Zn、Ti12I 2而心立 方最密 堆积CUX AgXAU74%4思考2

3、：金属晶体采用密堆积的原因是什么？要点三混合晶体石墨石墨的晶体结构石墨晶体中碳原子采取杂化，形成结构，因此，石墨晶体是层状结构。石墨晶体中存在的作用力有、O石墨晶体的物理性质石墨的特殊晶体结构决龙着石墨有一些特殊性质。熔点髙：石墨中的共价键键能,熔点很高。质软、滑腻：石墨晶体的层与层之间以结合。导电性：由于所有的P轨道相互平行且相互重叠，使P轨逍中的电子可在整个碳原子平而中运动，使其有导电性。由于相邻碳原子平而之间相隔较远，电子不能从一个平面跳 跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨的方向。Ih课堂购漏考点一金属键与金属晶体的性质规律1 金属键金属键本质：金属阳离子与自由电子之间强烈的相互

4、作用。金属键的特点成键微粒是金属阳离子和自由电子。金属键无方向性和饱和性。金属键存在于金属单质和合金中。金属键的强弱比较金属键的强度主要决泄于金属元素的离子半径和价电子数，离子半径越大，价电子数越 少，金属键越弱；离子半径越小，价电子数越多，金属键越强。金属键对金属晶体性质的影响金属键越强，晶体熔、沸点越髙，硬度越大。金属晶体的熔点变化规律金属晶体熔点变化差别较大。如：汞在常温下是液体，熔点很低(-38.9 4C),而鸽的 熔点髙达3410 C。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同 造成的差别。般情况下，同类型金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的

5、多少决立。阳离子半径越小，所带的电荷越多，相互作用就越强，熔点就会升高。如熔点 KNaMgNaKRbCso般合金的熔、沸点比各成分金属的熔、沸点低。【例题1】 要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点的髙低和硬度大 小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子半径大小及所带电荷的多少有关。由此 判断下列说法正确的是()金属镁的熔点大于金属铝碱金属单质的熔、沸点从Li到CS是逐渐增大的金属铝的硬度大于金属钠金属镁的硬度小于金属钙【变式1】下列各组金属的沸点髙低顺序正确的是()MgAlCaB. AlNaLC. AlMgCaD. MgBaAl考点二金属晶体的原子堆积模型及相关计算金属

6、晶体的原子堆积模型金属晶体的相关计算在所有有关晶体的计算中一定要注意以下三点：要注重立体几何知识的应用，分淸各粒子在空间的位置，同时找出晶体的对角线、棱 长、面对角线与粒子之间距离的关系，再利用数学知识去计算。正确应用分摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。个基本关系式：令 英中，M表示物质的摩尔质量表示晶体的密度，7是 晶胞的体积，山是阿伏加徳罗常数，X表示一个晶胞中所含的粒子数与该物质化学式的比值 (如一个氯化钠的晶胞中包含4个钠离子、4个氯离子，是其化学式中离子个数的4倍，所以 x=4)【例题2】有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是() 为简单立方堆积，为六方

7、最密堆积，为体心立方堆积，为而心立方最密堆每个晶胞含有的原子数分别为1个，2个，2个，4个晶胞中原子的配位数分别为6,8,8,12空间利用率的大小关系为【变式2】 晶胞即晶体中最小的重复单元。已知铁为而心立方晶体，其结构如图（I ）所示.而心立方的结构特征如图（Il）所示。若铁原子的半径为1.27X10 10m,试求铁晶体中的晶胞边长，即图（【II）中AB的长度.AB的长度为111.I小结必背金属键是指金属晶体中金属阳离子与自由电子之间的作用力。金属晶体中，原子之间以金属键相结合.金属原子在二维空间里有两种放置方式:金属晶体中，原子之间以金属键相结合.金属原子在二维空间里有两种放置方式:金属原

8、子在三维空间里有四种堆积方式: 密堆积，面心立方最密堆积。（如图）金属键的强弱决左金属晶体的熔点和硬度。 密置层和非密置层。简单立方堆积，体心立方堆积，六方最Ih课末Ih课末（ “电子气”理论应用）依据金属晶体的“电子气”理论，下列有关说法正确的是（）金属受外力作用发生变形而不易折断是由于金属原子之间存在较强的作用通常情况下合金中自由电子能左向移动形成电流金属晶体熔融后自由电子和金属阳离子均能导电，导电能力增强金属借助自由电子的运动，把能量从温度髙的部分传到温度低的部分（金属键特点）F列有关金属键的叙述错误的是（）金属键没有饱和性和方向性金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用

