2023-2024学年苏教版选择性必修2 专题3　第1单元　金属键　金属晶体 课件（55张）

专题3微粒间作用力与物质性质第一单元金属键金属晶体内容索引学习目标活动方案课堂反馈学习目标1．了解金属键的含义，知道金属键的本质。2．能结合原子半径、原子化热解释、比较金属单质性质的差异，促进证据推理与模型认知的学科核心素养的发展。3．能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。4．能利用金属晶体的通性判断晶体类型，进一步理解金属晶体中各微粒之间的作用力。5．理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析晶胞组成，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。活动方案1．了解金属单质中金属原子的结合方式活动一：了解金属键与金属的特性金属的应用非金属原子之间可通过共价键结合形成单质或化合物，活泼金属与活泼非金属可通过离子键结合形成化合物。那么金属单质中金属原子间是采取怎样的方式结合的呢？【答案】

金属键。(1)阅读教材，根据什么事实可以推测金属晶体中存在强烈的相互作用？【答案】

根据除汞等少数金属外，大多数金属单质具有较高的熔点，可以推测金属晶体中存在着强烈的相互作用。(2)金属具有导电性的原因是什么？阅读教材，了解金属晶体中为什么存在自由移动的电子？【答案】

金属晶体中存在能够自由移动的电子，是金属能够导电的原因。通常情况下，金属原子的部分或全部外围电子受原子核的束缚比较弱。在金属晶体内部，它们可以从原子上“脱落”下来，形成自由移动的电子。(3)金属晶体中含金属阳离子，是否含有阴离子？【答案】

金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。2．下图是金属键示意图：金属晶体中的金属键示意图阅读教材，结合上图分析，什么是金属键？【答案】

金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。1．下图是金属导电的示意图：活动二：用金属键解释金属的特性金属导电性示意图结合上图分析金属导电的原理。【答案】

通常情况下，金属内部自由电子的运动不具有固定的方向性，但在外电场作用下，自由电子在金属内部会发生定向运动，从而形成电流。2．用金属键理论解释金属的导热性。【答案】

当金属某一部分受热时，该区域里自由电子的能量增加，运动速率增大，自由电子与金属离子(或金属原子)的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子(或金属原子)。从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。3．结合右图分析：金属为什么有良好的延展性？【答案】

金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，各层金属原子间仍然保持金属键的作用。因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变，表现出良好的延展性。金属延展性示意图4．讨论影响金属键强弱的因素。我们知道，有的金属软如蜡，有的金属硬如钢；有的金属熔点低(如汞的熔点为－38.9℃、铯的熔点为28.7℃)，有的金属熔点高(如钨的熔点达3000℃以上)。金属的这些性质与金属键的强弱密切相关。(1)金属键的强弱可以用什么衡量？什么是金属的原子化热？【答案】

金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。金属的原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。(2)结合下表分析、讨论影响金属键的因素有哪些？有怎样的影响？金属NaMgAlCr原子外围电子排布3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/(kJ·mol-1)108.4146.4326.4397.5熔点/℃97.56506601900【答案】

影响金属键强弱的主要因素有金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。1．阅读教材科学史话，了解人类认识晶体结构的过程、方法。根据X射线衍射图显示的信息，科学家可以推知出什么？【答案】

根据衍射图显示的信息，科学家便能推知晶体内部的微观结构。活动三：认识晶体结构、金属晶体的晶胞【答案】

金属晶体也是由能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞在空间连续重复延伸而形成的。因此，研究晶体的结构只需重点研究其晶胞的结构。2．结合右图，讨论金属晶体中的晶胞是如何形成晶体的？晶胞堆积成晶体3．下图是金属原子在平面上(二维空间)紧密模型放置可能的两种常见的排列方式：a、b哪个排列更紧密？两种排列方式分别的名称是什么？【答案】

b的排列比a紧密，b称为密置层，a称为非密置层。ab金属原子在平面内的两种排列方式

4．阅读教材拓展视野，了解金属晶体的堆积方式。(1)密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式，包括哪几种？【答案】

金属晶体由四种基本堆积方式：简单立方、体心立方、面心立方、六方。(2)下图是几种金属晶体的晶胞

a

b

c将金属的堆积方式和晶胞模型的字母填入下表：金属堆积方式晶胞模型钋(Po)

钠、钾、铬、钼、钨

镁、锌、钛六方堆积——金、银、铜、铅

简单立方堆积a体心立方堆积b面心立方堆积c5．下图是晶胞中含有原子的数目。晶胞所含有的原子数目结合上图，讨论上述图示的平行六面体晶胞中微粒数目的计算方法。(1)晶胞的顶点原子是____个晶胞共用；晶胞棱上的原子是____个晶胞共用；晶胞面上的原子是____个晶胞共用；处于体心的原子被____个晶胞共用。(2)下图是金属晶体的体心立方晶胞示意图。该晶胞中的金属原子个数为____。8

4

2

1

2

(3)下图是金属晶体的面心立方晶胞示意图。该晶胞中的金属原子数目为____。4

6．空间利用率的计算方法(拓展)。将原子(离子)设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子(离子)的数目计算原子(离子)的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶体(胞)的空间利用率。(1)简单立方堆积的空间利用率为_______。52%

