202X學(xué)年高中化學(xué)專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第一單元金屬鍵金屬晶體課件蘇教版選修3

1、專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)1.理解金屬鍵的實質(zhì)，知道影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素，并能用金屬鍵解釋金屬的某些特征性質(zhì)。2.了解晶體、晶胞的概念，認(rèn)識金屬晶體中微粒間的堆積方式，能從晶胞的角度認(rèn)識晶體的內(nèi)部構(gòu)造。目標(biāo)導(dǎo)航根底知識導(dǎo)學(xué)重點難點探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測欄目索引一、金屬鍵與金屬特性 根底知識導(dǎo)學(xué)答案金屬離子1.金屬鍵(1)概念： 與 之間強(qiáng)烈的相互作用。 (2)金屬鍵成鍵微粒： 和 。(3)成鍵條件： 或合金。(4)影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素金屬元素原子半徑越 ，單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越 ，金屬鍵越強(qiáng)。自由電子金屬陽離子自由電子金屬單質(zhì)小多答案(5)金屬鍵的強(qiáng)弱對金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響金屬硬度的大小、

2、熔沸點的上下與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點越 ，硬度越 。2.金屬的原子化熱(1)金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬的原子化熱來衡量。金屬的原子化熱是指_ mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量。(2)意義：衡量金屬鍵的強(qiáng)弱。金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越 。 高大1強(qiáng)答案議一議1.金屬鍵的形成原因是什么？答案金屬原子的局部或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱。在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從原子上“脫落下來，形成自由流動的電子。金屬原子失去局部或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，這種強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。 答案2.金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及延展

3、性的原因是什么？相關(guān)視頻答案答案(1)導(dǎo)電性：在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子導(dǎo)電性：在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動沒有固定的方向性。但是在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)的運動沒有固定的方向性。但是在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向移動而形成電流，故金屬易導(dǎo)電。不同的金屬其導(dǎo)電能力不同，生定向移動而形成電流，故金屬易導(dǎo)電。不同的金屬其導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最好的金屬是銀，其次是銅。導(dǎo)電性最好的金屬是銀，其次是銅。(2)導(dǎo)熱性：自由電子在運動時與金屬離子相互碰撞，在碰撞過程中發(fā)生導(dǎo)熱性：自由電子在運動時與金屬離子相互碰撞，在碰撞過程中發(fā)生能量交換。當(dāng)金屬

4、的某一局部受熱時，該區(qū)域里自由電子的能量增加，能量交換。當(dāng)金屬的某一局部受熱時，該區(qū)域里自由電子的能量增加，運動速率加快，自由電子與金屬離子運動速率加快，自由電子與金屬離子(或金屬原子或金屬原子)的碰撞頻率增加，自的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬離子由電子把能量傳給金屬離子(或金屬原子或金屬原子)。金屬的導(dǎo)熱性就是通過自由。金屬的導(dǎo)熱性就是通過自由電子的運動將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，最后使整塊金電子的運動將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，最后使整塊金屬的溫度趨于一致。屬的溫度趨于一致。 答案相關(guān)視頻(3)延展性：當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，

5、由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受到外力后相互作用沒有被破壞，故金屬只發(fā)生形變而不斷裂，使金屬具有良好的延展性。答案二、金屬晶體1.存在通常條件下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金都是金屬晶體。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、嚴(yán)密堆積成晶體。2.組成單元晶胞能夠反映晶體構(gòu)造特征的 。金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。根本重復(fù)單位晶體中一個原子周圍距離相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)。分析上圖，非密置層的配位數(shù)是 ，密置層的配位數(shù)是 。密置層放置平面的利用率比非密置層的要 。3.金屬晶體的常見堆積方式(1)金屬原子在二維平面中放置的兩種方式金屬晶體中的原子

6、可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間里)可有兩種方式非密置層和密置層(如以下圖所示)。答案46高答案(2)金屬原子在三維空間中的堆積方式和模型金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)中堆積而成。其堆積方式有以下四種。這四種堆積方式又可以根據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類：非密置層的堆積(包括簡單立方堆積和體心立方堆積)，密置層堆積(包括六方堆積和面心立方堆積)。填寫下表：堆積模型采納這種堆積的典型代表晶胞非密置層 _Po(釙)簡單立方堆積答案非密置層 _Na、K、Cr密置層_Mg、Zn、Ti_Cu、Ag、Au六方堆積面心立方堆積體心立方堆積答案4.平行六面體

