2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 金屬鍵 金屬晶體課件 蘇教版選修3.ppt

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專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì),第一單元金屬鍵金屬晶體,1.理解金屬鍵的實(shí)質(zhì)，知道影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素，并能用金屬鍵解釋金屬的某些特征性質(zhì)。2.了解晶體、晶胞的概念，認(rèn)識(shí)金屬晶體中微粒間的堆積方式，能從晶胞的角度認(rèn)識(shí)晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。,,目標(biāo)導(dǎo)航,基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),重點(diǎn)難點(diǎn)探究,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),,,,,欄目索引,一、金屬鍵與金屬特性,基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),,答案,金屬離子,1.金屬鍵(1)概念：與之間強(qiáng)烈的相互作用。(2)金屬鍵成鍵微粒：和。(3)成鍵條件：或合金。(4)影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素金屬元素原子半徑越，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越，金屬鍵越強(qiáng)。,自由電子,金屬陽(yáng)離子,自由電子,金屬單質(zhì),小,多,,答案,(5)金屬鍵的強(qiáng)弱對(duì)金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響金屬硬度的大小、熔沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越，硬度越。2.金屬的原子化熱(1)金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬的原子化熱來(lái)衡量。金屬的原子化熱是指___mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。(2)意義：衡量金屬鍵的強(qiáng)弱。金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越。,高,大,1,強(qiáng),,答案,議一議1.金屬鍵的形成原因是什么？答案金屬原子的部分或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱。在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從原子上“脫落”下來(lái)，形成自由流動(dòng)的電子。金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，這種強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。,,答案,2.金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及延展性的原因是什么？,相關(guān)視頻,答案(1)導(dǎo)電性：在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有固定的方向性。但是在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流，故金屬易導(dǎo)電。不同的金屬其導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最好的金屬是銀，其次是銅。(2)導(dǎo)熱性：自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子相互碰撞，在碰撞過(guò)程中發(fā)生能量交換。當(dāng)金屬的某一部分受熱時(shí)，該區(qū)域里自由電子的能量增加，運(yùn)動(dòng)速率加快，自由電子與金屬離子(或金屬原子)的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬離子(或金屬原子)。金屬的導(dǎo)熱性就是通過(guò)自由電子的運(yùn)動(dòng)將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，最后使整塊金屬的溫度趨于一致。,,答案,相關(guān)視頻,(3)延展性：當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒(méi)有方向性，受到外力后相互作用沒(méi)有被破壞，故金屬只發(fā)生形變而不斷裂，使金屬具有良好的延展性。,,答案,二、金屬晶體1.存在通常條件下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金都是金屬晶體。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。2.組成單元——晶胞能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的。金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。,基本重復(fù)單位,①晶體中一個(gè)原子周圍距離相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)。分析上圖，非密置層的配位數(shù)是，密置層的配位數(shù)是。②密置層放置平面的利用率比非密置層的要。,3.金屬晶體的常見(jiàn)堆積方式(1)金屬原子在二維平面中放置的兩種方式金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間里)可有兩種方式——非密置層和密置層(如下圖所示)。,,答案,4,6,高,,答案,(2)金屬原子在三維空間中的堆積方式和模型金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)中堆積而成。其堆積方式有以下四種。這四種堆積方式又可以根據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類：非密置層的堆積(包括簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方堆積)，密置層堆積(包括六方堆積和面心立方堆積)。填寫下表：,簡(jiǎn)單立方堆積,,答案,六方堆積,面心立方堆積,體心立方堆積,,答案,4.平行六面體晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算(1)晶胞的頂點(diǎn)原子是個(gè)晶胞共用；(2)晶胞棱上的原子是個(gè)晶胞共用；(3)晶胞面上的原子是個(gè)晶胞共用。如金屬銅的一個(gè)晶胞(如圖所示)均攤到的原子數(shù)為________________。,8,4,2,,答案,5.合金的組成和性質(zhì)(1)合金：一種金屬與另一種或幾種金屬(或非金屬)的融合體。(2)合金的性能：通常，多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的成分金屬的熔點(diǎn)要，而強(qiáng)度和硬度比它的成分金屬要。