新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專(zhuān)題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第1單元金屬鍵金屬晶體課件蘇教版選擇性必修2

第一單元金屬鍵金屬晶體專(zhuān)題3內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位、素養(yǎng)闡釋1.能從微觀角度分析金屬晶體中的構(gòu)成微粒及粒子之間的相互作用,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.知道晶體、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),并能用均攤法分析晶胞組成。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、金屬鍵1.通常情況下,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),形成自由移動(dòng)的電子?；瘜W(xué)上把

金屬離子

與

自由電子

之間強(qiáng)烈的相互作用稱(chēng)為金屬鍵。2.金屬鍵的特征:金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。晶體里的電子不專(zhuān)屬于某幾個(gè)特定的金屬離子,而是幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體里,把所有金屬原子維系在一起,所以金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。3.用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。

4.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

1mol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

強(qiáng)

。5.影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素:金屬元素原子半徑越

小

,單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越

多

,金屬鍵越強(qiáng)。6.金屬鍵的強(qiáng)弱對(duì)金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響:金屬的硬度和熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng),金屬晶體的硬度越

大

,熔、沸點(diǎn)越

高

。【自主思考】

金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別?提示：金屬導(dǎo)電的微粒是電子,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的微粒是陽(yáng)離子和陰離子;金屬導(dǎo)電過(guò)程不生成新物質(zhì),屬于物理變化,而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的同時(shí)要在陰、陽(yáng)兩極生成新物質(zhì),屬于化學(xué)變化,故兩者導(dǎo)電的本質(zhì)是不同的。二、金屬晶體1.存在。通常條件下,大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。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

基本重復(fù)單位

。金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。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)。

(2)金屬晶體的4種基本堆積方式:簡(jiǎn)單立方

、體心立方

、面心立方

和六方。4.立方體晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算。(1)晶胞的頂點(diǎn)原子為

8個(gè)晶胞共用;(3)晶胞面上的原子為

2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

4。銅晶胞

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

低

,而強(qiáng)度和硬度比它的成分金屬要

大

。(3)常見(jiàn)合金:不銹鋼、儲(chǔ)氫材料、形狀記憶合金、鈦合金等?！拘Ч詼y(cè)】

1.判斷正誤,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)金屬的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性均與自由電子有關(guān)。(

)(2)金屬受外力作用變形后仍保持金屬鍵的作用。(

)(3)金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。(

)(4)金屬中的自由電子來(lái)源于金屬原子的部分或全部外圍電子。(

)√√√√2.如圖所示為甲、乙、丙三種晶體。

試寫(xiě)出:(1)甲晶體的化學(xué)式(X為陽(yáng)離子)

。

(2)乙晶體中A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比

。

(3)丙晶體中每個(gè)D周?chē)Y(jié)合E的個(gè)數(shù)

。

答案：(1)X2Y(2)1∶3∶1(3)8合作探究釋疑解惑探究任務(wù)1金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【問(wèn)題引領(lǐng)】

1.Na、Mg、Al的熔點(diǎn)如何變化?如何解釋?提示：Na、Mg、Al的熔點(diǎn)逐漸升高,原因是金屬陽(yáng)離子半徑減小,所帶電荷增多,則金屬鍵增強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)升高。2.隨著核電荷數(shù)的增加,堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)如何變化?如何解釋?提示：從上到下熔、沸點(diǎn)降低,原因是金屬陽(yáng)離子半徑增大,所帶電荷相同,則金屬鍵減弱,金屬的熔、沸點(diǎn)就降低?！練w納提升】

