第三章第三节金属晶体.ppt

第第 三三章章 第第三三节节课前预习课前预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通 创新演练创新演练大冲关大冲关设计设计1设计设计2设计设计3课课堂堂10分分钟练习钟练习课课堂堂5分分钟归纳钟归纳课课下下30分分钟钟演演练练考点一考点一考点二考点二返回返回返回返回返回返回返回返回 1金属一般具有金属一般具有 光光泽泽，具有良好的，具有良好的 、性以及性以及优优良的良的 性。性。2在在铜铜晶胞晶胞 中，含有中，含有 个个铜铜原子。原子。4银银白色白色导电导电导热导热延展延展返回返回 一、金属一、金属键键 (1)概念：金属原子脱落下来的概念：金属原子脱落下来的 形成遍布整形成遍布整块块晶晶体的体的“”，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)成成键键微粒是金属阳离子和自由微粒是金属阳离子和自由电电子。子。二、金属晶体二、金属晶体 (1)在金属晶体中，原子在金属晶体中，原子间间以以 相相结结合。合。(2)金属晶体的性金属晶体的性质质：优优良的良的 、和和 。价价电电子子电电子气子气金属原子金属原子金属金属键键导电导电性性导热导热性性延展性延展性返回返回(3)用用电电子气理子气理论论解解释释金属的性金属的性质质：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生会发生 ，但，但 不变，金属不变，金属离子与自由电子形成的电子气没有破坏，所以离子与自由电子形成的电子气没有破坏，所以金属有良好的延展性。金属有良好的延展性。在外加在外加电场电场的作用下，金属晶体中的的作用下，金属晶体中的 做做 而形成而形成电电流，呈流，呈现现良好的良好的导电导电性性。电电子气中的自由子气中的自由电电子在运子在运动时经动时经常与金属离子常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交碰撞，从而引起两者能量的交换换。相对滑动相对滑动排列方式排列方式电电子气子气定向移定向移动动返回返回 三、金属晶体的基本堆三、金属晶体的基本堆积积模型模型 1二二维维空空间间模型模型 金属原子在二金属原子在二维维平面里放置有平面里放置有 和和 两种两种方式，配位数分方式，配位数分别为别为 和和 。如。如图图非密置非密置层层密置密置层层46返回返回 2三三维维空空间间模型模型 (1)简单简单立方堆立方堆积积：是按是按 (填填“密置密置层层”或或“非密置非密置层层”)方式堆方式堆积积而而成，其空成，其空间间利用率利用率52%，配位数，配位数为为 ，晶胞构成：一个立，晶胞构成：一个立方体，每个晶胞含有方体，每个晶胞含有 个原子，如个原子，如 。非密置非密置层层61Po返回返回 (2)体心立方堆体心立方堆积积：是按是按 (填填“密置密置层层”或或“非密置非密置层层”)方式堆方式堆积积而而成，配位数成，配位数为为 ，空，空间间利用率利用率为为68%。晶胞构成：。晶胞构成：立立方，每个晶胞含有方，每个晶胞含有 个原子。如碱金属。个原子。如碱金属。非密置非密置层层8体心体心2返回返回 (3)六方最密堆六方最密堆积积和面心立方最密堆和面心立方最密堆积积：六方最密堆六方最密堆积积和面心立方最密堆和面心立方最密堆积积是按照是按照 (填填“密置密置层层”或或“非密置非密置层层”)的堆的堆积积方式堆方式堆积积而成，配位数均而成，配位数均为为 ，空，空间间利用率均利用率均为为 。六方最密堆六方最密堆积积如如图图所示，按所示，按 的方的方式堆式堆积积。