三维设计高考化学第一部分金属晶体同步教学新人教版选修省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

考向一第三节金属晶体晨背关键语句考向二随堂基础巩固课时跟踪训练了解教材新知把握热点考向应用创新演练第三章晶体结构与性质知识点二知识点一知识点三知识点四第1页第2页第3页第4页 1金属键是指金属原子脱落下来价电子形成遍布整金属键是指金属原子脱落下来价电子形成遍布整块晶体块晶体“电子气电子气”，被全部原子所共用，从而把全部金属，被全部原子所共用，从而把全部金属原子维系在一起。原子维系在一起。2金属晶体中，原子之间以金属键相结合，金属键金属晶体中，原子之间以金属键相结合，金属键强弱决定金属晶体熔点和硬度。强弱决定金属晶体熔点和硬度。3金属原子在二维空间里有两种放置方式：密置层金属原子在二维空间里有两种放置方式：密置层和非密置层。和非密置层。4金属原子在三维空间里有四种堆积方式：简单立金属原子在三维空间里有四种堆积方式：简单立方堆积，体心立方堆积，六方最密堆积，面心立方最密方堆积，体心立方堆积，六方最密堆积，面心立方最密堆积。堆积。第5页第6页自学教材自学教材填关键点填关键点 (1)概念：金属原子脱落下来概念：金属原子脱落下来 形成遍布整块晶体形成遍布整块晶体“”，被全部原子共用，从而把全部，被全部原子共用，从而把全部 维系在维系在一起。一起。(2)成键粒子是成键粒子是 和和 。(3)金属键强弱和对金属性质影响：金属键强弱和对金属性质影响：金属键强弱主要决定于金属元素原子半径和价电子数，金属键强弱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，金属键越弱；反之，金属键原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。越强。金属键越强，金属晶体熔、沸点越高，硬度越大。金属键越强，金属晶体熔、沸点越高，硬度越大。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7页1双选题双选题金属晶体中金属键越强，其硬度越大，熔、金属晶体中金属键越强，其硬度越大，熔、沸点越高，且研究表明，普通来说，金属原子半径越小，沸点越高，且研究表明，普通来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断以下说法中错价电子数越多，则金属键越强。由此判断以下说法中错误是误是 ()A镁硬度大于铝镁硬度大于铝 B镁熔、沸点低于钙镁熔、沸点低于钙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8页解析：解析：镁和铝电子层数相同，价电子数镁和铝电子层数相同，价电子数AlMg，离子半径，离子半径Al3Mg2，金属键强度，金属键强度MgCa，B不正确。同理可不正确。同理可知硬度知硬度MgK；钙和钾位于同一周期，价电子数；钙和钾位于同一周期，价电子数CaK，电，电荷数荷数Ca2K，离子半径，离子半径KCa2，金属键强度，金属键强度CaK，故熔、沸点故熔、沸点CaK。答案：答案：AB第9页自学教材自学教材填关键点填关键点 1金属晶体性质金属晶体性质 含有优良含有优良 、和和 。2电子气理论对金属性质解释电子气理论对金属性质解释 (1)延展性：当金属受到外力作用时，晶体中各原子层就延展性：当金属受到外力作用时，晶体中各原子层就会发生会发生 ，但，但 不变，金属离子与自由电子形不变，金属离子与自由电子形成金属键没有破坏，所以金属有良好延展性。成金属键没有破坏，所以金属有良好延展性。延展性延展性导电性导电性导热性导热性相对滑动相对滑动排列方式排列方式第10页 (2)导电性：在外加电场作用下，金属晶体中导电性：在外加电场作用下，金属晶体中 作作 而形成电流，展现良好导电性。而形成电流，展现良好导电性。(3)导热性：电子气中自由电子在运动时经常与金属离导热性：电子气中自由电子在运动时经常与金属离子发生碰撞，形成能量传递，展现出良好导热性。子发生碰撞，形成能量传递，展现出良好导热性。电子气电子气定向定向移动移动第11页第12页2以下关于金属晶体叙述正确是以下关于金属晶体叙述正确是()A常温下，金属单质都以金属晶体形式存在常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B金属离子与自由电子之间强烈作用，在一定外力作金属离子与自由电子之间强烈作用，在一定外力作 用下，不因形变而消失用下，不因形变而消失C钙熔、沸点低于钾钙熔、沸点低于钾D温度越高，金属导电性越好温度越高，金属导电性越好解析：解析：常温下，常温下，Hg为液态，为液态，A错误；因为金属键无方向性，错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙金属正确；钙金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错误；温度升高，金属错误；温度升高，金属导电性减弱，导电性减弱，D错误。