7、晶胞中微粒數(shù)目的計算(1)晶胞的頂點原子是 個晶胞共用；(2)晶胞棱上的原子是 個晶胞共用；(3)晶胞面上的原子是 個晶胞共用。如金屬銅的一個晶胞(如下圖)均攤到的原子數(shù)為_。 842答案5.合金的組成和性質(zhì)(1)合金：一種金屬與另一種或幾種金屬(或非金屬)的融合體。(2)合金的性能：通常，多數(shù)合金的熔點比它的成分金屬的熔點要 ，而強(qiáng)度和硬度比它的成分金屬要 。低大答案議一議1.連線題。2.結(jié)合金屬晶體的構(gòu)造和性質(zhì)，答復(fù)以下問題。(1)以下金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為簡單立方堆積的是_；體心立方堆積的是_；六方堆積的是_；面心立方堆積的是_。解析答案解析

8、解析簡單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方堆積按ABAB方式堆積，面心立方堆積按ABCABC方式堆積，六方堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。答案答案PoNa、K、FeMg、ZnCu、Au返回(2)根據(jù)以下表達(dá)，判斷一定為金屬晶體的是_。A.由分子間作用力形成，熔點很低B.由共價鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點很高C.固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性解析答案解析解析A項屬于分子晶體；B項屬于原子晶體；而C項是金屬的通性

9、。C一、金屬鍵與金屬晶體的性質(zhì) 重點難點探究1.金屬鍵的實質(zhì)：金屬陽離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。2.金屬鍵的特征：沒有飽和性和方向性。3.金屬及其合金是金屬陽離子與自由電子以金屬鍵結(jié)合成的金屬晶體。4.絕大多數(shù)金屬熔、沸點較高，硬度較大；具有金屬光澤，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。5.金屬元素的原子半徑(或陽離子半徑)越小，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目(或陽離子所帶電荷)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點越高，硬度越大。解析答案例1以下關(guān)于金屬鍵的表達(dá)中，不正確的選項是()A.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強(qiáng)烈相 互作用，其實質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用B.

10、金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用， 所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性C.金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬 鍵無飽和性和方向性D.構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運動解析從根本構(gòu)成微粒的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實質(zhì)類似，都屬于解析從根本構(gòu)成微粒的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，電性作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運動，為整個金屬的所有陽離子所共并且在整個金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運動，為整個金屬的

11、所有陽離子所共有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無方向性和飽和性。應(yīng)選同，如金屬鍵無方向性和飽和性。應(yīng)選B。答案答案B解題反思(1)金屬鍵也是一種電性作用。(2)有陽離子的不一定有陰離子。變式訓(xùn)練1要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔、沸點上下和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目有關(guān)。由此判斷以下說法中正確的選項是()A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點從Li到Cs是逐漸升高的C.金屬鎂的熔點大于金屬鈉D.金屬鎂的

12、硬度小于金屬鈣 解析答案解析解析鎂的原子半徑大于鋁，而金屬鎂單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目比金屬鋁的少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點比金屬鋁的低，硬度比金屬鋁的??；從Li到Cs，原子的半徑逐漸增大，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目逐漸減小，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點逐漸降低，硬度逐漸減??；同理可得金屬鎂比金屬鈉、金屬鈣的熔、沸點高，硬度大。答案答案C解題反思強(qiáng)化記憶：導(dǎo)電性最強(qiáng)的金屬是Ag。金屬鍵越強(qiáng)，其熔點越高。二、堆積模型與晶胞1.三維空間模型常見的四種構(gòu)造堆積模型命名表示符號類型晶胞每個晶胞所含原子數(shù)采納這種堆積的典型金屬配位數(shù)空間利用率非密置層簡單立方堆積1Po652%體心立方堆積鉀型A22

13、Na、K、Fe、Cr、Mo、W868%密置層六方堆積鎂型ABABA32Mg、Zn、Ti1274%面心立方堆積銅型AB CABCA14Cu、Ag、Au、Pb1274%2.晶胞的特點晶胞絕不是孤立的幾何體，它的上、下、左、右的位置都有完全等同的晶胞與之相鄰，把一個晶胞平移到另一個晶胞的位置，不會覺察到是否移動，這就決定晶胞的頂點、平行的面以及平行的棱一定是完全等同的。3.晶胞中微粒個數(shù)的計算均攤法確定晶胞中微粒的個數(shù)(1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算：(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算：解析答案例2有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如下圖，有關(guān)說法正確的選項是()A.為簡