面心立方最密堆。面心立方最密堆积积：ABCABC方式堆方式堆积积，这这两种两种都是金属晶体的最密堆都是金属晶体的最密堆积积。密置密置层层1274%ABABABAB返回返回六方最密堆六方最密堆积积如如图图所示，按所示，按ABABABAB的方式堆的方式堆积积。返回返回 面心立方最密堆面心立方最密堆积积如如图图所示，按所示，按ABC ABC ABC的方式堆的方式堆积积。返回返回 四、石墨四、石墨混合晶体混合晶体 1结结构特点构特点层层状状结结构构 (1)同同层层内，碳原子采用内，碳原子采用 杂杂化，以化，以 相相结结合形成正合形成正六六边边形平面网状形平面网状结结构。所有碳原子的构。所有碳原子的2p轨轨道平行且相互重叠，道平行且相互重叠，p电电子可在整个平面中运子可在整个平面中运动动。(2)层层与与层层之之间间以以 相相结结合。合。2晶体晶体类类型型 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共价共价键键范德范德华华力力共价共价键键金属金属键键范德范德华华力力混合晶体混合晶体返回返回1金属的下列性金属的下列性质质中和金属晶体无关的是中和金属晶体无关的是 ()A良好的良好的导电导电性性B反反应应中易失中易失电电子子C良好的延展性良好的延展性 D良好的良好的导热导热性性解析：解析：A、C、D三三项项都是金属共有的物理性都是金属共有的物理性质质，这这些性些性质质都是由金属晶体所决定的，都是由金属晶体所决定的，B项项金属易失金属易失电电子是由原子是由原子的子的结结构决定的，和晶体无关。构决定的，和晶体无关。答案：答案：B返回返回2金属能金属能导电导电的原因是的原因是 ()A金属晶体中的金属阳离子与自由金属晶体中的金属阳离子与自由电电子子间间的作用的作用较较弱弱B金属晶体中的自由金属晶体中的自由电电子在外加子在外加电场电场作用下可作用下可发发生定生定 向移向移动动C金属晶体中的金属阳离子在外加金属晶体中的金属阳离子在外加电场电场作用下可作用下可发发生生 定向移定向移动动D金属晶体在外金属晶体在外电场电场作用下可失去作用下可失去电电子子返回返回解析：解析：根据根据电电子气理子气理论论，电电子是属于整个晶体的，在外加子是属于整个晶体的，在外加电场电场作用下，作用下，发发生了定向移生了定向移动动从而从而导电导电，故，故B项项正确；有的正确；有的金属中金属金属中金属键较键较强强，但依然，但依然导电导电，故，故A项错误项错误；金属；金属导电导电是是靠自由靠自由电电子的定向移子的定向移动动，而不是金属阳离子，而不是金属阳离子发发生定向移生定向移动动，故故C项错误项错误；金属；金属导电导电是物理是物理变变化，而不是失去化，而不是失去电电子的化学子的化学变变化，故化，故D项错误项错误。答案：答案：B返回返回3据下列四种有关性据下列四种有关性质质的叙述，可能属于金属晶体的是的叙述，可能属于金属晶体的是 ()A由分子由分子间间作用力作用力结结合而成，熔点很低合而成，熔点很低B固体或熔融后易固体或熔融后易导电导电，熔点在，熔点在1000左右左右C由共价由共价键结键结合成网状晶体，熔点很高合成网状晶体，熔点很高D固体不固体不导电导电，熔融状，熔融状态态下亦不下亦不导电导电，但溶于水后能，但溶于水后能导电导电解析：解析：A项项所述所述为为分子晶体；分子晶体；B项项中固体能中固体能导电导电，熔点，熔点在在1000左右，熔点不是很高，排除石墨等固体，左右，熔点不是很高，排除石墨等固体，应为应为金属晶体；金属晶体；C项项所述所述为为原子晶体；原子晶体；D项为项为分子晶体。分子晶体。答案：答案：B返回返回4连线题连线题。