错误。答案：答案：B第13页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14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15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：相邻非密置层原子在三维空间中堆积，空间利用率太低，相邻非密置层原子在三维空间中堆积，空间利用率太低，只有金属只有金属 采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。钋钋第16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，并使非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。这种堆积方式所得晶胞是一个含有密置层原子稍稍分离。这种堆积方式所得晶胞是一个含有 个原子立方体，一个原子在立方体个原子立方体，一个原子在立方体 ，另一个原子在立方，另一个原子在立方体体 ，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 ，碱金属属于这，碱金属属于这种堆积方式。其配位数为种堆积方式。其配位数为 ，空间利用率为，空间利用率为68%。两两顶角顶角中心中心高高8第17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 方式堆积。如方式堆积。如 采取这种堆积方式。其配位数均为采取这种堆积方式。其配位数均为 ，空间利用率为，空间利用率为74%。ABABMg、Zn、Ti12第18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 方式堆积。如方式堆积。如 采取这种堆积方式。其配位数均为采取这种堆积方式。其配位数均为 ，空间利用率均，空间利用率均74%。ABCABCCu、Ag、Au12第19页3已知以下金属晶体：已知以下金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆积方式为：其堆积方式为：(1)简单立方堆积是简单立方堆积是_；(2)体心立方堆积是体心立方堆积是_；(3)六方最密堆积是六方最密堆积是_；(4)面心立方最密堆积是面心立方最密堆积是_。第20页解析：解析：简单立方堆积方式空间利用率太低，只有金属简单立方堆积方式空间利用率太低，只有金属Po采采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层金属取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中，这种堆积方式空间利用率比简单立方堆原子形成凹穴中，这种堆积方式空间利用率比简单立方堆积高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按积高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABABAB方式堆积，面心立方最密堆积按方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABCABC方式堆积，六方最密堆积常见金属为方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。答案：答案：(1)Po(2)Na、K、Fe(3)Mg、Zn(4)Cu、Au第21页 1.结构特点结构特点层状结构层状结构 (1)同层内，碳原子采取同层内，碳原子采取 杂化，以杂化，以 相结合形成相结合形成 平面网状结构。全部碳原子平面网状结构。全部碳原子p轨道平行且相互重合，轨道平行且相互重合，p电子可在整个平面中运动。电子可在整个平面中运动。(2)层与层之间以层与层之间以 相结合。相结合。2晶体类型晶体类型 石墨晶体中，现有石墨晶体中，现有 ，又有，又有 和和 ，属于属于 。sp2共价键共价键正六边形正六边形范德华力范德华力共价键共价键金属键金属键范德华力范德华力混合晶体混合晶体第22页4石墨片层结构如图所表示，试回答：石墨片层结构如图所表示，试回答：(1)片层中平均每个正六边形含有片层中平均每个正六边形含有_个碳原子。个碳原子。(2)在片层结构中，碳原子数、在片层结构中，碳原子数、CC键、六元环数之比为键、六元环数之比为_。(3)n g碳原子可组成碳原子可组成_个正六边形。个正六边形。第23页第24页第25页 例例1要使金属晶体熔化必须破坏其中金属键。金属要使金属晶体熔化必须破坏其中金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小普通取决于金属键强弱，而晶体熔、沸点高低和硬度大小普通取决于金属键强弱，而金属键强弱与金属阳离子所带电荷多少及半径大小相关。