14、單立方堆積，為鎂型，為鉀型，為銅型B.每個晶胞含有的原子數(shù)分別為1個，2個，2個，4個C.晶胞中原子的配位數(shù)分別為6，8，8，12D.空間利用率的大小關(guān)系為解析解析為簡單立方堆積，為鉀型，為鎂型，為銅型，與判斷有誤，A項錯誤；晶胞中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，其他判斷正確，C項錯誤；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，所以D項錯誤，應(yīng)為。答案答案B解題反思配位數(shù)一樣的金屬晶體，空間利用率一樣。配位數(shù)越大的金屬晶體，空間利用率越大。變式訓(xùn)練2(1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞構(gòu)造如下圖，銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為_。解析答案解析解析銅晶胞為面心

15、立方晶胞，故每個銅原子周圍距離最近的銅原子為12個。 12解析答案(2)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_。列式表示Al單質(zhì)的密度_gcm3(不必計算出結(jié)果)。12解題反思(1)立方晶胞中各物理量的關(guān)系a3NAnMa：表示晶胞的棱長；：表示晶體的密度；NA：表示阿伏加德羅常數(shù)；n：表示1 mol晶胞中晶體的物質(zhì)的量；M：表示晶體的相對分子質(zhì)量；a3NA表示1 mol晶胞的質(zhì)量。(2)晶胞密度的計算方法結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計算一個晶胞的體積，用mV的關(guān)系計算。例3(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞構(gòu)造如下圖，該氯化物的化學(xué)式是_。解析答案CuCl(2

16、)Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，那么該晶胞中有_個銅原子。解析答案16(3)利用“鹵化硼法可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞構(gòu)造示意圖，那么每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為_，該功能陶瓷的化學(xué)式為_。解析答案2BN(4)某晶體構(gòu)造模型如以下圖所示。該晶體的化學(xué)式是_，在晶體中1個Ti原子、1個Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為_個、_個。解析答案化學(xué)式為CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周圍距離最近的O原子位于6個面的中心，所以周圍距離最近的O原子數(shù)目為6個；Co原子位于晶胞的頂點，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周圍距離最近

17、的O原子數(shù)目為12個。CoTiO3612(5)有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如上圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為_。A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3解析答案解析解析由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個完整的分子，由14個Ti原子和13個C原子構(gòu)成。選項A正確。A解題反思(1)晶胞中粒子個數(shù)的計算，關(guān)鍵是分析晶胞中任意位置的一個粒子被幾個晶胞共有。(2)對于由獨立原子構(gòu)成的分子那么不能用均攤法。變式訓(xùn)練3現(xiàn)有甲、乙、丙(如以下圖)三種晶體的晶胞(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)

18、，可推知：甲晶胞中x與y的個數(shù)比是_，乙晶胞中a與b的個數(shù)比是_，丙晶胞中有_個c離子，有_個d離子。解析答案解析解析處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨占有，位于立方體頂角的微粒為8個立方體共有，位于立方體棱邊上的微粒為4個立方體共有，位于立方體面上的微粒為2個立方體共有，答案答案431144返回解題反思晶體的化學(xué)式表示的是晶體(或晶胞)中各類原子或離子的最簡整數(shù)比，由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式并不是表示一個分子中含有多少個原子。1.以下關(guān)于金屬晶體的表達(dá)正確的選項是()A.用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B.固態(tài)和熔融時易導(dǎo)電，熔點在1 000 左右的晶體可能是金屬晶體C.Li、Na、K的熔點逐

19、漸升高D.溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好 隨堂達(dá)標(biāo)檢測解析答案解析解析A項，用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解項，用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋；釋；B項，金屬晶體在固態(tài)和熔融時能導(dǎo)電，其熔點差異很大，故題設(shè)條件下項，金屬晶體在固態(tài)和熔融時能導(dǎo)電，其熔點差異很大，故題設(shè)條件下的晶體可能是金屬晶體；的晶體可能是金屬晶體；C項，一般來說，金屬中單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬元素的原項，一般來說，金屬中單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，故金屬鍵的強(qiáng)弱順序為子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，故金屬鍵的強(qiáng)弱順序為LiNaK，其熔點的上，其熔點的上下順序為下順序為LiNaK；D項，金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低，溫度越高，其導(dǎo)電性越差。項，金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升