金属金属晶胞晶胞类类型型A铜铜 简单简单立方立方B钋钋 体心立方体心立方C钾钾 六方六方D镁镁 面心立方面心立方解析：解析：简单简单立方的是立方的是钋钋，体心立方的有，体心立方的有Na、K、Fe等，等，六方最密堆六方最密堆积积的有的有Mg、Zn等，面心立方最密堆等，面心立方最密堆积积的有的有Cu、Ag、Au。答案：答案：ABCD返回返回返回返回 1金属金属键键的概念的概念 金属阳离子与金属阳离子与“电电子气子气”中的自由中的自由电电子子间间的的强强烈相互作用。烈相互作用。2金属金属键键的特点的特点 (1)成成键键微粒是金属阳离子和自由微粒是金属阳离子和自由电电子；子；(2)金属金属键键无方向性和无方向性和饱饱和性；和性；(3)金属金属键键存在于金属存在于金属单质单质和合金中。和合金中。返回返回 3金属金属键键强强弱的比弱的比较较 金属金属键键的的强强度主要决定于金属元素的原子半径和价度主要决定于金属元素的原子半径和价电电子数。原子半径越大，价子数。原子半径越大，价电电子数越少，金属子数越少，金属键键越弱。原子越弱。原子半径越小，价半径越小，价电电子数越多，金属子数越多，金属键键越越强强。4金属晶体的性金属晶体的性质质 (1)良好的良好的导电导电、导热导热性和延展性。性和延展性。返回返回 (2)熔沸点：金属熔沸点：金属键键越越强强，熔沸点越高。，熔沸点越高。同周期金属同周期金属单质单质，从左到右，从左到右(如如Na、Mg、Al)熔沸点熔沸点升高。升高。同主族金属同主族金属单质单质，从上到下，从上到下(如碱金属如碱金属)熔沸点降低。熔沸点降低。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。金属晶体熔点差金属晶体熔点差别别很大，如汞常温很大，如汞常温为为液体，熔点很液体，熔点很低低(38.9)，而，而铁铁等金属熔点很高等金属熔点很高(1 535)。(3)金属金属键键越越强强，金属晶体的硬度越大。，金属晶体的硬度越大。返回返回 例例1要使金属晶体熔化必要使金属晶体熔化必须须破坏其中的金属破坏其中的金属键键。金。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键键的的强强弱，弱，而金属而金属键键与金属阳离子所与金属阳离子所带电带电荷数的多少及半径大小有关。荷数的多少及半径大小有关。由此判断下列由此判断下列说说法正确的是法正确的是 ()A金属金属镁镁的熔点高于金属的熔点高于金属铝铝B碱金属碱金属单质单质的熔、沸点从的熔、沸点从Li到到Cs是逐是逐渐渐升高升高C金属金属铝铝的硬度大于金属的硬度大于金属钠钠的的D金属金属镁镁的硬度小于金属的硬度小于金属钙钙的的返回返回 解析解析影响金属晶体熔、沸点的是金属影响金属晶体熔、沸点的是金属键键。镁镁离子比离子比铝铝离子的半径大且所离子的半径大且所带带的的电电荷数少，所以金属荷数少，所以金属镁镁比金属比金属铝铝的金属的金属键键弱，熔、沸点和硬度都小，弱，熔、沸点和硬度都小，A错错；从；从Li到到Cs，离子，离子的半径是逐的半径是逐渐渐增大的，所增大的，所带电带电荷数相同，金属荷数相同，金属键键逐逐渐渐减弱，减弱，熔、沸点和硬度都逐熔、沸点和硬度都逐渐渐减小，减小，B错错；因离子的半径小而所；因离子的半径小而所带带电电荷数多，使金属荷数多，使金属铝铝比金属比金属钠钠的金属的金属键键强强，所以金属，所以金属铝铝比比金属金属钠钠的熔、沸点和硬度都大，的熔、沸点和硬度都大，C对对；因离子的半径小而所；因离子的半径小而所带电带电荷数相同，使金属荷数相同，使金属镁镁比金属比金属钙钙的金属的金属键键强强，所以金属，所以金属镁镁比金属比金属钙钙的熔、沸点和硬度都大，的熔、沸点和硬度都大，D错错。