高中化学 3.2.1 金属晶体课件 鲁科版选修3.ppt

1 2 3 1 概念和特征金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体 金属键源于金属晶体中金属阳离子和 自由电子 之间强的相互作用 所以金属键没有饱和性和方向性 1 2 3 2 堆积方式金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大 原子配位数高 能充分利用空间等特点 ca al cu ag au等金属晶体属于a1型最密堆积 mg zn等金属晶体属于a3型最密堆积 a2型密堆积又称为体心立方密堆积 li na k ba w等金属晶体属于a2型最密堆积 a1型配位数为12 a2型配位数为8 a3型配位数为12 1 2 3 3 金属具有良好的延性 展性和可塑性的原因金属晶体通常采用密堆积方式 在锻压或锤打时 密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动 这种滑动不会破坏密堆积的排列方式 而且在滑动过程中 自由电子 能够维系整个金属键的存在 因此金属虽然发生形变但不致断裂 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 探究一常见金属晶体的结构型式你已知道金属铜的晶体属于a1型密堆积 金属镁属于a3型密堆积 那么 金属铁 镁 钠 铝 金 银等属于哪种类型的密堆积 除了a1型和a3型外 金属原子的密堆积还有哪些型式 提示 将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中 每层均照此堆积 钾 钠 铁等金属采用这种堆积方式 称为a2型密堆积 al ag au等金属晶体属于a1型最密堆积 mg等金属晶体属于a3型最密堆积 na fe等金属晶体属于a2型密堆积 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 一 金属晶体中的原子在空间中的非最密堆积方式1 简单立方堆积此种堆积方式 如下图所示 形成的晶胞是一个立方体 每个晶胞只含1个原子 配位数为6 该种堆积方式的空间利用率太低 金属钋 po 采用这种堆积方式 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 2 体心立方密堆积 a2型 非密置层的另一种堆积方式是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 每层均照此堆积 如图所示 金属晶体的堆积方式 体心立方密堆积这种堆积方式所得的晶胞是一个含两个原子的立方体 一个原子在立方体的顶角 另一个原子在立方体的中心 称为体心立方密堆积 配位数为8 这种堆积方式的空间利用率显然比简单立方堆积的高多了 许多金属是这种堆积方式 如li na k 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 二 金属晶体的四种堆积模型对比 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 例题1 关于金属晶体的体心立方密堆积的结构型式的叙述中 正确的是 导学号52720024 a 晶胞是六棱柱b 属于a2型密堆积c 每个晶胞中含4个原子d 每个晶胞中含5个原子解析 金属晶体的体心立方密堆积的晶胞是平行六面体 体心立方密堆积的堆积方式为立方体的顶点和体心各有1个原子 属于a2型密堆积 每个晶胞中含有8 1 2个原子 答案 b 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 变式训练1金属铜晶体的原子按面心立方的型式紧密堆积 在立方体晶胞中 铜原子位于八个顶点和六个面心 求晶胞中铜原子的空间利用率 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 答案 晶胞中铜原子的空间利用率为74 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 探究二金属晶体中金属原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系1 金属为什么具有较好的延展性 提示 金属晶体中由于金属阳离子与 自由电子 间的相互作用没有方向性和饱和性 各原子层之间发生相对滑动以后 仍可保持这种相互作用 因而即使在外力作用下 发生形变也不易断裂 金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质 具有最密堆积结构的金属延展性往往比其他结构的金属的延展性好 