高考化學 專題3 第一單元 金屬鍵 金屬晶體 蘇教版選修3.pptVIP

專題3微粒間作用力與物質性質 專題3微粒間作用力與物質性質 第一單元金屬鍵金屬晶體 課程標準導航1 了解金屬晶體模型和金屬鍵的本質 2 認識金屬鍵與金屬物理性質的辯證關系 3 能正確分析金屬鍵的強弱 4 結合問題討論并深化金屬晶體的物理性質的共性 5 認識合金及其廣泛應用 自主學習一 金屬鍵與金屬特性1 金屬鍵 1 金屬離子和自由電子的形成金屬原子的部分或全部 受原子核的束縛比較 在金屬晶體內部 它們可以從原子上 下來 外圍電子 弱 脫落 形成自由流動的 金屬原子失去部分或全部 形成 2 概念 與 之間強烈的相互作用稱為金屬鍵 2 金屬特性 1 導電性 電子 外圍電子 金屬離子 金屬離子 自由電子 通常情況下 金屬內部自由電子的運動不具有固定的方向性 但在外電場作用下 自由電子在金屬內部會發(fā)生 運動 從而形成電流 2 導熱性金屬受熱時 與 的碰撞頻率增加 把能量傳給 定向 金屬離子 自由電子 自由電子 金屬離子 從而把能量從溫度 的區(qū)域傳到溫度 的區(qū)域 3 延展性金屬鍵沒有 在外力作用下 金屬原子之間發(fā)生相對滑動時 各層金屬原子間保持 的作用 高 低 方向性 金屬鍵 想一想晶體中有陽離子 一定有陰離子嗎 有陰離子 一定有陽離子嗎 提示 不一定 如金屬晶體 只有陽離子 無陰離子 但有陰離子則一定有陽離子 二 金屬晶體1 自然界中許多固態(tài)物質都是 它們有規(guī)則的幾何外形 通常條件下 大多數(shù) 也是晶體 2 晶胞 反映晶體結構特征的 3 金屬晶體中原子的常見堆積方式 堆積 如釙 晶體 金屬單質及其合金 基本重復單位 簡單立方 堆積 如鎂 鋅 鈦等 堆積 如金 銀 銅 鉛等 堆積 如鈉 鉀 鉻等 4 合金 1 定義 一種 與另一種或幾種 或 的融合體 六方 面心立方 體心立方 金屬 金屬 非金屬 2 合金的性質比單純的金屬更 合金的熔點一般比各成分金屬都要 硬度比各成分金屬 優(yōu)越 低 高 自主體驗1 金屬的下列性質中 不能用金屬晶體結構理論加以解釋的是 a 易傳熱b 易加工變形但不易碎c 易導電d 易銹蝕 解析 選d 金屬易導電 易導熱和具有延展性 易加工變形但不易碎 都是金屬共有的物理性質 這此性質都是由金屬晶體的結構即金屬鍵的特點所決定的 d選項中金屬易銹蝕是因為金屬原子易失去電子 易被氧化 屬于金屬的化學性質 是由金屬元素的原子結構所決定的 2 金屬晶體的形成是因為晶體中存在 金屬原子 金屬離子 自由電子 陰離子a 只有 b 只有 c d 解析 選c 金屬晶體是金屬離子和自由電子通過金屬鍵形成的 3 金屬晶體堆積密度大 原子配位數(shù)高 能充分利用空間的原因是 a 金屬原子的價電子數(shù)少b 金屬晶體中有自由電子c 金屬原子的原子半徑大d 金屬鍵沒有飽和性和方向性 解析 選d 這是因為分別借助于沒有方向性的金屬鍵形成的金屬晶體的結構中 都趨向于使原子吸引盡可能多的原子分布于周圍 并以密堆積的方式降低體系的能量 使晶體變得比較穩(wěn)定 4 下列物質中含有金屬鍵的是 雙選 a 金屬鋁b 合金c naohd nh4cl解析 選ab 金屬鍵存在于金屬單質和合金中 c d選項中的物質為離子晶體 存在離子鍵 探究導引1金屬鍵中金屬離子與自由電子之間的強烈相互作用是僅指金屬離子與自由電子之間的相互吸引嗎 提示 不是 既有金屬離子與自由電子之間的相互吸引 也有金屬離子與金屬離子 自由電子與自由電子之間的排斥作用 探究導引2影響金屬鍵強弱的因素有哪些 提示 金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù) 原子半徑越大 價電子數(shù)越少 金屬鍵越弱 原子半徑越小 價電子數(shù)越多 金屬鍵越強 要點歸納 即時應用1 下圖是金屬晶體內部的 電子氣 理論示意圖 仔細觀察并用 電子氣 理論解釋金屬導電的原因是 a 金屬晶體中的金屬離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動b 金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動c 金屬晶體在外加電場作用下可失去電子d 金屬晶體中金屬離子與自由電子間的相互作用較弱 解析 選b 