化学金属晶体优化省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三节金属晶体第三节金属晶体第1页课前自主学案课前自主学案一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体1金属键金属键(1)概念：金属原子脱落下来概念：金属原子脱落下来_形成遍布形成遍布整块晶体整块晶体“_”，被全部原子共用，从而把，被全部原子共用，从而把全部全部_维系在一起。维系在一起。(2)成键微粒是成键微粒是_和和_。价电子价电子电子气电子气金属原子金属原子金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子第2页思索感悟思索感悟1试分析比较金属键和共价键、离子键异同点。试分析比较金属键和共价键、离子键异同点。【提醒提醒】相同点：三种化学键都是微粒间电性相同点：三种化学键都是微粒间电性作用。作用。不一样点：共价键是相邻两原子间共用电子对；不一样点：共价键是相邻两原子间共用电子对；离子键是原子得失电子形成阴、阳离子，阴、阳离子键是原子得失电子形成阴、阳离子，阴、阳离子间产生静电作用；金属键是金属离子与自由离子间产生静电作用；金属键是金属离子与自由电子静电引力、金属离子之间电性斥力综合作用。电子静电引力、金属离子之间电性斥力综合作用。第3页2金属晶体金属晶体(1)在金属晶体中，原子间以在金属晶体中，原子间以_相结合。相结合。(2)金属晶体性质：优良金属晶体性质：优良_、_和和_。金属键金属键导电性导电性导热性导热性延展性延展性第4页(3)用电子气理论解释金属性质。用电子气理论解释金属性质。相相对对滑滑动动排列方式排列方式定向移定向移动动第5页科目一考试 http:/ http:/ 科目二考试技巧、考试内容、考试视频第6页思索感悟思索感悟2(1)金属晶体都是纯净物吗？金属晶体都是纯净物吗？(2)金属导电与电解质溶液导电有什么区分？金属导电与电解质溶液导电有什么区分？【提醒提醒】(1)金属晶体包含金属单质及其合金。金属晶体包含金属单质及其合金。(2)金属导电微粒是电子，电解质溶液导电微粒是金属导电微粒是电子，电解质溶液导电微粒是阳离子和阴离子；金属导电过程不生成新物质，阳离子和阴离子；金属导电过程不生成新物质，属物理改变，而电解质导电同时要在阴、阳两极属物理改变，而电解质导电同时要在阴、阳两极生成新物质，属于化学改变，故二者导电本质是生成新物质，属于化学改变，故二者导电本质是不一样。不一样。第7页二、金属晶体原子堆积模型二、金属晶体原子堆积模型1二维空间模型二维空间模型(1)非密置层非密置层配位数为配位数为_，如图所表示：，如图所表示：4第8页(2)密置层密置层配位数为配位数为_，如图所表示：，如图所表示：6第9页2三维空间模型三维空间模型(1)非密置层在三维空间堆积非密置层在三维空间堆积简单立方堆积简单立方堆积相邻非密置层原子原子核在相邻非密置层原子原子核在_堆堆积，空间利用率太低，只有金属积，空间利用率太低，只有金属_采取这种采取这种堆积方式。堆积方式。同一直线上同一直线上Po第10页体心立方堆积体心立方堆积将上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中，将上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中，并使非密置层原子稍稍分离。这种堆积方式所得并使非密置层原子稍稍分离。这种堆积方式所得晶胞是一个含有两个原子立方体，一个原子在立晶胞是一个含有两个原子立方体，一个原子在立方体方体_，另一个原子在立方体，另一个原子在立方体_，其空间利用率比简单立方堆积，其空间利用率比简单立方堆积_，碱金属，碱金属属于这种堆积方式。属于这种堆积方式。顶角顶角中心中心高高第11页(2)密置层在三维空间堆积密置层在三维空间堆积六方最密堆积六方最密堆积如图所表示，按如图所表示，按ABABABAB方式堆积。方式堆积。第12页面心立方最密堆积面心立方最密堆积如图所表示，按如图所表示，按ABCABCABC方式堆积。方式堆积。第13页思索感悟思索感悟3金属晶体采取密堆积原因是什么？金属晶体采取密堆积原因是什么？【提醒提醒】因为金属键没有饱和性和方向性，金因为金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向相互靠近，从而造成金属晶属原子能从各个方向相互靠近，从而造成金属晶体最常见结构形式是堆积密度大，原子配位数高，体最常见结构形式是堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间。能充分利用空间。第14页课堂互动讲练课堂互动讲练金属键金属键1概念概念金属原子失去部分或全部外围电子形成金属阳离金属原子失去部分或全部外围电子形成金属阳离子与自由电子之间存在着强烈相互作用，叫金属子与自由电子之间存在着强烈相互作用，叫金属键。键。2金属键强弱比较金属键强弱比较金属键强度主要决定于金属元素原子半径和价电金属键强度主要决定于金属元素原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。