2019-2020学年高中化学 专题3 第1单元 金属键 金属晶体 第2课时 金属晶体课件 苏教版选

专题3第一单元金属键金属晶体1.能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2.能利用金属晶体的通性判断晶体类型，进一步理解金属晶体中各微粒之间的作用力，理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析晶胞组成，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。核心素养发展目标达标检测检测评价达标过关新知导学启迪思维探究规律内容索引NEIRONGSUOYIN新知导学XINZHIDAOXUE01一、金属晶体1.概念(1)晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现重复排列，外观具有的固体物质，通常条件下，金属单质及其合金属于晶体。(2)晶胞：能够反映晶体结构特征的。金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。(3)金属晶体：通过与之间的强烈的作用而形成的晶体。规则几何外形有规则基本重复单位金属阳离子自由电子2.金属晶体的常见堆积方式(1)金属原子在二维平面中放置的两种方式金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式——a：，b：(如下图所示)。非密置层密置层知识拓展①晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数。分析上图非密置层的配位数是4，密置层的配位数是6。②密置层放置时，平面的利用率比非密置层的要高。(2)金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型金属原子在三维空间按一定的规律堆积，有4种基本堆积方式。堆积方式图式实例堆积钋堆积钠、钾、铬、钼、钨等堆积金、银、铜、铅等堆积镁、锌、钛等简单立方体心立方面心立方六方相关链接(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，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。(2)常见的堆积模型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)652%1体心立方堆积Na、K、Fe868%2密置层六方堆积Mg、Zn、Ti1274%6面心立方堆积Cu、Ag、Au1274%4相关视频例1对图中某金属晶体结构的模型进行分析，有关说法正确的是A.该种堆积方式称为六方堆积B.该种堆积方式称为体心立方堆积C.该种堆积方式称为面心立方堆积D.金属Mg就属于此种堆积方式√解析由图示知该堆积方式为面心立方堆积，A、B错误，C正确，Mg是六方堆积，D错误。例2结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题。(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆积方式为①简单立方堆积的是________；②体心立方堆积的是___________；③六方堆积的是________；④面心立方堆积的是________。解析简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方堆积常见金属为Cu、Ag、Au。PoNa、K、FeMg、ZnCu、Au(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________(填字母)。A.由分子间作用力形成，熔点很低B.由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C.固体有良好的导电性、导热性和延展性C二、均摊法分析晶胞的组成1.均摊法：指在一个晶胞中按比例均摊出该晶胞中的每个粒子，如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒有属于该晶胞。如下图所示的晶胞中不同位置的粒子数的计算：1n2.金属铜的晶胞为面心立方晶胞，如图所示。铜晶体面心立方晶胞及其切割示意图观察分析上图，回答下列问题：(1)位于顶点上的铜原子为个晶胞共有。(2)位于面心上的铜原子为个晶胞共有。(3)晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是。824相关视频归纳总结(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算：(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：如图所示，六方晶胞中所含微粒数目为12×16＋3＋2×12＝6。相关视频例3现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是__________，乙晶胞中a与b的个数比是__________，丙晶胞中有________个c离子，有____个d离子。4∶31∶144解析处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱上的微粒为4个立方体共有，位于立方体面上的微粒为2个立方体共有，所以x∶y＝1∶(6×18)＝4∶3；a∶b＝1∶(8×18)＝1∶1；丙晶胞中c离子为12×14＋1＝4个，d离子为8×18＋6×12＝4个。例4(1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如下图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。解析铜晶胞为面心立方晶胞，故每个铜原子周围距离最近的铜原子为4×3＝12个。12(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为______。列式表示Al单质的密度________________________g·cm－3(不必计算出结果)。124×276.02×1023×0.405×10－73解析面心立方堆积晶体中，原子的配位数为12；该晶胞中含有Al原子数目为18×8＋12×6＝4，根据(0.405×10－7cm)3ρ＝27×4NAg，解得ρ＝4×276.02×1023×0.405×10－73g·cm－3。方法规律立方晶胞中各物理量的关系m＝ρV＝a3×ρ＝N×MNAm：表示一个晶胞质量gρ：表示晶胞密度g·cm－3V：表示一个晶胞体积cm3a：表示晶胞边长cmM：表示晶体摩尔质量g·mol－1NA：表示阿伏加德罗常数mol－1N：表示一个晶胞中微粒的数目学习小结返回达标检测DABIAOJIANCE02123451.下列不属于晶体的特点的是A.一定有规则的几何外形B.一定有各向异性C.一定有固定的熔点D.一定是无色透明的固体6√123452.金属钠是体心立方堆积，下列关于钠晶体的判断合理的是A.其熔点比金属铝的熔点高B.一个钠的晶胞中，平均含有4个钠原子C.该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动D.该晶体中的钠离子在外加电场的作用下可发生定向移动√612345解析金属的原子半径越小，金属离子所带电荷数越多，金属键越强，金属熔化时破坏金属键，所以Al的金属键强度大于Na的金属键强度，所以Na的熔点比金属Al的熔点低，故A错误；6晶胞中Na原子位于立方体的顶点和体心，则一个钠的晶胞中，平均含有钠原子数为×8＋1＝2个，故B错误；18自由电子在电场的作用下可以定向移动，金属晶体中存在自由移动的电子，所以该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动，故C正确；晶体中的钠离子不能自由移动，所以晶体中的钠离子在外加电场作用下不能定向移动，故D错误。123453.下列关于体心立方堆积晶体结构(如图)的叙述中正确的是A.是密置层的一种堆积方式B.晶胞是六棱柱C.每个晶胞内含2个原子D.每个晶胞内含6个原子解析体心立方堆积晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其晶胞内含有2个原子。√64.如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中○—X、●—Y、⊗—Z。其对应的化学式不正确的是解析A图中X、Y原(离)子的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B图化学式应为XY，错误；√C图中X的数目：4×18＋1＝32，Y的数目：4×18＝12，化学式为X3Y，正确；D图中X的数目：8×18＝1，Y的数目：6×12＝3，Z位于内部，数目为1，化学式为XY3Z，正确。1234565.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是123456A.①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积B.每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个C.晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12D.空间利用率的大小关系为①②③④√解析本题考查了金属晶体的堆积方式。准确理解并记忆金属晶体的四种常见堆积方式是解答本题的关键。①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方堆积，④为面心立方堆积，A项错误；123456每个晶胞含有的原子数分别为①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×18＋1＝2，④8×18＋6×12＝4，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，C项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，所以D项错误，应为④＝③②①。6.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。123456①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__________。123456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1183K以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个。812(2)铜的晶胞示意为图3，晶胞中所含的铜原子数为____个。金属铜晶胞的边长为acm。又知铜的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为__________。123456返回4256a3ρmol－1解析铜晶胞为面心立方最密堆积，1个晶胞能分摊到4个Cu原子；1个晶胞的体积为a3cm3；一个晶胞的质量为a3ρg；由64g·mol－1×4NA＝a3ρg，得NA＝256a3ρmol－1。