高中化學(xué) 專(zhuān)題3 第一單元 金屬鍵 金屬晶體課件 蘇教版選修3

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1、課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課堂名師課堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)考考 點(diǎn)一點(diǎn)一課堂課堂1010分鐘練習(xí)分鐘練習(xí)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 1 1考考 點(diǎn)二點(diǎn)二設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 2 2課下課下3030分鐘演練分鐘演練課堂課堂5 5分鐘歸納分鐘歸納第第一一單單元元專(zhuān)專(zhuān)題題3 3考考 點(diǎn)三點(diǎn)三一、金屬鍵與金屬特性一、金屬鍵與金屬特性1金屬鍵金屬鍵(1)概念：概念： 和和 之間的強(qiáng)烈的相互作用，稱(chēng)為金屬鍵。之間的強(qiáng)烈的相互作用，稱(chēng)為金屬鍵。 (2)形成：形成： 金屬原子的部分或全部外圍電子受金屬原子的部分或全部外圍電子受 的束縛比較弱，的束縛比較弱，在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從原子上在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從

2、原子上“ ”下來(lái)，形成自由流下來(lái)，形成自由流動(dòng)的動(dòng)的 ，金屬原子失去部分或全部，金屬原子失去部分或全部 形成金屬離子。形成金屬離子。金屬離子金屬離子自由電子自由電子原子核原子核脫落脫落外圍電子外圍電子電子電子 (3)影響因素：影響因素： 影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素有金屬元素的影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素有金屬元素的 、單位體積內(nèi)單位體積內(nèi) 的數(shù)目等。的數(shù)目等。原子半徑原子半徑自由電子自由電子2金屬特性金屬特性特性特性原因原因?qū)щ娦詫?dǎo)電性通常情況，金屬內(nèi)部自由電子的運(yùn)動(dòng)無(wú)通常情況，金屬內(nèi)部自由電子的運(yùn)動(dòng)無(wú) ，在外加電場(chǎng)作用下，自由電子發(fā)生在外加電場(chǎng)作用下，自由電子發(fā)生 形成電流形成電流導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性金屬

3、受熱時(shí)，金屬受熱時(shí)， 與與 碰撞頻率增加，碰撞頻率增加， 把能量傳給把能量傳給 ，從而把能量從溫，從而把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域延展性延展性金屬鍵沒(méi)有金屬鍵沒(méi)有 ，在外力作用下，金屬原子間發(fā)生，在外力作用下，金屬原子間發(fā)生相對(duì)相對(duì) 時(shí)，各層金屬原子間保持時(shí)，各層金屬原子間保持 的作用，的作用，不會(huì)斷裂不會(huì)斷裂固定的方向性固定的方向性定向運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)自由電子自由電子金屬離子金屬離子自由電子自由電子金屬離子金屬離子方向性方向性滑動(dòng)滑動(dòng)金屬鍵金屬鍵二、金屬晶體二、金屬晶體1含義含義 (1)晶體：具有晶體：具有 的固體，晶體外形規(guī)則的固體，晶體外形規(guī)則是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)

4、則的外部表現(xiàn)，構(gòu)成晶體的粒子的排列是是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)則的外部表現(xiàn)，構(gòu)成晶體的粒子的排列是有規(guī)則的。有規(guī)則的。 (2)晶胞：能夠反映晶胞：能夠反映 的基本重復(fù)單位，的基本重復(fù)單位，它在空間是它在空間是 延伸的。延伸的。 2金屬晶體中原子的堆積方式金屬晶體中原子的堆積方式 金屬晶體中的原子在空間中的堆積方式有金屬晶體中的原子在空間中的堆積方式有 。規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形晶體結(jié)構(gòu)特征晶體結(jié)構(gòu)特征連續(xù)重復(fù)連續(xù)重復(fù)六方堆積、六方堆積、面心立方堆積、體心立方堆積和簡(jiǎn)單立方堆積面心立方堆積、體心立方堆積和簡(jiǎn)單立方堆積 3合金合金 (1)概念：由概念：由 或或 混合形成具有混合形成具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)稱(chēng)為合

