化学选修3新课课件：第三章第三节金属晶体（人教版）.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整块晶体的“电子气电子气”，被所有原子所共用，从而把所有，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。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。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。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，面心立方最密方堆积，体心立方堆积，六方最密堆积，面心立方最密堆积。堆积。自学教材自学教材填要点填要点 (1)概念：金属原子脱落下来的概念：金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶形成遍布整块晶体的体的“ ”，被所有原子共用，从而把所有，被所有原子共用，从而把所有 维维系在一起。系在一起。 (2)成键粒子是成键粒子是 和和 。 (3)金属键的强弱和对金属性质的影响：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，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。 金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。价电子价电子电子气电子气金属原子金属原子金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子1双选题双选题金属晶体中的金属键越强，其硬度越大，熔、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，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误的是 ()A镁的硬度大于铝镁的硬度大于铝 B镁的熔、沸点低于钙镁的熔、沸点低于钙C镁的硬度大于钾镁的硬度大于钾 D钙的熔、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾解析：解析：镁和铝的电子层数相同，价电子数镁和铝的电子层数相同，价电子数AlMg，离子半，离子半径径Al3Mg2，金属键强度，金属键强度MgCa，B不正确。不正确。同理可知硬度同理可知硬度MgK；钙和钾位于同一周期，价电子数；钙和钾位于同一周期，价电子数CaK，电荷数，电荷数Ca2K，离子半径，离子半径KCa2，金属键强，金属键强度度CaK，故熔、沸点，故熔、沸点CaK。答案：答案：AB自学教材自学教材填要点填要点 1金属晶体的性质金属晶体的性质 具有优良的具有优良的 、 和和 。 2电子气理论对金属性质的解释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就会发生 ，但，但 不变，金属离子与自由电不变，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。子形成的金属键没有破坏，所以金属有良好的延展性。延展性延展性导电性导电性导热性导热性相对滑动相对滑动排列方式排列方式 (2)导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的 作作 而形成电流，呈现良好的导电性。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。离子发生碰撞，形成能量传递，呈现出良好的导热性。电子气电子气定向定向移动移动师生互动师生互动解疑难解疑难 金属晶体性质的一些规律金属晶体性质的一些规律 (1)同周期金属单质，从左到右同周期金属单质，从左到右(如如Na、Mg、Al)熔、沸点熔、沸点升高。升高。 (2)同主族金属单质，从上到下同主族金属单质，从上到下(如碱金属如碱金属)熔、沸点降低。熔、沸点降低。 (3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 (4)金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低低(38.9)，而铁等金属熔点很高，而铁等金属熔点很高(1535)。 2下列关于金属晶体的叙述正确的是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，不因形变而消失用下，不因形变而消失C钙的熔、沸点低于钾钙的熔、沸点低于钾D温度越高，金属的导电性越好温度越高，金属的导电性越好解析：解析：常温下，常温下，Hg为液态，为液态，A错误；因为金属键无方向性，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，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙的金正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错误；温度升高，金错误；温度升高，金属的导电性减弱，属的导电性减弱，D错误。错误。答案：答案：B1.二维空间模型二维空间模型(1)非密置层非密置层:配位数为配位数为 ，如图所示：，如图所示：4(2)密置层密置层:配位数为配位数为 ，如图所示：，如图所示：6 2三维空间模型三维空间模型 (1)非密置层在三维空间堆积。非密置层在三维空间堆积。 简单立方堆积：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，只有金属太低，只有金属 采用这种堆积方式。采用这种堆积方式。钋钋 体心立方堆积：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含有 个原子的立方体，一个原子在立方体的个原子的立方体，一个原子在立方体的 ，另，另一个原子在立方体的一个原子在立方体的 ，其空间的利用率比简单立方堆，其空间的利用率比简单立方堆积积 ，碱金属属于这种堆积方式。其配位数为，碱金属属于这种堆积方式。其配位数为 ，空间利，空间利用率为用率为68%。两两顶角顶角中心中心高高8 (2)密置层在三维空间堆积。密置层在三维空间堆积。 六方最密堆积：六方最密堆积： 如图所示，按如图所示，按 的方式堆积。如的方式堆积。如 采采用这种堆积方式。其配位数均为用这种堆积方式。其配位数均为 ，空间利用率为，空间利用率为74%。ABABMg、Zn、Ti12面心立方最密堆积：面心立方最密堆积：如图所示，按如图所示，按 的方式堆积。如的方式堆积。如 采采用这种堆积方式。其配位数均为用这种堆积方式。