人教版高中化学选修3：物质结构与性质 金属晶体 全省一等奖

第三节金属晶体第一页，共四十四页。第三节金属晶体人教版化学高二年级选修3第三章晶体结构与性质邹德宝建平县第二高级中学第二页，共四十四页。1.知道金属键的含义和金属晶体的结构特点。2.能用电子气理论解释金属的一些物理性质，熟知金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点。学习目标定位内容索引一金属键和金属晶体二金属晶体的堆积方式当堂检测第三页，共四十四页。一金属键和金属晶体第四页，共四十四页。1.钠原子、氯原子能够形成三种不同类别的物质：(1)化合物是

，其化学键类型是

。(2)非金属单质是

，其化学键类型是

。(3)金属单质是

，根据金属单质能够导电，推测金属单质钠中存在的结构微粒是

。2.由以上分析，引伸并讨论金属键的有关概念：(1)金属键的概念①金属键：

与

之间的强烈的相互作用。②成键微粒：

和

。③成键条件：

。答案导学探究NaCl离子键Cl2非极性共价键NaNa＋和自由电子金属阳离子自由电子金属阳离子自由电子金属单质或合金第五页，共四十四页。答案(2)金属键的本质描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。它把金属键形象地描绘为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“

”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成一种“巨分子”。(3)金属键的特征金属键无方向性和饱和性。晶体里的电子不专属于某几个特定的金属离子，而是几乎均匀地分布在整个晶体里，把所有金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性。(4)金属晶体通过

与

之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。电子气金属阳离子自由电子第六页，共四十四页。答案3.金属晶体物理特性分析(1)金属键

方向性，当金属受到外力作用时，

而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的

发生定向移动。(3)金属的导热性是

而引起能量的交换，从而使能量从

的部分，使整块金属达到相同的温度。没有晶体中的各原子层发生相对滑动自由电子可以在外加电场作用下自由电子在运动时与金属离子碰撞温度高的部分传到温度低第七页，共四十四页。答案4.金属晶体的熔点比较(1)金属的熔点高低与金属键的强弱直接相关。金属键越强，金属的熔点(沸点)

，硬度一般也

。(2)金属键的强弱主要取决于金属阳离子的半径和离子所带的电荷数。金属阳离子半径越小，金属键

；离子所带电荷数越多，金属键

。(3)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点

。同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点

。(4)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为

，熔点很低(－38.9℃)，而铁等金属熔点很高(1535℃)。越高越大越强越强升高降低液体第八页，共四十四页。归纳总结第九页，共四十四页。1.下列关于金属键的叙述中，不正确的是(

)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的强烈相

互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，

所以与共价键类似，也有方向性和饱和性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，故金属

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中做自由运动活学活用12解析答案第十页，共四十四页。解析从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。故选B。答案B12第十一页，共四十四页。122.下列关于金属晶体的叙述正确的是(

)A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变

而消失C.钙的熔、沸点低于钾D.温度越高，金属的导电性越好解析答案解析常温下，Hg为液态，A错；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错；温度升高，金属的导电性减弱，D错。B返回第十二页，共四十四页。二金属晶体的堆积方式第十三页，共四十四页。1.金属原子在二维平面中放置的两种方式金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式——非密置层和密置层(如下图所示)。导学探究(1)晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数。分析上图非密置层的配位数是

，密置层的配位数是

。(2)密置层放置，平面的利用率比非密置层的要

。答案46高第十四页，共四十四页。答案2.金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型(1)简单立方堆积将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维空间里堆积，就得到简单立方堆积(如下图所示)。金属晶体的堆积方式——简单立方堆积这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率为_____，配位数为

，这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。652%第十五页，共四十四页。答案(2)体心立方堆积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.金属晶体的堆积方式——体心立方堆积这种堆积方式可以找出立方晶胞，每个晶胞含二个原子，空间利用率达到____，每个球与上、下两层的各4个球相邻接，故配位数为_____

。68%8第十六页，共四十四页。123456

第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准

1，3，5位。(或对准2，4，6位，其情形是一样的)123456AB，

关键是第三层。对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？第十七页，共四十四页。

下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA

第一种是将第三层的球对准第一层的球。123456

于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。

第十八页，共四十四页。

第二种是将第三层的球对准第一层的

2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是

C层。123456123456123456第十九页，共四十四页。123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC

第四层再排A，于是形成

ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。第二十页，共四十四页。镁型[六方最密堆积](3)、按密置层的堆积方式的第一种：六方最密堆积第二十一页，共四十四页。配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：1274%2镁型[六方最密堆积]第二十二页，共四十四页。(4)、铜型[面心立方]按密置层的堆积方式的第二种：面心立方最密堆积ABCAABC第二十三页，共四十四页。配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：铜型[面心立方]BCA1274%4第二十四页，共四十四页。1.堆积原理组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。归纳总结第二十五页，共四十四页。2.常见的堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表晶胞配位数空间利用率每个晶胞所含原子数非密置层简单立方堆积Po(钋)

52%___体心立方堆积Na、K、Fe

68%___6182答案第二十六页，共四十四页。答案密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti

74%___面心立方最密堆积Cu、Ag、Au

74%___121224第二十七页，共四十四页。3.关于钾型晶体(如右图所示)的结构的叙述中正确的是(

)A.是密置层的一种堆积方式B.晶胞是六棱柱C.每个晶胞内含2个原子D.每个晶胞内含6个原子活学活用3解析答案

C第二十八页，共四十四页。当堂检测第二十九页，共四十四页。12431.金属的下列性质中和金属晶体无关的是(

)A.良好的导电性 B.反应中易失电子C.良好的延展性 D.良好的导热性解析A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的；金属易失电子是由金属原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。B5解析答案第三十页，共四十四页。1243解析答案2.下列有关金属晶体的说法中不正确的是(

)A.金属晶体是一种“巨分子”B.“电子气”为所有原子所共有C.简单立方堆积的空间利用率最低D.体心立方堆积的空间利用率最高5解析根据金属晶体的电子气理论，选项A、B都是正确的；金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为74%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高。D第三十一页，共四十四页。1243解析答案3.结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。①简单立方堆积的是___________________________________________；②体心立方堆积的是___________________________________________；③六方最密堆积的是___________________________________________；④面心立方最密堆积是_________________________________________。5第三十二页，共四十四页。1243解析简单立方堆积的空间利用率低，金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB……的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC……的方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。答案①Po

②Na、K、Fe

③Mg、Zn

④Cu、Au5第三十三页，共四十四页。1243解析答案(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是______(填字母)。A.由分子间作用力形成，熔点很低B.由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C.固体有良好的导电性、导热性和延展性5解析A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。C第三十四页，共四十四页。1243解析答案(3)下列关于金属晶体的叙述正确的是________(填字母)。A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形

变而消失C.钙的熔、沸点高于钾D.温度越高，金属的导电性越好5第三十五页，共四十四页。1243解析常温下，Hg为液态，A错；因为金属键无方