1.金屬晶體的堆積方式。

堆積方式圖式實(shí)例配位數(shù)簡(jiǎn)單立方堆積

釙6體心立方堆積

鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等8面心立方堆積

金、銀、銅、鉛等12六方堆積

鎂、鋅、鈦等122.金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較。金屬陽(yáng)離子半徑越小,所帶電荷越多,則金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)就越高,一般存在以下規(guī)律:(1)同周期金屬單質(zhì),從左到右熔、沸點(diǎn)升高。(2)同主族金屬單質(zhì),從上到下熔、沸點(diǎn)降低。(3)合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。(4)金屬晶體熔點(diǎn)差別很大,如汞常溫下為液體,熔點(diǎn)很低(-38.9℃),而鎢等金屬熔點(diǎn)很高?！镜湫屠}】

【例題1】

(雙選)下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(

)。A.常溫下,金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B.金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用,在一定外力作用下,不因形變而消失C.鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀D.溫度越高,金屬的導(dǎo)電性越好答案：BC解析：A項(xiàng),Hg在常溫下為液態(tài)。C項(xiàng),r(Ca)<r(K)且價(jià)電子數(shù)Ca>K,所以金屬鍵Ca>K,故熔、沸點(diǎn)Ca>K。D項(xiàng),金屬的導(dǎo)電性隨溫度升高而降低。【變式訓(xùn)練1】

下列關(guān)于金屬的敘述中,不正確的是(

)。A.金屬鍵是金屬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(lèi)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(lèi)似,也有方向性和飽和性C.金屬鍵是帶異性電荷的金屬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.金屬中的自由電子在整個(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(lèi)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(lèi)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。B【問(wèn)題引領(lǐng)】

探究任務(wù)2晶胞的計(jì)算下圖是銅晶胞中所填入的原子及其切割示意圖。結(jié)合示意圖提供的信息分析下列問(wèn)題。

現(xiàn)有甲、乙、丙(如圖所示)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)。1.分析銅晶胞的切割示意圖,你能獲取哪些有關(guān)晶胞原子組成的信息?提示：晶胞的頂角原子為8個(gè)晶胞共用;晶胞面上的原子為2個(gè)晶胞共用。2.甲晶體中X與Y的個(gè)數(shù)比是多少?乙晶體中A與B的個(gè)數(shù)比是多少?提示：甲晶體中,X位于體心,Y位于頂點(diǎn),所以N(X)∶N(Y)=1∶(6×)=4∶3。乙晶體中,A位于體心,B位于頂點(diǎn),8×=1,所以N(A)∶N(B)=1∶1。3.丙晶體中每個(gè)晶胞包含有C離子、D離子各為多少?提示：丙晶體中,C離子個(gè)數(shù)為12×+1=4,D離子個(gè)數(shù)為8×+6×=4?！練w納提升】

1.晶胞的特點(diǎn)。(1)晶胞一般是平行六面體,其三條邊的長(zhǎng)度不一定相等,也不一定互相垂直。晶胞的形狀和大小由具體晶體的結(jié)構(gòu)所決定。(2)整個(gè)晶體就是晶胞按其周期性在三維空間重復(fù)排列而成。每個(gè)晶胞上下左右前后無(wú)隙并置地排列著與其一樣的無(wú)數(shù)晶胞,決定了晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)、平行的面以及平行的棱完全相同。2.晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算——均攤法。如某個(gè)微粒為n個(gè)晶胞所共有,則該微粒有

屬于這個(gè)晶胞。(1)立方晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法如下:

(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算:(2)非長(zhǎng)方體(正方體)晶胞中微粒視具體情況而定,如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形,其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被三個(gè)六邊形共有,每個(gè)六邊形占

?！镜湫屠}】

【例題2】

(1)如圖所示的是二維平面晶體示意圖,所表示的化學(xué)式為AX3的是

。

(2)如圖為一個(gè)金屬銅的晶胞,請(qǐng)完成以下各題。

①該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子是

個(gè)。

②該晶胞稱(chēng)為

(填字母)。

A.六方晶胞 B.體心立方晶胞C.面心立方晶胞 D.簡(jiǎn)單立方晶胞③此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為acm,Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64,金屬銅的密度為dg·cm-3