5、金。如鈉鉀合金、銅鋅合金等。金屬性質(zhì)的物質(zhì)稱(chēng)為合金。如鈉鉀合金、銅鋅合金等。 (2)合金的性質(zhì)：合金的性質(zhì)： 合金的熔、沸點(diǎn)一般比組成它的各成分金屬的熔、沸合金的熔、沸點(diǎn)一般比組成它的各成分金屬的熔、沸點(diǎn)點(diǎn) 。 形成合金后硬度、強(qiáng)度形成合金后硬度、強(qiáng)度 (一般情況下一般情況下)。金屬與金屬金屬與金屬金屬與非金屬金屬與非金屬增大增大低低1判斷題判斷題(1)金屬元素的原子具有還原性，離子只有氧化性金屬元素的原子具有還原性，離子只有氧化性()(2)金屬元素在化合物中的化合價(jià)一定顯正價(jià)金屬元素在化合物中的化合價(jià)一定顯正價(jià)()(3)金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不相同金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不

6、相同()(4)金屬元素的單質(zhì)在常溫下為金屬晶體金屬元素的單質(zhì)在常溫下為金屬晶體()(5)金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失下，不因形變而消失()(6)鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀()(7)溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好()(8)金屬晶體中自由電子專(zhuān)屬于某個(gè)金屬離子金屬晶體中自由電子專(zhuān)屬于某個(gè)金屬離子()(9)金屬晶體中原子的排列方式均為密堆積，空間利用率相同金屬晶體中原子的排列方式均為密堆積，空間利用率相同()(10)金屬鍵越強(qiáng)、金屬晶體的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高金屬鍵越強(qiáng)、金屬晶體的硬度

7、越大，熔沸點(diǎn)越高()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8)(9)(10)2連線題連線題答案：答案：A(4)B(1)C(2) D(3)3在核電荷數(shù)在核電荷數(shù)118的元素中，其單質(zhì)屬于金屬晶體的有的元素中，其單質(zhì)屬于金屬晶體的有_；金屬中，密度最小的是；金屬中，密度最小的是_，地殼中含，地殼中含量最多的是量最多的是_，熔點(diǎn)最低的是，熔點(diǎn)最低的是_，既能與，既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的金屬元素是酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的金屬元素是_，單質(zhì)還原，單質(zhì)還原性最強(qiáng)的是性最強(qiáng)的是_。 解析：解析：金屬元素在元素周期表中的位置，一般可根據(jù)周金屬元素在元素周期表中的位置，一般可根據(jù)周期序數(shù)和主族

8、序數(shù)來(lái)推斷。凡是周期序數(shù)大于主族序數(shù)期序數(shù)和主族序數(shù)來(lái)推斷。凡是周期序數(shù)大于主族序數(shù)的元素，均為金屬元素；若兩序數(shù)相等的元素一般的元素，均為金屬元素；若兩序數(shù)相等的元素一般為既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的金屬元素為既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的金屬元素(H除外除外)，但其單質(zhì)仍為金屬晶體，例如但其單質(zhì)仍為金屬晶體，例如Al、Be；周期序數(shù)小；周期序數(shù)小于主族序數(shù)的元素一般為非金屬元素。于主族序數(shù)的元素一般為非金屬元素。答案：答案：Li、Be、Na、Mg、AlLiAlNaBe、AlNa4.(1)將等徑圓球在二維空間里進(jìn)行排列，可形成密置層和將等徑圓球在二維空間里進(jìn)行排列，可形成密置層和非密置層。在如圖甲

9、所示的半徑相等的圓球的排列中，非密置層。在如圖甲所示的半徑相等的圓球的排列中，A屬于屬于_層，配位數(shù)是層，配位數(shù)是_；B屬于屬于_層，配位數(shù)是層，配位數(shù)是_。(2)將非密置層一層一層地在三維空間里堆積，得到如圖乙將非密置層一層一層地在三維空間里堆積，得到如圖乙所示的一種金屬晶體的晶胞，它被稱(chēng)為簡(jiǎn)單立方堆積。在所示的一種金屬晶體的晶胞，它被稱(chēng)為簡(jiǎn)單立方堆積。在這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是_。(3)有資料表明，只有釙的晶體中的原子具有如圖乙所示的堆有資料表明，只有釙的晶體中的原子具有如圖乙所示的堆積方式。釙位于元素周期表的第積方式。釙位于元素周期表的第_周期周期_族

10、，元族，元素符號(hào)是素符號(hào)是_，價(jià)電子層的電子排布式是，價(jià)電子層的電子排布式是_。解析：解析：該題考查的是金屬的堆積模型。在晶體粒子堆積的空該題考查的是金屬的堆積模型。在晶體粒子堆積的空間里，一個(gè)原子或離子周?chē)o鄰的原子或離子的數(shù)目稱(chēng)為間里，一個(gè)原子或離子周?chē)o鄰的原子或離子的數(shù)目稱(chēng)為配位數(shù)。配位數(shù)。答案：答案：(1)非密置非密置4密置密置6(2)6(3)6APo6s26p41金屬鍵的定義金屬鍵的定義 (1)金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用稱(chēng)為金屬鍵。用稱(chēng)為金屬鍵。(2)成鍵微粒：金屬離子和自由電子。成鍵微粒：金屬離子和自由電子。