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 2 合金为何比纯金属的性质优越 提示 合金内加入了其他元素或大或小的原子 改变了金属原子有规则的层状排列 使原子层之间的相对滑动变得困难 因此 在一般情况下 合金比纯金属硬度大 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 一 金属晶体熔点变化规律1 金属晶体熔点变化较大 与金属晶体紧密堆积方式 金属阳离子与 自由电子 之间的金属键的强弱有密切关系 2 一般情况下 金属晶体熔点由金属键强弱决定 金属阳离子半径越小 所带电荷越多 自由电子 越多 金属键越强 熔点就相应越高 硬度也越大 如熔点 kna k rb cs 熔点最低的金属 汞 常温时为液态 熔点很高的金属 钨 3410 铁的熔点 1535 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 二 合金的不同类型及各自的性质特点1 当两种金属元素的电负性 化学性质和原子半径相差不大时 形成的合金称为金属固溶体 如铜镍 银金合金 这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大 2 当两种金属元素的电负性或原子大小相差较大时 形成的合金称为金属化合物 如ag3al合金 这类合金通常具有较高的熔点 较大的强度 较高的硬度和耐磨性 但塑性和韧性较低 3 原子半径较小的氢 硼 氮等非金属元素渗入金属晶体的间隙中 称为金属间隙化合物或金属间隙固溶体 这类合金具有很高的熔点和很大的硬度 这主要是填隙原子和金属原子之间存在共价键的原因 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 例题2 铝硅合金 含硅13 5 凝固时收缩率很小 因而这种合金适合于铸造 现有下列三种晶体 铝 硅 属于原子晶体 熔点比一般的金属晶体高 铝硅合金 它们的熔点从低到高的顺序是 a b c d 解析 三种晶体中 一般合金的熔点低于各成分金属单质的熔点 而铝与硅比较 硅属于原子晶体 具有较高熔点 故d项正确 答案 d方法技巧合金的熔点一般低于组成它各成分金属的熔点 探究一 探究二 问题引导 名师精讲 即时检测 变式训练2关于晶体的下列说法正确的是 a 晶体中只要有阳离子 就一定有阴离子b 晶体中只要有阴离子 就一定有阳离子c 金属晶体熔点都很高d 金属晶体熔点都很低解析 在各种晶体的构成粒子中 金属晶体较特殊 金属晶体中 有金属阳离子 而没有阴离子 因此a错 但晶体中有阴离子 根据电荷守恒 就一定有阳离子 金属晶体的熔点有的很高 有的很低 故c d错误 答案 b 探究一 探究二 即时检测 1 金属晶体的形成是因为晶体中存在 金属原子 金属阳离子 自由电子 阴离子a 只有 b 只有 c d 解析 金属晶体内存在的作用力是金属键 应该从金属键的角度考虑 分析金属键的组成 由 自由电子 和金属阳离子组成 即金属晶体是金属阳离子和 自由电子 通过金属键形成的 答案 c 探究一 探究二 即时检测 2 金属晶体堆积密度大 原子配位数高 能充分利用空间的原因是 a 金属原子的价电子数少b 金属晶体中有 自由电子 c 金属原子的原子半径大d 金属键没有饱和性和方向性解析 这是因为借助于没有方向性和饱和性的金属键形成的金属晶体的结构中 都趋向于使离子吸引尽可能多的离子分布于周围 并以密堆积的方式降低体系的能量 使晶体变得比较稳定 答案 d 探究一 探究二 即时检测 3 如图是金属晶体的a1型密堆积形成的面心立方晶胞示意图 在密堆积中处于同一密置层上的原子组合是 导学号52720025 解析 a1型密堆积形成的面心立方晶胞的对角线是垂直于密置层面的直线 所以要找处于同一层上的原子 必须找出垂直于体对角线的面 答案 b 探究一 探究二 即时检测 4 最近 美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺 这项技术具有广泛的能源潜在用途 包括为汽车提供原料 为潜水艇提供燃料等 该技术通过向铝镓合金注水 铝生成氧化铝 同时生成氢气 合金中镓 ga a族 是关键成分 可阻止铝形成致密的氧化膜 下列关于铝 镓的说法正确的是 a 铝的金属性比镓的强b 铝的熔点比镓的低c ga oh 3与al oh 3性质相似 一定能与naoh溶液反应d 铝 镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝 探究一 探究二 即时检测 解析 铝 镓位于同一主族 a族 铝的金属性比镓的弱 但由于铝的金属键比镓的金属键强 所以铝的熔点比镓的高 由于铝的金属性比镓的弱 所以ga oh 3的碱性比al oh 3的强 因此ga oh 3不一定能与