高二化學(xué)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》課件3.2.1 金屬晶體

第1課時(shí)金屬晶體第3章第2節(jié)金屬晶體與離子晶體[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.進(jìn)一步熟悉金屬晶體的概念和特征，能用金屬鍵理論解釋金屬晶體的物理性質(zhì)。2.知道金屬晶體中晶胞的堆積方式。3.學(xué)會(huì)關(guān)于金屬晶體典型計(jì)算題目的分析方法。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.金屬晶體(1)金屬原子通過

形成的晶體稱為金屬晶體。(2)金屬鍵是指

和

之間的強(qiáng)的相互作用。(3)由于

，所以金屬鍵

方向性和飽和性，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見的結(jié)構(gòu)型式具有堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間等特點(diǎn)。一、金屬晶體及常見金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式金屬鍵金屬陽(yáng)離子自由電子自由電子為整個(gè)金屬所共有沒有2.常見金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)堆積而成。其堆積模式有以下四種。這四種堆積模式又可以根據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類：非密置層堆積(包括簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方密堆積)，密置層堆積(包括六方最密堆積和面心立方最密堆積)。填寫下表：堆積模型采納這種堆積的典型代表晶胞配位數(shù)空間利用率每個(gè)晶胞所含原子數(shù)非密置層簡(jiǎn)單立方堆積Po(釙)__52%__體心立方密堆積(A2型)Na、K、Fe__68%__6812密置層六方最密堆積(A3型)Mg、Zn、Ti___74%__面心立方最密堆積(A1型)Cu、Ag、Au___74%__121264相關(guān)視頻(1)堆積原理組成晶體的金屬原子在沒有其他因素影響時(shí)，在空間的排列大都服從緊密堆積原理。這是因?yàn)樵诮饘倬w中，金屬鍵沒有方向性和飽和性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍，并以密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。(2)堆積模型歸納總結(jié)相關(guān)視頻例1下列有關(guān)金屬晶體的堆積模型的說法正確的是

A.金屬晶體中的原子在二維空間有三種放置方式B.金屬晶體中非密置層在三維空間可形成兩種堆積方式，其配位數(shù)都是6C.鎂型堆積和銅型堆積是密置層在三維空間形成的兩種堆積方式D.金屬晶體中的原子在三維空間的堆積有多種方式，其空間利用率相同解析A項(xiàng)，金屬晶體中的原子在二維空間只有非密置層和密置層兩種放置方式；B項(xiàng)，非密置層在三維空間可形成簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方堆積兩種堆積方式，其配位數(shù)分別是6和8；D項(xiàng)，金屬晶體中的原子在三維空間有四種堆積方式，其中鎂型和銅型堆積的空間利用率較高。√答案解析金屬晶體的空間利用率大小關(guān)系為簡(jiǎn)單立方堆積<體心立方密堆積<六方最密堆積＝面心立方最密堆積。規(guī)律總結(jié)例2

Al的晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丙所示。答案解析若已知Al的原子半徑為d，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，Al的相對(duì)原子原子質(zhì)量為M，請(qǐng)回答：(1)晶胞中Al原子的配位數(shù)為_____，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為____。124(2)該晶體的密度為__________(用字母表示)。答案解析(1)以晶胞為研究對(duì)象，運(yùn)用均攤法或切割法分析每個(gè)晶胞中含有的微粒數(shù)，計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量m＝

(NA為阿伏加德羅常數(shù)，n為晶胞中所含微粒個(gè)數(shù)，M為所含微粒的摩爾質(zhì)量)。(2)結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，用m＝ρ·V的關(guān)系計(jì)算?！О芏鹊挠?jì)算方法方法規(guī)律例3金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞( )，晶胞的邊長(zhǎng)為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r為

√答案解析1.金屬晶體具有良好的延展性。由于金屬通常采用密堆積方式，在鍛壓或捶打時(shí)，密堆積層的金屬原子之間比較容易產(chǎn)生滑動(dòng)，但金屬密堆積層之間始終保持著