11、(3)成鍵條件：金屬單質(zhì)或合金。成鍵條件：金屬單質(zhì)或合金。2金屬鍵的本質(zhì)金屬鍵的本質(zhì) 金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的自由電金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的自由電子，被晶體中的所有原子共用，從而將所有的金屬原子維子，被晶體中的所有原子共用，從而將所有的金屬原子維系在一起，形成系在一起，形成“巨分子巨分子”。3金屬鍵的強(qiáng)弱金屬鍵的強(qiáng)弱 (1)金屬鍵的強(qiáng)弱是指金屬離子與自由電子之間的作用力金屬鍵的強(qiáng)弱是指金屬離子與自由電子之間的作用力的大小。的大小。 (2)金屬離子的半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬離子的半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強(qiáng)。金屬鍵越強(qiáng)。

12、(3)金屬鍵強(qiáng)的金屬晶體熔點(diǎn)高、硬度大。由于不同金屬金屬鍵強(qiáng)的金屬晶體熔點(diǎn)高、硬度大。由于不同金屬鍵的強(qiáng)度相差很大，不同金屬的熔沸點(diǎn)、硬度相差也很大。鍵的強(qiáng)度相差很大，不同金屬的熔沸點(diǎn)、硬度相差也很大。 (4)金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱等來(lái)衡量，金屬原金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱等來(lái)衡量，金屬原子化熱是指子化熱是指1 mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。金屬原子化熱數(shù)值小時(shí)，其熔點(diǎn)低，質(zhì)地軟；時(shí)吸收的能量。金屬原子化熱數(shù)值小時(shí)，其熔點(diǎn)低，質(zhì)地軟；反之，則熔點(diǎn)高，硬度大。反之，則熔點(diǎn)高，硬度大。 例例1金屬晶體中的金屬鍵越強(qiáng)，其硬度越

13、大，熔、金屬晶體中的金屬鍵越強(qiáng)，其硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高，且據(jù)研究表明，一般來(lái)說(shuō)，金屬原子半徑越小，沸點(diǎn)越高，且據(jù)研究表明，一般來(lái)說(shuō)，金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)。由此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)。由此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A鎂的硬度大于鋁鎂的硬度大于鋁 B鎂的熔、沸點(diǎn)低于鈣鎂的熔、沸點(diǎn)低于鈣 C鎂的硬度大于鉀鎂的硬度大于鉀 D鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀 解析解析鎂和鋁的電子層數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)鎂和鋁的電子層數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)AlMg，離，離子半徑子半徑Al3Mg2，金屬鍵強(qiáng)度，金屬鍵強(qiáng)度MgCa，B不正不正確。同理可知硬度確。同理可知硬度MgK；鈣

14、和鉀位于同一周期，價(jià)電子；鈣和鉀位于同一周期，價(jià)電子數(shù)數(shù)CaK，電荷數(shù)，電荷數(shù)Ca2K，離子半徑，離子半徑KCa2，金屬鍵，金屬鍵強(qiáng)度強(qiáng)度CaK，故熔、沸點(diǎn)，故熔、沸點(diǎn)CaK。 答案答案AB 金屬熔點(diǎn)的高低和硬度大小與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而金金屬熔點(diǎn)的高低和硬度大小與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬原子的半徑和單位體積內(nèi)自由電子數(shù)有關(guān)，屬鍵的強(qiáng)弱與金屬原子的半徑和單位體積內(nèi)自由電子數(shù)有關(guān)，金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，金屬鍵越金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。由此還可得出，同周期強(qiáng)，金屬的熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。由此還可得出，同

15、周期元素的金屬單質(zhì)，從左到右，熔沸點(diǎn)逐漸升高、硬度逐漸增元素的金屬單質(zhì)，從左到右，熔沸點(diǎn)逐漸升高、硬度逐漸增大；同主族元素的金屬單質(zhì)，從上到下，熔沸點(diǎn)逐漸降低、大；同主族元素的金屬單質(zhì)，從上到下，熔沸點(diǎn)逐漸降低、硬度逐漸減小。硬度逐漸減小。1金屬晶體中原子平面堆積模型金屬晶體中原子平面堆積模型金屬晶體中原子是以緊密堆積的形式存在的。金屬晶體中原子是以緊密堆積的形式存在的。2金屬晶體的堆積模型金屬晶體的堆積模型堆積模型堆積模型采用這種采用這種堆積的典堆積的典型代表型代表空間利空間利用率用率配位數(shù)配位數(shù)晶胞晶胞堆積模型堆積模型非非密密置置層層簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單立方立方Po(釙釙)52%6體心體心立方立方Na