,低,大,,答案,議一議1.連線題。,,,,,,,,,,2.結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問(wèn)題。(1)已知下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為①簡(jiǎn)單立方堆積的是________；②體心立方堆積的是________；③六方堆積的是________；④面心立方堆積的是________。,解析答案,解析簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方堆積按ABAB……方式堆積，面心立方堆積按ABCABC……方式堆積，六方堆積常見(jiàn)金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方堆積常見(jiàn)金屬為Cu、Ag、Au。答案①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au,,返回,(2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是___。A.由分子間作用力形成，熔點(diǎn)很低B.由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高C.固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,解析答案,解析A項(xiàng)屬于分子晶體；B項(xiàng)屬于原子晶體；而C項(xiàng)是金屬的通性。,C,一、金屬鍵與金屬晶體的性質(zhì),重點(diǎn)難點(diǎn)探究,1.金屬鍵的實(shí)質(zhì)：金屬陽(yáng)離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。2.金屬鍵的特征：沒(méi)有飽和性和方向性。3.金屬及其合金是金屬陽(yáng)離子與自由電子以金屬鍵結(jié)合成的金屬晶體。4.絕大多數(shù)金屬熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大；具有金屬光澤，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。5.金屬元素的原子半徑(或陽(yáng)離子半徑)越小，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目(或陽(yáng)離子所帶電荷)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。,,解析答案,例1下列關(guān)于金屬鍵的敘述中，不正確的是()A.金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強(qiáng)烈相互作用，其實(shí)質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用B.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用，所以與共價(jià)鍵類似，也有方向性和飽和性C.金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽(yáng)離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性D.構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng),解析從基本構(gòu)成微粒的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無(wú)方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為整個(gè)金屬的所有陽(yáng)離子所共有，從這個(gè)角度看，金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。故選B。答案B,,(1)金屬鍵也是一種電性作用。(2)有陽(yáng)離子的不一定有陰離子。,變式訓(xùn)練1要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法中正確的是()A.金屬鎂的硬度大于金屬鋁B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的C.金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣,,解析答案,解析鎂的原子半徑大于鋁，而金屬鎂單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目比金屬鋁的少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)比金屬鋁的低，硬度比金屬鋁的??；從Li到Cs，原子的半徑逐漸增大，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目逐漸減小，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，硬度逐漸減??；同理可得金屬鎂比金屬鈉、金屬鈣的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。答案C,,強(qiáng)化記憶：①導(dǎo)電性最強(qiáng)的金屬是Ag。②金屬鍵越強(qiáng)，其熔點(diǎn)越高。,二、堆積模型與晶胞,1.三維空間模型常見(jiàn)的四種結(jié)構(gòu),2.晶胞的特點(diǎn)晶胞絕不是孤立的幾何體，它的上、下、左、右的位置都有完全等同的晶胞與之相鄰，把一個(gè)晶胞平移到另一個(gè)晶胞的位置，不會(huì)察覺(jué)到是否移動(dòng)，這就決定晶胞的頂點(diǎn)、平行的面以及平行的棱一定是完全等同的。3.晶胞中微粒個(gè)數(shù)的計(jì)算均攤法確定晶胞中微粒的個(gè)數(shù),(1)長(zhǎng)方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：,(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：,,解析答案,例2有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說(shuō)法正確的是(),A.①為簡(jiǎn)單立方堆積，②為鎂型，③為鉀型，④為銅型B.每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個(gè)，②2個(gè)，③2個(gè)，④4個(gè)C.晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6，②8，③8，④12D.空間利用率的大小關(guān)系為①＜②＜③＜④,解析①為簡(jiǎn)單立方堆積，②為鉀型，③為鎂型，④為銅型，②與③判斷有誤，A項(xiàng)錯(cuò)誤；,晶胞③中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，其他判斷正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤，應(yīng)為④＝③＞②＞①。答案B,,配位數(shù)相同的金屬晶體，空間利用率相同。配位數(shù)越大的金屬晶體，空間利用率越大。,變式訓(xùn)練2(1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為_____。