【课堂设计】2015-2016学年高二化学人教版选修3课件：3-3-金属晶体-(27张ppt)

1、自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究第三节第三节 金属晶体金属晶体自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键吗？吗？提示提示不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无化不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无化学键。分子晶体熔化时只破坏分子间用力，不破坏共价键。学键。分子晶体熔化时只破坏分子间用力，不破坏共价键。含有共价键的晶体叫做原子晶体，这种说法对吗？为什么？含有共价键的晶体叫做原子晶体，这种说法对吗？为什么？提示提示不对，如不对，如HCl、H2O、CO2、CH3CH

2、2OH分子中都有分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。12自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究1知道金属键的含义。知道金属键的含义。2能用金属键理论解释金属的物理性质。能用金属键理论解释金属的物理性质。3能列举金属晶体的基本堆积模型。能列举金属晶体的基本堆积模型。4了解金属晶体性质的一般特点。了解金属晶体性质的一般特

3、点。5理解金属晶体的类型与性质的关系。理解金属晶体的类型与性质的关系。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究金属键的定义金属键的定义在金属晶体内部，金属原子脱落下来的在金属晶体内部，金属原子脱落下来的_形成遍布形成遍布整块晶体的整块晶体的“电子气电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。这种作用称为金属键。属原子维系在一起。这种作用称为金属键。金属键的本质金属键的本质“电子气电子气”理论理论笃学笃学一一金属键金属键1.2价电子价电子自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究金属键的作用金属键的作用金属晶体硬度的大小，熔沸点的高低与

4、金属键的强弱有金属晶体硬度的大小，熔沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔沸点越关。金属键越强，金属晶体的熔沸点越_，硬度越，硬度越_。影响金属键的因素影响金属键的因素金属元素原子半径越金属元素原子半径越_，单位体积内自由移动电子数目越，单位体积内自由移动电子数目越_，金属键越强。，金属键越强。34高高大大小小多多自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究二维空间模型二维空间模型金属原子的二维平面放置有金属原子的二维平面放置有_和和_两种，其两种，其配位数分别为配位数分别为_、_。三维空间模型三维空间模型(1)简单立方堆积简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆

5、积，形成的晶相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆积，形成的晶胞是一个胞是一个_，每个晶胞含，每个晶胞含_个原子。这种堆积方式个原子。这种堆积方式空间利用率低。只有金属空间利用率低。只有金属_是这种堆积方式。是这种堆积方式。(2)体心立方堆积体心立方堆积它是另一种非密置层堆积方式，将上层金属填入下层金属它是另一种非密置层堆积方式，将上层金属填入下层金属笃学二笃学二金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型1.2非密置层非密置层密置层密置层46立方体立方体1钋钋自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究原子形成的凹穴中。这种堆积方式比原子形成的凹穴中。这种堆积方式比_空间空间利用率高。如

6、利用率高。如_就是这种堆积方式。就是这种堆积方式。(3)六方最密堆积六方最密堆积它属于它属于_原子按体心立方堆积方式堆积。原子按体心立方堆积方式堆积。方式为方式为_。配位数为。配位数为_，空间利用率约为，空间利用率约为_。(4)面心立方最密堆积面心立方最密堆积它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式。它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式。方式为方式为_简单立方堆积简单立方堆积碱金属碱金属密置层密置层ABABAB1274%ABCABCABC自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 试分析比较金属键和共价键、离子键的异同点。试分析比较金属键和共价键、离子键的异同点。提示提示

7、相同点：三种化学键都是微粒间的电性作用。相同点：三种化学键都是微粒间的电性作用。不同点：共价键是相邻两原子间的共用电子对，离子键是不同点：共价键是相邻两原子间的共用电子对，离子键是原子得失电子，形成阴、阳离子，阴、阳离子间产生静电原子得失电子，形成阴、阳离子，阴、阳离子间产生静电作用。金属键是金属离子与自由电子的静电作用，金属离作用。金属键是金属离子与自由电子的静电作用，金属离子之间的电性斥力的综合作用。子之间的电性斥力的综合作用。【慎思慎思1】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 (1)金属晶体都是纯净物吗？金属晶体都是纯净物吗？(2)金属导电与电解质溶液导电有什么区别？金属导电

8、与电解质溶液导电有什么区别？提示提示(1)金属晶体包括金属单质及其合金。金属晶体包括金属单质及其合金。(2)金属导电一般为物理变化，仅仅是自由电子的定向移金属导电一般为物理变化，仅仅是自由电子的定向移动，而电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程，是化动，而电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程，是化学变化。学变化。【慎思慎思2】 金属晶体采用密堆积的原因是什么？金属晶体采用密堆积的原因是什么？提示提示由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向互相靠近，从而导致金属晶体最常见的结构形式是个方向互相靠近，从而导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度

9、大，原子配位数高，能充分利用空间。堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间。【慎思慎思3】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 金属原子在二维平面中放置有两种方式金属原子在二维平面中放置有两种方式(如图如图)，这两，这两种方式分别叫什么？种方式分别叫什么？金属原子排列在平面上有两种放置方式金属原子排列在平面上有两种放置方式提示提示非密置层非密置层(左左)和密置层和密置层(右右)。【慎思慎思4】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究金属元素原子半径越小，单位体积内自由移动电子数目越金属元素原子半径越小，单位体积内自由移动电子数目越大，金属键越强。金属单质硬度的大小，熔、沸点

10、的高低大，金属键越强。金属单质硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。越高，硬度越大。一般来说，金属的原子半径越小，价电子数越多，则金属一般来说，金属的原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。如对键越强。如对Na、Mg、Al而言，由于价电子数：而言，由于价电子数：AlMgNa，原子半径：，原子半径：NaMgAl，故金属键由强到弱为：，故金属键由强到弱为：AlMgNa，故熔点：，故熔点：NaMgAl(97.81 645 660.4 )，硬度：，硬度：NaMgAl。要点一要点一 | 影响金属键的