16、、K、Fe68%8堆積模型堆積模型采用這種采用這種堆積的典堆積的典型代表型代表空間利空間利用率用率配配位位數(shù)數(shù)晶胞晶胞堆積堆積模型模型密密置置層層六方六方Mg、Zn、Ti74%12面心面心立方立方Cu、Ag、Au74%12 例例2鐵有鐵有、三種同素異形體，三種同素異形體，晶體晶胞中晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為所含有的鐵原子數(shù)為_(kāi)，、兩種晶胞中鐵原兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為子的配位數(shù)之比為_(kāi)。答案答案44 31晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu) 在微觀空間里晶體中的原子是有序排列的，因此，描在微觀空間里晶體中的原子是有序排列的，因此，描述其排列方式時(shí)，只需在晶體微觀空間里取出一個(gè)基本單述其排列方式時(shí)，只需

17、在晶體微觀空間里取出一個(gè)基本單元即可。一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體。整塊晶體可以元即可。一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體。整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置無(wú)隙并置”而成；所謂而成；所謂“無(wú)隙無(wú)隙”，是，是指相鄰晶胞之間沒(méi)有任何空隙；所謂指相鄰晶胞之間沒(méi)有任何空隙；所謂“并置并置”，是指所有晶，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。胞都是平行排列的，取向相同。2計(jì)算方法計(jì)算方法(均攤法均攤法)(1)立方體晶胞。立方體晶胞。 觀察上圖立方體晶胞，立方體晶胞中原子的計(jì)觀察上圖立方體晶胞，立方體晶胞中原子的計(jì)算方法如下：算方法如下：頂點(diǎn)原子計(jì)算頂點(diǎn)原子計(jì)算1/8；棱邊原子計(jì)算

18、棱邊原子計(jì)算1/4；面上原子計(jì)算面上原子計(jì)算1/2；內(nèi)部原子計(jì)算為內(nèi)部原子計(jì)算為1。(2)六棱柱晶胞六棱柱晶胞(由三個(gè)平行六面體組成由三個(gè)平行六面體組成)。若如右圖六棱柱狀晶胞，計(jì)算方法如下：若如右圖六棱柱狀晶胞，計(jì)算方法如下：頂點(diǎn)原子計(jì)算頂點(diǎn)原子計(jì)算1/6；棱邊原子計(jì)算棱邊原子計(jì)算1/3；面上原子計(jì)算面上原子計(jì)算1/2；內(nèi)部原子計(jì)算為內(nèi)部原子計(jì)算為1。若此晶胞所有原子相同，則此晶胞中含有若此晶胞所有原子相同，則此晶胞中含有6個(gè)原子。個(gè)原子。 例例3(1)如圖所示為二維平面晶如圖所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為體示意圖，所表示的化學(xué)式為AX3的的是是_。(2)如圖為一個(gè)金屬銅的晶胞，

19、請(qǐng)完成以下各題。如圖為一個(gè)金屬銅的晶胞，請(qǐng)完成以下各題。該晶胞該晶胞“實(shí)際實(shí)際”擁有的銅原子擁有的銅原子數(shù)是數(shù)是_個(gè)。個(gè)。該晶胞稱(chēng)為該晶胞稱(chēng)為_(kāi)。(填序號(hào)填序號(hào))A六方晶胞六方晶胞B體心立方晶胞體心立方晶胞C面心立方晶胞面心立方晶胞 此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為a cm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)的相對(duì)原子質(zhì)量為量為64，金屬銅的密度為，金屬銅的密度為 g/cm3，則阿伏加德羅常數(shù)，則阿伏加德羅常數(shù)為為_(kāi)(用用a，表示表示)。 (1)金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用，叫做金屬鍵。金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用，叫做金屬鍵。 (2)金屬的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，金金屬的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越強(qiáng)。屬鍵越強(qiáng)，金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越強(qiáng)。(3)金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，溶、沸點(diǎn)越高。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，溶、沸點(diǎn)越高。 (4)金屬晶體通常有簡(jiǎn)單立方、體心立方、六方和面心立方金屬晶體通常有簡(jiǎn)單立方、體心立方、六方和面心立方四種堆積模型。四種堆積模型。