在金屬晶體中 充滿著帶負電的 電子氣 這些 電子氣 的運動是沒有一定方向的 但在外加電場的條件下 電子氣 就會發(fā)生定向移動 因而形成電流 所以金屬容易導電 探究導引1在二維空間中金屬原子之間有幾種堆積方式 利用率如何 提示 金屬原子在二維空間中的排列可以有兩種方式 a 非密置層 其結構特點是行列對齊 四球一空 非最緊密排列 如圖 a 所示 原子配位數(shù)為4 b 密置層 其結構特點是行列相錯 三球一空 最緊密排列 如圖 b 所示 原子配位數(shù)為6 非密置層原子排列不緊密 原子間的空隙大 空間利用率比密置層低 探究導引2在平面堆積的基礎之上 在三維空間有幾種堆積方式 利用率如何 提示 簡單立方堆積 將非密置層在空間一層一層的堆積 有兩種堆積方式 其中一種的堆積方式如下圖所示 相鄰非密置層的原子核在同一直線上 不難理解 這種堆積方式形成的晶胞為一個立方體 被稱為簡單立方 配位數(shù)為6 分別位于上 下 前 后 左 右 這種堆積的空間利用率太低 只有極少數(shù)金屬 如po 采取這種堆積方式 注 晶胞是從晶體中 截取 出來具有代表性的最小部分 是能夠反映晶體結構特征的基本重復單位 體心立方堆積 非密置層在空間一層一層的堆積的另一種方式是將上層的金屬原子填入下層四個金屬原子形成的凹穴中 下一層的原子核與上一層中四個球圍成的空在同一直線上 晶胞類型為體心立方 配位數(shù)為8 即體心周圍的八個頂點 這種堆積方式的空間利用率比簡單立方要高 許多金屬都采取這種堆積方式 如堿金屬 鐵 鉻 鉬 鎢等 面心立方堆積 密置層的原子的空間堆積方式也有兩種 其中一種如下圖甲所示 若將密置層的第一層標記為a層 第二層標記為b層 則b層中三球圍成的空隙正對a層的球心 第三層標記為c層 c層的球心正對b層中三球圍成的空隙 但c層的球心不與a b層中任一層的球心正對 這樣以abcabc 三層周期性重復方式堆積 這種堆積的晶胞如下圖中乙所示 稱為面心立方晶胞 配位數(shù)為12 同層6個 上層3個 下層3個 該晶胞的對角線垂直于密置層 這種堆積方式的空間利用率更高 金 銀 銅 鋁等都采取這種堆積方式 六方堆積 密置層空間堆積的另一種方式如下圖中甲所示 在a b雙層上堆積第三層時 第三層的球心正對第一層的球心 而第四層的球心正對第二層的球心 如此以abab 二層周期性重復方式堆積 這種堆積的晶胞如下圖丙所示 稱為立方晶胞 配位數(shù)為12 同層6個 上層3個 下層3個 這種堆積方式的空間利用率也很高 鎂 鋅 鈦等屬于這種堆積方式 要點歸納 即時應用2 今有四種金屬的晶胞結構如下 有關說法不正確的是 a 四種結構中 金屬堆積時 小球在平面內緊密排列構成非密置層b 密置層小球空間排列時 分別是 abcabcabc 和 ababab 堆積 c 四種晶胞中 原子數(shù)分別為2 4 6 1d 第3周期金屬元素的單質 鈉按 鎂按 鋁按 的方式堆積解析 選d a項 為非密置層 正確 b項 為密置層 正確 物質結構理論推出 金屬鍵越強 其金屬的硬度越大 熔 沸點越高 且據(jù)研究表明 一般說來 金屬原子半徑越小 價電子數(shù)越多 則金屬鍵越強 由此判斷下列說法錯誤的是 雙選 a 鎂的硬度大于鋁的硬度b 鎂的熔 沸點低于鈣的熔 沸點c 鎂的硬度大于鉀的硬度d 鈣的熔 沸點高于鉀的熔 沸點 思路點撥 分析鎂 鋁 鉀 鈣的金屬鍵的強弱 再分析其與物理性質的關系 即分析四種金屬離子半徑的大小及價電子數(shù)的多少 判斷金屬鍵的相對強弱 解析 根據(jù)題目所給信息 鎂和鋁的電子層數(shù)相同 價電子數(shù)al mg 離子半徑al3 mg2 鋁的硬度大于鎂 所以a不正確 鎂 鈣價電子數(shù)相同 但離子半徑ca2 mg2 金屬鍵強度mg ca 所以b不正確 用以上比較方法可推出 離子電荷數(shù)mg2 k 離子半徑mg2 na k 所以金屬鍵強度mg k 硬度mg k 所以c正確 鈣和鉀元素位于同一周期 價電子數(shù)ca k 離子電荷數(shù)ca2 k 離子半徑k ca2 金屬鍵強度ca k 熔點ca k 所以d正確 答案 ab 規(guī)律方法 金屬晶體的成鍵粒子是金屬離子和自由電子 它們之間靠金屬鍵聯(lián)系 金屬鍵影響金屬晶體的物理性質 如熔點 沸點 硬度等 因此 分析金屬晶體性質的變化 應從分析金屬晶體內