弱，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。第15页3金属键对物质性质影响金属键对物质性质影响金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子作用力越强，金属键越强，晶体熔、与自由电子作用力越强，金属键越强，晶体熔、沸点越高。沸点越高。尤其提醒：尤其提醒：金属晶体熔点差异很大，有在常温下金属晶体熔点差异很大，有在常温下是液体，而铁、钨等金属熔点很高。这是金属晶是液体，而铁、钨等金属熔点很高。这是金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子作用力体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子作用力不一样而造成差异。不一样而造成差异。第16页例例例例1 1(武汉高二检测)以下相关金属键叙述错误是()A金属键没有饱和性和方向性B金属键是金属阳离子和自由电子之间存在强烈静电吸引作用C金属键中电子属于整块金属D金属性质和金属固体形成都与金属键相关第17页【解析解析】金属原子脱落下来价电子形成遍布整块金属原子脱落下来价电子形成遍布整块晶体晶体“电子气电子气”，被全部原子所共用，从而把全部金，被全部原子所共用，从而把全部金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键中电子属于整块金属共用；金属键是金属阳金属键中电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈作用，既包含金属阳离子离子和自由电子之间强烈作用，既包含金属阳离子与自由电子之间静电吸引作用，也存在金属阳离子与自由电子之间静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间静电排斥作用；金属性质及固之间及自由电子之间静电排斥作用；金属性质及固体形成都与金属键强弱相关。体形成都与金属键强弱相关。【答案答案】B第18页第19页D金属晶体含有良好延展性，是因为金属晶体中金属晶体含有良好延展性，是因为金属晶体中原子层能够滑动而不破坏金属键原子层能够滑动而不破坏金属键解析：解析：选选A。金属含有金属光泽是金属中自由电子。金属含有金属光泽是金属中自由电子吸收了可见光，又把各种波长光再发射出来，所吸收了可见光，又把各种波长光再发射出来，所以金属普通显银白色。金属导电性正是因为金属以金属普通显银白色。金属导电性正是因为金属原子之间共享了价电子，才使得金属晶体中有了原子之间共享了价电子，才使得金属晶体中有了自由移动电子，也才能在外电场作用下使电子作自由移动电子，也才能在外电场作用下使电子作定向移动形成电流。定向移动形成电流。C和和D均正确。均正确。第20页金属晶体金属晶体1金属晶体性质金属晶体性质(1)导电性导电性金属晶体中存在许多自由电子，这些自由电子运金属晶体中存在许多自由电子，这些自由电子运动是没有方向性，但在外加电场作用下，自由电动是没有方向性，但在外加电场作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流，所以金属轻易导子就会发生定向移动形成电流，所以金属轻易导电。电。(2)导热性导热性自由电子在运动时与金属离子碰撞而引发能量交自由电子在运动时与金属离子碰撞而引发能量交换，从而使能量从温度高部分传到温度低部分，换，从而使能量从温度高部分传到温度低部分，使整块金属到达相同温度。使整块金属到达相同温度。第21页(3)延展性延展性大多数金属含有很好延展性，与金属离子和自由大多数金属含有很好延展性，与金属离子和自由电子之间较强作用相关。当金属受到外力时，晶电子之间较强作用相关。当金属受到外力时，晶体中各原子层就会发生相对滑动，因为金属离子体中各原子层就会发生相对滑动，因为金属离子与自由电子之间相互作用没有方向性，受到外力与自由电子之间相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，金属即使发生了形变后，相互作用没有被破坏，金属即使发生了形变但不会造成断裂。但不会造成断裂。第22页(4)颜色颜色因为金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在因为金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它表面上时，自由电自由电子，所以当光辐射到它表面上时，自由电子能够吸收全部频率光，然后很快释放出各种频子能够吸收全部频率光，然后很快释放出各种频率光，这就使得绝大多数金属展现银灰色以至银率光，这就使得绝大多数金属展现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属晶面取向白色光泽。而金属在粉末状态时，金属晶面取向杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。第23页2金属熔、沸点高低比较金属熔、沸点高低比较(1)同周期金属单质，从左到右同周期金属单质，从左到右(如如Na、Mg、Al)熔、熔、沸点升高。沸点升高。(2)同主族金属单质，从上到下同主族金属单质，从上到下(如碱金属如碱金属)熔、沸点熔、沸点降低。