(2)体心立方堆积的空间利用率为_______。68%

(3)六方堆积的空间利用率为_______。74%

(4)面心立方堆积的空间利用率为_______。74%

例：已知金属间可以形成合金，金和铜可以形成多种合金晶体。其中一种的晶体结构如图所示(为面心立方结构)。(1)该金属化合物的化学式为________。AuCu3

(2)已知Au的相对原子质量为197，Cu的相对原子质量为64，阿伏加德罗常数为

NA

mol-1，若该化合物的密度为

d

g·cm-3，试计算两个最近金原子的核间距。课堂反馈1234567891011121．(2020·山东枣庄三中月考)金属材料具有良好的延展性的原因是

(

)A．金属原子半径都较大，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率增大D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量B【解析】金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明有延展性，A错误；金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。123456789101112【解析】金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关，金属阳离子的半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，晶体的熔、沸点越高，A正确，D错误；金属元素的化合价与熔、沸点无关，B错误；金属晶体中电子数的多少会影响金属的导热性，与熔、沸点无关，C错误。1234567891011122．(2020·山东广饶一中月考)金属晶体的熔、沸点取决于 (

)A．金属键的强弱

B．金属元素的化合价C．金属晶体中电子数的多少

D．金属阳离子的半径大小A【解析】价电子数：Al＞Mg＝Ca，原子半径：Ca＞Mg＞Al，所以金属熔沸点：Al＞Mg＞Ca，A错误，C正确；价电子数：Al＞Li＝Na，原子半径：Na＞Al＞Li，金属熔沸点：Al＞Li＞Na，B错误；价电子数：Al＞Mg＝Ba，原子半径：Ba＞Mg＞Al，所以金属熔沸点：Al＞Mg＞Ba，D错误。1234567891011123．(2021·南通中学质检)下列各组金属熔、沸点的高低顺序排列正确的是

(

)A．Mg＞Al＞Ca

B．Al＞Na＞Li

C．Al＞Mg＞Ca

D．Mg＞Ba＞AlC1234567891011124．(2021·泗阳县高三质检)现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图所示，其化学式正确的是 (

)CABCD1234567891011121234567891011125．下列关于金属键的叙述正确的是 (

)A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间存在的强烈的相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性吸引作用B．金属晶体中金属原子只能采用最密堆积方式形成晶体C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，金属键无饱和性和方向性D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间内定向移动C【解析】金属阳离子和自由电子之间的金属键是一种静电作用，既有相互吸引又有相互排斥，A错误；金属晶体中金属原子也可以采用简单立方堆积方式形成晶体，如Po，B错误；金属键是带异号电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，金属键无饱和性和方向性，C正确；构成金属键的自由电子在整个金属内部作无规则运动，D错误。123456789101112【解析】硅晶体具有金属光泽和较高熔点，但不属于金属晶体，A、B错误；金属晶体熔融态导电，C错误；金属晶体固态也导电，并具有良好的延展性，D正确。1234567891011126．下列性质可证明某单质属于金属晶体的是 (

)A．有金属光泽 B．具有较高熔点C．熔融态不导电 D．固态导电且延展性好D【解析】电荷数：Al3+>Mg2+＝Ca2+＝Ba2+>Li＋＝Na＋；而金属原子半径：r(Ba)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Li)，则A、C、D正确；熔、沸点：Li>Na，Al>Na，B错误。1234567891011127．在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中不正确的是

(

)A．Al>Mg>Ba

B．Al>Na>Li

C．Al>Mg>Ca

D．Al>Mg>NaB1234567891011128．(2022·礼嘉中学阶段调研)要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是

(

)A．金属镁的熔点大于金属铝B．碱金属的熔点从Li到Cs是逐渐增大的C．金属铝的硬度大于金属钠D．金属钙的硬度小于金属钡C【解析】镁离子的半径比铝离子大且所带电荷数少，所以金属镁的金属键比金属铝弱，熔点和硬度都小，A错误；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔点和硬度都逐渐减小，B错误；因离子的半径小而所带电荷数多，故金属铝的金属键比金属钠强，所以金属铝的熔点和硬度比金属钠大，C正确；钙离子的半径比钡离子小而所带电荷数相同，则金属钙的金属键比金属钡强，所以金属钙的熔点和硬度比金属钡大，D错误。123456789101112【解析】铁易生锈，是因为铁中含有碳，易发生电化学腐蚀，与金属键无关，A符合题意；用金属铝制成导线，是利用金属的导电性，金属中存在金属阳离子和自由电子，当给金属通电时，自由电子定向移动而导电，能用金属键理论知识解释，B不符合题意；用黄金做首饰，是因为有金属光泽，金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，能用金属键理论知识解释，C不符合题意；用铁制品做炊具，是利用了金属的导热性，金属容易导热是因为自由电子在运动时经常与金属离子碰撞而引起能量的交换，能用金属键理论知识解释，D不符合题意。1234567891011129．下列生活中的问题，不能用金属键理论知识解释的是 (

)A．铁易生锈 B．用金属铝制成导线C．用黄金做首饰 D．用铁制品做炊具A12345678910111210．(2020·吕叔湘中学诊断考试)

钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构如图所示，它的化学式是

(

)A．BaTi8O12

B．BaTi4O6

C．BaTi2O4

D．BaTiO3D12345678910111212345678910111211．物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、