11、因素影响金属键的因素12自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究又如又如A族中，族中，Li、Na、K、Rb、Cs的价电子数均为的价电子数均为1，但原子半径从但原子半径从Li至至Cs依次递增，故其熔点依次递减依次递增，故其熔点依次递减(180.5 97.81 63.65 38.89 28.40 )。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数目越研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数目越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是多，则金属

12、键越强，由此判断下列说法错误的是()。A镁的硬度小于铝镁的硬度小于铝B镁的熔、沸点低于钙镁的熔、沸点低于钙C镁的硬度大于钾镁的硬度大于钾D钙的熔、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾【例例1】 自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究解析解析答案答案B自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究本题考查金属键强弱的判断，解题的关键是明确金本题考查金属键强弱的判断，解题的关键是明确金属键的强弱与金属物理性质的关系。一般情况下属键的强弱与金属物理性质的关系。一般情况下(同同类型的金属晶体类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子的，金属晶体的熔点由金属阳离子的半径、所带的电荷数共同决定。半径

13、、所带的电荷数共同决定。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究下列物质的熔、沸点依次升高的是下列物质的熔、沸点依次升高的是 ()。ANa、Mg、Al BNa、Rb、CsCMg、Na、K D铝、硅铝合金、单晶硅铝、硅铝合金、单晶硅解析解析金属键的强弱与原子半径及价电子数有关，原子半金属键的强弱与原子半径及价电子数有关，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，径越小，价电子数越多，金属键越强，A、B、C中只有中只有A组熔点依次升高；合金的熔点应比单组分都低，组熔点依次升高；合金的熔点应比单组分都低，D错。故错。故选选A。答案答案A【体验体验1】 自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实

14、验探究堆积模型堆积模型采纳这种堆采纳这种堆积的典型代积的典型代表表空间利用率空间利用率 配位数配位数晶胞晶胞简单立简单立方堆积方堆积(bcp)Po(钋钋)52%6体心立方体心立方堆积堆积Na、K、Fe68%8六方最六方最密堆积密堆积(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心立面心立方最密堆方最密堆积积(ccp)Cu、Ag、Au74%12要点二要点二 金属晶体的四种堆积模型对比金属晶体的四种堆积模型对比(如下表如下表)自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是有关说法正确的是 ()。A为简

15、单立方堆积，为简单立方堆积，为镁型，为镁型，为钾型，为钾型，为铜型为铜型B每个晶胞含有的原子数分别为：每个晶胞含有的原子数分别为：1个，个，2个，个，2 个，个，4个个C晶胞中原子的配位数分别为：晶胞中原子的配位数分别为：6，8，8，12D空间利用率的大小关系为：空间利用率的大小关系为：【例例2】 自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究答案答案B自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 已知铜的晶胞结构如图所示，则已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为为 ()。A14、6B14、8C4、8 D4、12答案答案D【

16、体验体验2】 自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究实验探究八石墨晶体的结构实验探究八石墨晶体的结构结构结构石墨晶体中每个碳原子采取石墨晶体中每个碳原子采取sp2杂化，形成三个杂化，形成三个sp2杂化轨杂化轨道，分别与相邻的三个碳原子的道，分别与相邻的三个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成杂化轨道重叠形成键。六个碳原子在同一平面上形成了正六边形的环，伸展键。六个碳原子在同一平面上形成了正六边形的环，伸展形成无限的平面网状结构。这里形成无限的平面网状结构。这里CC键的键长为键的键长为0.142 nm，键角为，键角为120；每个碳原子还有一个与碳环平面垂直；每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的

17、未杂化的的未杂化的2p轨道，并含有一个未成对电子，这些轨道，并含有一个未成对电子，这些2p轨道轨道互相平行，并垂直于碳原子互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形杂化轨道构成的平面，形 【探究原理探究原理】1自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究成遍及整个平面的大成遍及整个平面的大键。这些网络状的平面结构以范德键。这些网络状的平面结构以范德华力结合形成层状的结构，层与层之间的距离为华力结合形成层状的结构，层与层之间的距离为0.335 nm，如图所示。，如图所示。因此，石墨晶体不是原子晶体，也不是分子晶体，而是混因此，石墨晶体不是原子晶体，也不是分子晶体，而是混合键型晶体。

18、合键型晶体。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究晶体微粒间的作用晶体微粒间的作用碳原子间有共价键，层与层间有范德华力。碳原子间有共价键，层与层间有范德华力。性质性质(1)导电性、导热性：石墨晶体中，形成大导电性、导热性：石墨晶体中，形成大键的电子可以键的电子可以在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的自由在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。(2)润滑性：石墨层间为范

19、德华力，结合力弱，层与层间可润滑性：石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性。因而可用作润滑剂、铅笔以相对滑动，使之具有润滑性。因而可用作润滑剂、铅笔芯等。芯等。23自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究下表列出了前下表列出了前20号元素的某些元素性质的有关数据：号元素的某些元素性质的有关数据：【问题探究问题探究】元素元素编号编号元素元素性质性质原子半径原子半径(1010m)1.522.270.741.430.771.100.991.860.750.71最高价态最高价态11345715最低价态最低价态243131自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究试回答下列问题：试回答下列问题：(1)以上以上10种元素的原子中，失去核外第一个电子所需能量种元素的原子中，失去核外第一个电子所需能量最少的是最少的是_(填写编号填写编号)。(2)上述上述、三种元素中的某两种元素形成的化合物三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子都满足最外层为中，每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能电子稳定结构的物质可能是是