金属键强弱与金属阳离子所带电荷多少及半径大小相关。由此判断以下说法正确是由此判断以下说法正确是 ()A金属镁熔点大于金属铝金属镁熔点大于金属铝 B碱金属单质熔、沸点从碱金属单质熔、沸点从Li到到Cs是逐步增大是逐步增大 C金属铝硬度大于金属钠金属铝硬度大于金属钠 D金属镁硬度小于金属钙金属镁硬度小于金属钙第26页 解析解析影响晶体熔、沸点是组成晶体粒子间相互作用，影响晶体熔、沸点是组成晶体粒子间相互作用，包含化学键和分子间作用力，找准是哪种作用再详细分析。包含化学键和分子间作用力，找准是哪种作用再详细分析。影响金属晶体熔、沸点是金属键。镁离子比铝离子半径大而影响金属晶体熔、沸点是金属键。镁离子比铝离子半径大而所带电荷少，所以金属镁比金属铝金属键弱，熔、沸点和硬所带电荷少，所以金属镁比金属铝金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从度都小；从Li到到Cs，离子半径是逐步增大，所带电荷相同，离子半径是逐步增大，所带电荷相同，金属键逐步减弱，熔、沸点和硬度都逐步减小；因离子半径金属键逐步减弱，熔、沸点和硬度都逐步减小；因离子半径小而所带电荷多，使金属铝比金属钠金属键强，所以金属铝小而所带电荷多，使金属铝比金属钠金属键强，所以金属铝比金属钠熔、沸点和硬度都大；因离子半径小而所带电荷相比金属钠熔、沸点和硬度都大；因离子半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙金属键强，所以金属镁比金属钙熔、同，使金属镁比金属钙金属键强，所以金属镁比金属钙熔、沸点和硬度都大。沸点和硬度都大。答案答案C 第27页 影响晶体熔、沸点是组成晶体粒子间相互作用，包含化影响晶体熔、沸点是组成晶体粒子间相互作用，包含化学键和分子间作用力。而影响金属晶体熔、沸点高低是金属学键和分子间作用力。而影响金属晶体熔、沸点高低是金属键，金属键强弱要从离子半径和离子所带电荷两方面分析。键，金属键强弱要从离子半径和离子所带电荷两方面分析。第28页1以下晶体中，金属阳离子与自由电子间作用最强以下晶体中，金属阳离子与自由电子间作用最强是是 ()ANaBMgCAl DK解析：解析：影响金属键强弱主要原因有金属原子半径、单位影响金属键强弱主要原因有金属原子半径、单位体积内自由电子数目等。普通而言，金属原子半径小、体积内自由电子数目等。普通而言，金属原子半径小、单位体积内自由电子数目多，金属键就强，单位体积内自由电子数目多，金属键就强，第29页金属阳离子与自由电子间作用就强。金属阳离子与自由电子间作用就强。Na、Mg、Al均位于均位于第三周期，原子半径逐步减小，价电子数目逐步增多，第三周期，原子半径逐步减小，价电子数目逐步增多，所以金属键逐步增强，其中铝金属键最强，钠金属键最所以金属键逐步增强，其中铝金属键最强，钠金属键最弱，而弱，而K和和Na位于同一主族，且位于同一主族，且K半径比半径比Na大，钾金属大，钾金属键比钠弱。键比钠弱。答案：答案：C第30页 例例2金属原子在二维空间里放置有下列图所表示金属原子在二维空间里放置有下列图所表示两种方式，以下说法中正确是两种方式，以下说法中正确是 ()A图图(a)为非密置层，配位数为为非密置层，配位数为6B图图(b)为密置层，配位数为为密置层，配位数为4C图图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型在三维空间里堆积可得镁型和铜型D图图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方在三维空间里堆积仅得简单立方第31页 解析解析金属原子在二维空间里有两种排列方式，一个金属原子在二维空间里有两种排列方式，一个是密置层排列，一个是非密置层排列。密置层排列空间利用是密置层排列，一个是非密置层排列。密置层排列空间利用率高，原子配位数为率高，原子配位数为6，非密置层配位数较密置层小，原子，非密置层配位数较密置层小，原子配位数为配位数为4。由此可知，图。由此可知，图(a)为密置层，图为密置层，图(b)为非密置层。为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方和体心立方堆积两种堆积模型。和体心立方堆积两种堆积模型。答案答案C第32页 (1)金属晶体堆积方式常见有三种：钾型、铜型和镁型。金属晶体堆积方式常见有三种：钾型、铜型和镁型。(2)钾型为非密置层堆积一个方式，为体心立方堆积；镁钾型为非密置层堆积一个方式，为体心立方堆积；镁型和铜型为密置层堆积方式，镁型为六方最密堆积，铜型为面型和铜型为密置层堆积方式，镁型为六方最密堆积，铜型为面心立方最密堆积。心立方最密堆积。第33页2关于钾型晶体结构关于钾型晶体结构(如图如图)叙述中叙述中 正确是正确是 ()A是密置层一个堆积方式是密置层一个堆积方式B晶胞是六棱柱晶胞是六棱柱C每个晶胞内含每个晶胞内含2个原子个原子D每个晶胞内含每个晶胞内含6个原子个原子答案：答案：C第34页