其配位数均为 ，空间利用率均，空间利用率均74%。ABCABCCu、Ag、Au123已知下列金属晶体：已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆积方式为：其堆积方式为：(1)简单立方堆积的是简单立方堆积的是_；(2)体心立方堆积的是体心立方堆积的是_；(3)六方最密堆积的是六方最密堆积的是_；(4)面心立方最密堆积的是面心立方最密堆积的是_。解析：解析：简单立方堆积方式的空间利用率太低，只有金属简单立方堆积方式的空间利用率太低，只有金属Po采取采取这种方式。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的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABCABC的方式的方式堆积，六方最密堆积常见金属为堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密，面心立方最密堆积常见金属为堆积常见金属为Cu、Ag、Au。答案：答案：(1)Po(2)Na、K、Fe(3)Mg、Zn(4)Cu、Au 1.结构特点结构特点层状结构层状结构 (1)同层内，碳原子采用同层内，碳原子采用 杂化，以杂化，以 相结合形成相结合形成 平面网状结构。所有碳原子的平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重轨道平行且相互重叠，叠，p电子可在整个平面中运动。电子可在整个平面中运动。 (2)层与层之间以层与层之间以 相结合。相结合。 2晶体类型晶体类型 石墨晶体中，既有石墨晶体中，既有 ，又有，又有 和和 ，属于属于 。sp2共价键共价键正六边形正六边形范德华力范德华力共价键共价键金属键金属键范德华力范德华力混合晶体混合晶体4石墨的片层结构如图所示，试回答：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片层中平均每个正六边形含有_个碳原子。个碳原子。(2)在片层结构中，碳原子数、在片层结构中，碳原子数、CC键、六元环数之比为键、六元环数之比为_。(3)n g碳原子可构成碳原子可构成_个正六边形。个正六边形。 例例1要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金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，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金属镁的熔点大于金属铝 B碱金属单质的熔、沸点从碱金属单质的熔、沸点从Li到到Cs是逐渐增大的是逐渐增大的 C金属铝的硬度大于金属钠金属铝的硬度大于金属钠 D金属镁的硬度小于金属钙金属镁的硬度小于金属钙 解析解析影响晶体熔、沸点的是组成晶体的粒子间的相影响晶体熔、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；从弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到到Cs，离子的半径是逐渐增，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；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。键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。 答案答案C 影响晶体熔、沸点的是组成晶体的粒子间的相互作用，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。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下列晶体中，金属阳离子与自由电子间的作用最强的是是 ()ANaBMgCAl DK解析：解析：影响金属键强弱的主要因素有金属原子的半径、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，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。金属阳离子与自由电子间的作用就强。Na、Mg、Al均均位于第三周期，原子半径逐渐减小，价电子数目逐渐增位于第三周期，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，而金属键最弱，而K和和Na位于同一主族，且位于同一主族，且K的半径比的半径比Na大，钾的金属键比钠弱。大，钾的金属键比钠弱。答案：答案：C 例例2金属原子在二维空间里的放置有下图所示的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两种方式，下列说法中正确的是 ()A图图(a)为非密置层，配位数为为非密置层，配位数为6B图图(b)为密置层，配位数为为密置层，配位数为4C图图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型在三维空间里堆积可得镁型和铜型D图图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方在三维空间里堆积仅得简单立方 解析解析金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种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，原子的配位数为用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，非密置层的配位数较密置层小，原子的配位数为原子的配位数为4。由此可知，图。由此可知，图(a)为密置层，图为密置层，图(b)为非密为非密置层。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。单立方和体心立方堆积两种堆积模型。 答案答案C (1)金属晶体堆积方式常见有三种：钾型、铜型和镁型。金属晶体堆积方式常见有三种：钾型、铜型和镁型。 (2)钾型为非密置层堆积的一种方式，为体心立方堆积；钾型为非密置层堆积的一种方式，为体心立方堆积；镁型和铜型为密置层堆积方式，镁型为六方最密堆积，铜型为镁型和铜型为密置层堆积方式，镁型为六方最密堆积，铜型为面心立方最密堆积。面心立方最密堆积。2关于钾型晶体的结构关于钾型晶体的结构(如图如图) 的叙述中的叙述中 正确的是正确的是 ()A是密置层的一种堆积方式是密置层的一种堆积方式B晶胞是六棱柱晶胞是六棱柱C每个晶胞内含每个晶胞内含2个原子个原子D每个晶胞内含每个晶胞内含6个原子个原子答案：答案：C