,,解析答案,解析銅晶胞為面心立方晶胞，故每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子為12個(gè)。,12,,解析答案,(2)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為___。列式表示Al單質(zhì)的密度__________________________gcm－3(不必計(jì)算出結(jié)果)。,12,,(1)立方晶胞中各物理量的關(guān)系a3ρNA＝nMa：表示晶胞的棱長(zhǎng)；ρ：表示晶體的密度；NA：表示阿伏加德羅常數(shù)；n：表示1mol晶胞中晶體的物質(zhì)的量；M：表示晶體的相對(duì)分子質(zhì)量；a3ρNA表示1mol晶胞的質(zhì)量。,(2)晶胞密度的計(jì)算方法,②結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，用m＝ρV的關(guān)系計(jì)算。,,例3(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是______。,解析答案,CuCl,,(2)Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有____個(gè)銅原子。,解析答案,16,,(3)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為___，該功能陶瓷的化學(xué)式為____。,解析答案,2,BN,,(4)某晶體結(jié)構(gòu)模型如下圖所示。該晶體的化學(xué)式是________，在晶體中1個(gè)Ti原子、1個(gè)Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為___個(gè)、___個(gè)。,解析答案,化學(xué)式為CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周圍距離最近的O原子位于6個(gè)面的中心，所以周圍距離最近的O原子數(shù)目為6個(gè)；Co原子位于晶胞的頂點(diǎn)，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目為12個(gè)。,CoTiO3,6,12,,(5)有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如上圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為___。A.Ti14C13B.TiCC.Ti14C4D.Ti4C3,解析答案,解析由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個(gè)完整的分子，由14個(gè)Ti原子和13個(gè)C原子構(gòu)成。選項(xiàng)A正確。,A,,(1)晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算，關(guān)鍵是分析晶胞中任意位置的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞共有。(2)對(duì)于由獨(dú)立原子構(gòu)成的分子則不能用均攤法。,,變式訓(xùn)練3現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)三種晶體的晶胞(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x與y的個(gè)數(shù)比是________，乙晶胞中a與b的個(gè)數(shù)比是________，丙晶胞中有________個(gè)c離子，有________個(gè)d離子。,解析答案,解析處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂角的微粒為8個(gè)立方體共有，位于立方體棱邊上的微粒為4個(gè)立方體共有，位于立方體面上的微粒為2個(gè)立方體共有，,答案4∶31∶144,,返回,,晶體的化學(xué)式表示的是晶體(或晶胞)中各類原子或離子的最簡(jiǎn)整數(shù)比，由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式并不是表示一個(gè)分子中含有多少個(gè)原子。,1.下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是()A.用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B.固態(tài)和熔融時(shí)易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右的晶體可能是金屬晶體C.Li、Na、K的熔點(diǎn)逐漸升高D.溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,,解析答案,4,解析A項(xiàng)，用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋；B項(xiàng)，金屬晶體在固態(tài)和熔融時(shí)能導(dǎo)電，其熔點(diǎn)差異很大，故題設(shè)條件下的晶體可能是金屬晶體；C項(xiàng)，一般來(lái)說(shuō)，金屬中單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，故金屬鍵的強(qiáng)弱順序?yàn)長(zhǎng)i>Na>K，其熔點(diǎn)的高低順序?yàn)長(zhǎng)i>Na>K；D項(xiàng)，金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低，溫度越高，其導(dǎo)電性越差。答案B,1,2,3,4,,1,2,3,4,2.下列關(guān)于體心立方堆積晶體結(jié)構(gòu)(右圖)的敘述中正確的是()A.是密置層的一種堆積方式B.晶胞是六棱柱C.每個(gè)晶胞內(nèi)含2個(gè)原子D.每個(gè)晶胞內(nèi)含6個(gè)原子,C,解析答案,解析體心立方堆積晶體的晶胞為立方體，是非密置層的一種堆積方式，其中具有8個(gè)位于頂點(diǎn)的原子和1個(gè)位于體心的原子，晶胞內(nèi)含有2個(gè)原子。,,1,2,3,4,3.如圖為NaCl晶體的一個(gè)晶胞，測(cè)知氯化鈉晶體中相鄰的Na＋與Cl－的距離為acm，該晶體密度為dgcm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為(),解析答案,1,2,3,4,答案C,,1,2,3,4,4.下圖是硼和鎂形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有1個(gè)鎂原子；6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為(),返回,解析答案,A.MgBB.MgB2C.Mg2BD.Mg3B2,,返回,解析用均攤法求出正六棱柱中各原子的個(gè)數(shù)，進(jìn)而求出兩種原子的個(gè)數(shù)比。根據(jù)示意圖進(jìn)行分析，該“單元”的Mg與B原子數(shù)如下：位于正六棱柱頂點(diǎn)的Mg原子為6個(gè)六棱柱共用(正六邊形內(nèi)角為120)，每個(gè)頂點(diǎn)的鎂原子屬于該基本單元的僅為,1,2,3,4,B原子：6個(gè)B原子位于棱柱內(nèi)，完全屬于該結(jié)構(gòu)單元。該結(jié)構(gòu)單元的Mg原子與B原子個(gè)數(shù)之比為3∶6＝1∶2，化學(xué)式為MgB2。,答案B,