金属晶体与离子晶体第1课时 金属晶体 课件

第2节金属晶体与离子晶体

第1课时金属晶体学习目标1.理解金属晶体的概念、构成及物理性质。2.能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。3.了解金属晶体中晶胞的堆积方式。

课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案探究整合应用第1课时课前自主学案自主学习1．金属晶体的概念：金属晶体是指__________通过__________形成的晶体。金属键为金属晶体中___________和___________之间的强烈的相互作用。金属原子金属键金属阳离子自由电子1．金属键是怎样形成的？【提示】金属单质都是由金属原子以某种一定的排列形式紧密堆积而形成的晶体。由于金属原子价电子数较少，容易失去电子成为金属阳离子，金属原子释放出的价电子并不专属于某个特定的金属离子，而为许多金属离子所共有，它们在整个晶体里自由地运动着，称之为自由电子，自由电子与金属离子之间存在的较强的作用力，叫金属键。思考感悟2．结构型式面心立方最密堆积A1体心立方密堆积A2六方最密堆积A3结构示意图配位数____________________________实例Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti128122.(1)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？【提示】

(1)金属晶体包括金属单质及其合金，合金是混合物。(2)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，是化学变化。思考感悟相对滑动排列方式化学键自由电子定向移动3．物理性质3．Na、Mg、Al三种金属哪种金属的熔、沸点最高，为什么？【提示】熔点从高到低排列顺序为Al＞Mg＞Na，由于其电子层数相同，半径r(Al)＜r(Mg)＜r(Na)，价电子数Na＜Mg＜Al，故金属键Al＞Mg＞Na，所以熔、沸点Al＞Mg＞Na。思考感悟自主体验1．金属的下列性质中，与自由电子无关的是(

)A．密度大小B．容易导电C．延展性好D．易导热解析：选A。密度的大小与晶体内微粒的排列顺序有关。2．在金属晶体中最常见的三种堆积方式有：(1)配位数为8的是____________密堆积。(2)配位数为____________的是面心立方最密堆积。(3)配位数为____________的是____________堆积。其中以…ABAB…方式堆积的________________和以…ABCABC…方式堆积的____________空间利用率相等，就堆积层来看，二者的区别是在第____________层。解析：要熟记金属晶体中最常见的三种堆积方式中，各种堆积方式的不同特点。答案：(1)体心立方(2)12

(3)12六方最密六方最密堆积面心立方最密堆积三课堂互动讲练要点一金属晶胞的排列方式金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的单元晶胞排列形成的。不同的金属，晶胞在其内部有不同的排列方式，大致可以分为三类。1．六方最密堆积类型(A3)常见金属如：镁、锌、钛等。2．面心立方最密堆积类型(A1)常见金属如：金、银、铜、铝等。3．体心立方密堆积类型(A2)常见金属如：锂、钠、钾等。

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(

)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个原子例1【答案】

B变式训练1金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式，下列说法中正确的是(

)A．图(a)为非密置层，配位数为6B．图(b)为密置层，配位数为4C．图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型D．图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方解析：选C。金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种是密置层排列，一种是非密置层排列。密置层排列的空间利用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，为4。由此可知，图中(a)为密置层，(b)为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到镁型和铜型两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方和钾型两种堆积模型。所以，只有C选项正确。要点二金属晶体性质与结构的关系1．金属晶体的性质(1)导电性金属晶体中存在许多自由电子，这些自由电子在整个晶体中自由运动是没有方向性的，但在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流，所以金属容易导电。(2)导热性自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。(3)延展性大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力时，晶体中的各离子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，金属虽然发生了形变但不会导致断裂。(4)颜色由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。2．金属熔、沸点高低的比较(1)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。(2)同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。(3)一般来说，合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。(4)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低(－38.9℃)，而铁等金属熔点很高(1535℃)。特别提醒：(1)金属晶体在受外力作用时，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏；(2)金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。物质结构理论指出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。根据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是(

)A．镁的硬度大于铝B．镁的熔、沸点低于钙C．镁的硬度小于钾D．钙的熔、沸点高于钾例2【思路点拨】解答本题时要注意以下两点：(1)金属晶体熔、沸点高低决定于金属键的强弱。(2)金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强。【解析】此题考查的是金属晶体的性质，如硬度、熔、沸点的比较，比较依据：看价电子数和原子半径，镁和铝，价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，晶体中的金属键Al＞Mg。镁和钙，原子半径Mg＜Ca，晶体中的金属键Mg＞Ca。镁和钾，价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜K；钙和钾，价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，晶体中的金属键Mg＞K、Ca＞K，故选D。【答案】

D【规律方法】金属晶体的熔点变化规律(1)一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少决定。阳离子半径越小，所带的电荷数越多，自由电子越多，相互作用力就越大，熔点就会相应升高。例如：熔点K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。(2)一般合金的熔、沸点比各成分金属的熔、沸点低。晶体镁的原子堆积方式是什么？配位数是多少？(2)同主族元素金属键越强金属越活泼吗？【提示】

(1)金属镁为六方最密堆积，配位数为12。(2)同主族元素从上到下金属键越来越弱，金属性反而越来越强。互动探究变式训练2下列4种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是(

)A．由分子间作用力结合而成，熔点低B．固体或熔融后易导电，熔点在1000℃左右C．由共价键结合成网状结构，熔点高D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电解析：选B。B中固体能导电，熔点在1000℃左右，应为金属晶体。探究整合应用如下图所示为一个金属铜的晶胞的切割示意图，该晶胞的边长为3.62×10－10m，每一个铜原子的质量为1.0552×10－25kg。试回答下列问题：(1)一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？