高二化学《物质结构与性质》课件3.2.1 金属晶体

第1课时金属晶体第3章第2节金属晶体与离子晶体[学习目标定位]1.进一步熟悉金属晶体的概念和特征，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。2.知道金属晶体中晶胞的堆积方式。3.学会关于金属晶体典型计算题目的分析方法。新知导学达标检测内容索引新知导学1.金属晶体(1)金属原子通过

形成的晶体称为金属晶体。(2)金属键是指

和

之间的强的相互作用。(3)由于

，所以金属键

方向性和饱和性，从而导致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。一、金属晶体及常见金属晶体的结构型式金属键金属阳离子自由电子自由电子为整个金属所共有没有2.常见金属晶体的结构型式金属晶体可看作是金属原子在三维空间(一层一层地)堆积而成。其堆积模式有以下四种。这四种堆积模式又可以根据每一层中金属原子的二维放置方式不同分为两类：非密置层堆积(包括简单立方堆积和体心立方密堆积)，密置层堆积(包括六方最密堆积和面心立方最密堆积)。填写下表：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%__体心立方密堆积(A2型)Na、K、Fe__68%__6812密置层六方最密堆积(A3型)Mg、Zn、Ti___74%__面心立方最密堆积(A1型)Cu、Ag、Au___74%__121264相关视频(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。(2)堆积模型归纳总结相关视频例1下列有关金属晶体的堆积模型的说法正确的是

A.金属晶体中的原子在二维空间有三种放置方式B.金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配位数都是6C.镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式D.金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间利用率相同解析A项，金属晶体中的原子在二维空间只有非密置层和密置层两种放置方式；B项，非密置层在三维空间可形成简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式，其配位数分别是6和8；D项，金属晶体中的原子在三维空间有四种堆积方式，其中镁型和铜型堆积的空间利用率较高。√答案解析金属晶体的空间利用率大小关系为简单立方堆积<体心立方密堆积<六方最密堆积＝面心立方最密堆积。规律总结例2

Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。答案解析若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子原子质量为M，请回答：(1)晶胞中Al原子的配位数为_____，一个晶胞中Al原子的数目为____。124(2)该晶体的密度为__________(用字母表示)。答案解析(1)以晶胞为研究对象，运用均摊法或切割法分析每个晶胞中含有的微粒数，计算一个晶胞的质量m＝

(NA为阿伏加德罗常数，n为晶胞中所含微粒个数，M为所含微粒的摩尔质量)。(2)结合晶胞中的几何关系，计算一个晶胞的体积，用m＝ρ·V的关系计算。——晶胞密度的计算方法方法规律例3金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞( )，晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为

√答案解析1.金属晶体具有良好的延展性。由于金属通常采用密堆积方式，在锻压或捶打时，密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动，但金属密堆积层之间始终保持着

的作用。2.金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质，如具有最密堆积结构的金属的延展性往往比其他结构的延展性

。二、金属晶体的结构与物理性质金属键好3.金属晶体熔、沸点的规律(1)金属的熔、沸点取决于

的强弱，一般金属原子的价电子数越

，原子半径越

，金属晶体内部金属键越

，晶体熔、沸点越

。(2)金属晶体的熔点差别较大，如Hg熔点很低，碱金属熔点较低，铁等金属熔点很高。这是由于金属晶体紧密堆积方式、

和________的作用力不同造成的。(3)同一周期主族金属单质的熔点由左到右逐渐

；同一主族金属单质的熔点自上而下逐渐

。(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。金属键多小强高金属阳离子自由电子升高降低归纳总结金属的导电性、导热性与自由电子的运动有关；金属具有金属光泽与自由电子有关；金属的延展性与金属键有关，金属的熔点和硬度与金属键的强弱有关。例4金属晶体熔、沸点高低和硬度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相关。由此判断下列说法正确的是

A.金属镁的硬度大于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐增大C.金属镁的熔点大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙答案解析√解析镁离子比铝离子的半径大，而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；金属镁比金属钠离子的半径小而所带电荷多，金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；镁比钙离子的半径小，金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。同周期金属，从左到右熔、沸点依次升高；同主族金属，从上到下熔、沸点依次降低。金属的硬度和熔点相差很大，如金属钨的硬度很大，熔点很高(3410℃)，而汞常温下为液体，熔点很低(－38.9℃)。规律总结学习小结达标检测1.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12345答案解析√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。2.下列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.每个晶胞中含有4个原子D.每个晶胞中含有5个原子答案解析√12345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。3.下列物质的熔点依次升高的是

A.Mg、Na、K B.Na、Mg、AlC.Na、Rb、Ca D.铝、铝硅合金√解析A项中K＋、Na＋、Mg2＋的半径依次减小，Mg2＋的电荷数比K＋、Na＋的大，故各物质熔点的顺序为K＜Na＜Mg；同理分析，B项正确；C项中各物质熔点的顺序应为Rb＜Na＜Ca；D项中各物质熔点的顺序应为铝硅合金＜铝。答案解析123454.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为

A.3∶2∶1 B.11∶8∶4C.9∶8∶4 D.21∶14∶9答案解析√12345123455.回答下列问题：(1)1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183K以上转变为图2所示的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。12345答案①铁原子的简化电子排布式为___________；铁晶体中铁原子以______键相互结合。[Ar]3d64s2金属②在1183K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_____；在1183K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为______。12345答案解析解析在1183K以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子；在1183