答案答案C返回返回 同一主族的金属从上到下原子半径增大，所同一主族的金属从上到下原子半径增大，所带电带电荷数荷数不不变变，所以硬度减小，熔、沸点降低，同周期的主族金属，所以硬度减小，熔、沸点降低，同周期的主族金属从左到右原子半径减小，所从左到右原子半径减小，所带电带电荷数增多，所以硬度增大，荷数增多，所以硬度增大，熔、沸点升高。熔、沸点升高。返回返回堆堆积积模型模型采采纳这纳这种种堆堆积积的典的典型代表型代表空空间间利利用率用率配位数配位数晶胞晶胞非密非密置置层层简单简单立立方堆方堆积积Po(钋钋)52%6体心立体心立方堆方堆积积Na、K、Fe68%8返回返回堆堆积积模型模型采采纳这纳这种种堆堆积积的典的典型代表型代表空空间间利利用率用率配位数配位数晶胞晶胞密密置置层层六方最密六方最密堆堆积积Mg、Zn、Ti74%12面心立方面心立方最密堆最密堆积积(ccp)Cu、Ag、Au74%12返回返回 例例2(1)在下在下图图中中选择选择：金属金属钠钠的晶胞模型是的晶胞模型是_，每个晶胞含有，每个晶胞含有_个个Na原子，每个原子，每个Na原子周原子周围围有有_个个紧邻紧邻的的Na原子。原子。金属金属铜铜的晶胞模型是的晶胞模型是_，每个晶胞含有，每个晶胞含有_个个Cu原子，每个原子，每个Cu原子周原子周围围有有_个个紧邻紧邻的的Cu原子。原子。返回返回 (2)在在(1)题题中的晶胞示意中的晶胞示意图图中把金属原子抽象成中把金属原子抽象成质质点，点，而事而事实实上在堆上在堆积积模型中我模型中我们们把金属原子看成互相接触的球把金属原子看成互相接触的球体体则则更接近更接近实际实际情况。情况。对对于于简单简单立方堆立方堆积积的晶胞中，的晶胞中，“金属金属球球”在晶胞的棱心在晶胞的棱心处处接触，接触，设设晶胞晶胞(立方体立方体)的的边长为边长为a，球，球的半径的半径为为r，则则a与与r的关系是的关系是a2r。返回返回 那么，在体心立方堆那么，在体心立方堆积积模型中，模型中，“金属球金属球”应应在在_处处接触，接触，则则晶胞晶胞边长边长a与球半径与球半径r的关系是的关系是_；晶胞的体；晶胞的体积为积为_；而；而该该晶胞中晶胞中拥拥有有_个原子，故金属原子所占的体个原子，故金属原子所占的体积为积为_，因此体心立方堆，因此体心立方堆积积的空的空间间利用率利用率为为(写出写出计计算算过过程程)：_。返回返回 解析解析(1)金属金属钠钠的堆的堆积积方式与金属方式与金属钾钾的堆的堆积积方式方式相同，均相同，均为为体心立方堆体心立方堆积积，每个晶胞中含有，每个晶胞中含有2个个钠钠原子，其原子，其配位数是配位数是8。金属金属铜铜的堆的堆积积方式方式为为ABCABC型，即型，即为为面心立方最密堆面心立方最密堆积积，每个晶胞中含有，每个晶胞中含有4个个铜铜原子，配位数原子，配位数为为12。返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回点点击击下下图进图进入入课课堂堂10分分钟练习钟练习返回返回 (1)金属晶体中，原子之金属晶体中，原子之间间以金属以金属键键相相结结合，金属合，金属键键的的强强弱决定金属晶体的熔点和硬度。弱决定金属晶体的熔点和硬度。(2)金属原子在二金属原子在二维维空空间间里有两种放置方式：密置里有两种放置方式：密置层层和和非密置非密置层层。(3)金属原子在三金属原子在三维维空空间间里有四种堆里有四种堆积积方式；方式；简单简单立方立方堆堆积积，体心立方堆，体心立方堆积积，六方最密堆，六方最密堆积积，面心立方最密堆，面心立方最密堆积积。返回返回点点击击下下图进图进入入课课下下30分分钟钟演演练练