9、金属键中的电子属于整块金属金属的物理性质和金屈固体的形成都与金属键有关3（金属晶体堆积方式）金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法正确(b)的是（）(b)Q）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）在三维空间里堆枳可得六方最密堆积和面心立方最密堆积图（b）在三维空间里堆积仅得简单立方堆积（金属晶体的原子堆积及计算）图甲为二维平而晶体示意图，所表示的化学式为AXs的甲（2）图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。该晶胞实际”拥有的铜原子数是个。该晶胞称为（填字母）。六方晶胞B.体心立方晶胞C.而心立方晶胞D.简单立方晶胞此晶胞边长为cm, CU的

10、相对原子质量为64,金属铜的密度为Pg Cm 3,则阿伏加徳罗常数为（用a、P表示）。111课后（漢基础训练1.金属晶体的形成是因为晶体中存在（）脱落价电子后的金属离子间的相互作用金属原子间的相互作用脱落了价电子的金属离子与脱落的价电子间的相互作用 金属原子与价电子间的相互作用A.B.C.1.金属晶体的形成是因为晶体中存在（）脱落价电子后的金属离子间的相互作用金属原子间的相互作用脱落了价电子的金属离子与脱落的价电子间的相互作用 金属原子与价电子间的相互作用A.B.C.D.2.下列四种性质的叙述，可能属于金属晶体的是（）由分子间作用力结合而成，熔点低固态时或熔融后易导电，熔点在1 000 C左右

11、由共价键结合成网状结构，熔点高固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电A.B.C.D.3拯中国之声央广新闻报道，河南发现特大金矿，金的贮存量近105吨，可开采80年。金属AU的晶胞结构是（）4.依据“电子气”的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释，正确的是（）温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强温度升高，金属阳离子的动能变大，阻碍自由电子的运动，以致金属导电性减弱温度升髙，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱温度升髙，金属阳离子的动能变大，自由电子与金属阳离子的吸引力变小，以致金 属的导电性增强5关于如图不正确的说法是（）此种最密堆积为而心立方最密堆积该种堆积方式称

12、为铜型C该种堆积方式可用符号“ABCABC”表示D.该种堆积方式称为镁型在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子 间的作用力越大，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点髙低顺序正确的是 （）A. MgAlCaB. AlNaLAlMgCaD MgBaAl下列有关化学键、氢键和范徳华力的叙述，不正确的是（）金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用，共价键有方向性和饱和性范徳华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范徳华力越大氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分

13、子与分子之间已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别是（B. 14B. 14、 8D 4、 12已知钳（Mo）的晶胞如图所示，铝原子半径为pm相对原子质量为M 以NA表示阿伏 加徳罗常数的值。铝晶体的堆积方式为铝原子的配位数为构成铝晶体的粒子是O金属目的密度为g cm 3O(5)铝晶胞中原子空间利用率)为O (5)铝晶胞中原子空间利用率)为O (提示：原子空间利用率0 =原子的总体积晶胞体积)(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为石幣晶胞石幣晶胞内金刚石晶胞石墨烯是一种由单层碳原子

14、构成的平而结构新型碳材料，如图乙所示。Imol石墨烯中含有的六元环个数为，下列有关石墨烯的说法正确的是(填字母)。晶体中碳原子间全部是碳碳单键石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平而从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力金刚石晶胞如图丙所示，则金刚石晶胞中原子的配位数为,原子空间利用率为o能力提升金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，为六方堆积、而心立方堆积和体心立方堆 积，如图(a)、(b). (C)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为()A. 3 ： 2 ： 1B. 11 ： 8 ： 4C. 9 ： 8 ： 4D. 21 ： 14 ： 9铝硅合金(含硅13.5%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。现有下列三种 晶体：铝硅铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是()A. (X3)B. (3)C.D.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟英他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为()A. 2 ： 3D 3 ： 2C. 1 ： D 3 ： 2金刚石晶胞如图所示。已知：体对角线上五个碳原子相切，键长为dnm, Ak代表阿伏加徳罗常数的值。则晶体密度p(g cm 3)为()管 X 1021 A-16NAd每一个晶胞分摊到个鸽原子。 晶胞的边长a为。 每一个晶胞分摊到个鸽原子。