降低。(3)合金熔、沸点比其各成份金属熔、沸点低。合金熔、沸点比其各成份金属熔、沸点低。(4)金属晶体熔点差异很大，如汞常温为液体，熔点金属晶体熔点差异很大，如汞常温为液体，熔点很低很低(38.9)，而铁等金属熔点很高，而铁等金属熔点很高(1535)。第24页3金属晶体原子堆积模型金属晶体原子堆积模型堆积模型采纳这种采纳这种堆积典堆积典型代表型代表空间利用率配位数晶胞非密置层简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积(bcp)Na、K、Fe68%8第25页堆积模型采纳这采纳这种种堆积典堆积典型代表型代表空间利用率配位数晶胞密置层六方最密堆积(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积(ccp)Cu、Ag、Au74%12第26页尤其提醒：尤其提醒：(1)金属晶体在受外力作用下，各层之金属晶体在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏；间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏；(2)金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子；金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子；(3)原子晶体熔点不一定都比金属晶体高，如金属原子晶体熔点不一定都比金属晶体高，如金属钨熔点就高于普通原子晶体；钨熔点就高于普通原子晶体；(4)分子晶体熔点不一定就比金属晶体低，如汞常分子晶体熔点不一定就比金属晶体低，如汞常温下是液体，熔点很低。温下是液体，熔点很低。第27页例例例例2 2物质结构理论指出：金属晶体中金属离子物质结构理论指出：金属晶体中金属离子与自由电子之间强烈相互作用，叫金属键。金与自由电子之间强烈相互作用，叫金属键。金属键越强，其金属硬度越大，熔、沸点越高。属键越强，其金属硬度越大，熔、沸点越高。依据研究表明，普通来说，金属原子半径越小，依据研究表明，普通来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断以下价电子数越多，则金属键越强。由此判断以下说法错误是说法错误是()A镁硬度大于铝镁硬度大于铝B镁熔、沸点高于钙镁熔、沸点高于钙C镁硬度大于钾镁硬度大于钾D钙熔、沸点高于钾钙熔、沸点高于钾第28页【思绪点拨思绪点拨】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：(1)金属晶体熔、沸点高低决定于金属键强弱。金属晶体熔、沸点高低决定于金属键强弱。(2)金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强。越强。【解析解析】此题考查是金属晶体性质，如硬度和此题考查是金属晶体性质，如硬度和熔、沸点比较。比较依据：看价电子数和原子半熔、沸点比较。比较依据：看价电子数和原子半径，价电子数：径，价电子数：MgK，KAl，MgCa，MgCa，综合分析，镁硬度小于铝；镁熔、沸点高，综合分析，镁硬度小于铝；镁熔、沸点高于钙；镁硬度大于钾；钙熔、沸点高于钾。故于钙；镁硬度大于钾；钙熔、沸点高于钾。故A错误。错误。【答案答案】A第29页【规律方法规律方法】金属晶体熔点改变规律金属晶体熔点改变规律金属晶体熔点改变差异较大。如：汞在常温下金属晶体熔点改变差异较大。如：汞在常温下是液体，熔点很低是液体，熔点很低(38.9)，而铁等金属熔点，而铁等金属熔点很高很高(1535)。这是因为金属晶体紧密堆积方。这是因为金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子作用力不一样而造式、金属阳离子与自由电子作用力不一样而造成差异。成差异。第30页(1)普通情况下普通情况下(同类型金属晶体同类型金属晶体)，金属晶体熔点，金属晶体熔点由金属阳离子半径、所带电荷数、自由电子多少由金属阳离子半径、所带电荷数、自由电子多少决定。决定。阳离子半径越小，所带电荷数越多，自由阳离子半径越小，所带电荷数越多，自由电子越多，相互作用力就越大，熔点就会对应升电子越多，相互作用力就越大，熔点就会对应升高。比如：熔点高。比如：熔点KNaMgNaKRbCs。(2)普通合金熔、沸点比各成份金属熔、沸点低。普通合金熔、沸点比各成份金属熔、沸点低。第31页变式训练变式训练2按以下四种相关性质叙述，可能属于按以下四种相关性质叙述，可能属于金属晶体是金属晶体是()A由分子间作用力结合而成，熔点低由分子间作用力结合而成，熔点低B固体或熔融后易导电，熔点在固体或熔融后易导电，熔点在1000 左右左右C由共价键结合成网状结构，熔点高由共价键结合成网状结构，熔点高D固体和熔融状态不导电，但溶于水后可能导电固体和熔融状态不导电，但溶于水后可能导电解析：解析：选选B。A为分子晶体，为分子晶体，B中固体能导电，熔中固体能导电，熔点在点在1000 左右，不是很高应为金属晶体，左右，不是很高应为金属晶体，C为为原子晶体，原子晶体，D为分子晶体。为分子晶体。第32页