的作用。2.金屬晶體中原子的堆積方式也會(huì)影響金屬的性質(zhì)，如具有最密堆積結(jié)構(gòu)的金屬的延展性往往比其他結(jié)構(gòu)的延展性

。二、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)金屬鍵好3.金屬晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律(1)金屬的熔、沸點(diǎn)取決于

的強(qiáng)弱，一般金屬原子的價(jià)電子數(shù)越

，原子半徑越

，金屬晶體內(nèi)部金屬鍵越

，晶體熔、沸點(diǎn)越

。(2)金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大，如Hg熔點(diǎn)很低，堿金屬熔點(diǎn)較低，鐵等金屬熔點(diǎn)很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、

和________的作用力不同造成的。(3)同一周期主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)由左到右逐漸

；同一主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)自上而下逐漸

。(4)合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬的熔點(diǎn)。金屬鍵多小強(qiáng)高金屬陽(yáng)離子自由電子升高降低歸納總結(jié)金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與自由電子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)；金屬具有金屬光澤與自由電子有關(guān)；金屬的延展性與金屬鍵有關(guān)，金屬的熔點(diǎn)和硬度與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。例4金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小相關(guān)。由此判斷下列說法正確的是

A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs逐漸增大C.金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣答案解析√解析鎂離子比鋁離子的半徑大，而所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都?。粡腖i到Cs，離子的半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減??；金屬鎂比金屬鈉離子的半徑小而所帶電荷多，金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；鎂比鈣離子的半徑小，金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。同周期金屬，從左到右熔、沸點(diǎn)依次升高；同主族金屬，從上到下熔、沸點(diǎn)依次降低。金屬的硬度和熔點(diǎn)相差很大，如金屬鎢的硬度很大，熔點(diǎn)很高(3410℃)，而汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低(－38.9℃)。規(guī)律總結(jié)學(xué)習(xí)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體無關(guān)的是

A.良好的導(dǎo)電性 B.反應(yīng)中易失電子C.良好的延展性 D.良好的導(dǎo)熱性12345答案解析√解析A、C、D都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬晶體所決定的。金屬易失電子是由金屬原子的結(jié)構(gòu)決定的，所以和金屬晶體無關(guān)。2.下列關(guān)于金屬晶體的體心立方密堆積的結(jié)構(gòu)型式的敘述中，正確的是

A.晶胞是六棱柱B.屬于A2型密堆積C.每個(gè)晶胞中含有4個(gè)原子D.每個(gè)晶胞中含有5個(gè)原子答案解析√12345解析金屬晶體的體心立方密堆積的晶胞是平行六面體，體心立方密堆積的堆積方式為立方體的頂點(diǎn)和體心各有1個(gè)原子，屬于A2型密堆積，每個(gè)晶胞中含有8×＋1＝2個(gè)原子。3.下列物質(zhì)的熔點(diǎn)依次升高的是

A.Mg、Na、K B.Na、Mg、AlC.Na、Rb、Ca D.鋁、鋁硅合金√解析A項(xiàng)中K＋、Na＋、Mg2＋的半徑依次減小，Mg2＋的電荷數(shù)比K＋、Na＋的大，故各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序?yàn)镵＜Na＜Mg；同理分析，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序應(yīng)為Rb＜Na＜Ca；D項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序應(yīng)為鋁硅合金＜鋁。答案解析123454.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞a、b、c內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為

A.3∶2∶1 B.11∶8∶4C.9∶8∶4 D.21∶14∶9答案解析√12345123455.回答下列問題：(1)1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1183K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。12345答案①鐵原子的簡(jiǎn)化電子排布式為___________；鐵晶體中鐵原子以______鍵相互結(jié)合。[Ar]3d64s2金屬②在1183K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為_____；在1183K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為______。12345答案解析解析在1183K以下的純鐵晶體中，與體心鐵原子等距離且最近的鐵原子是8個(gè)頂點(diǎn)的鐵原子；在1183