2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2课件 3-3-1金属晶体 课件（26张PPT）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2课件 3-3-1金属晶体 课件（26张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 36.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-12 14:56:04 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体
金属晶体中的微粒是通过什么作用结合在一起的？
根据金属在周期表中的位置，分析金属元素原子结构特点。
想
想
一
金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子。
“电子气理论”
金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子。金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。
自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。
一、金属键
1、定义：
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用。
自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。
2、特征：
金属键既没有方向性，也没有饱和性。
生活中的金属
知识回顾
金属有哪些物理通性？
延展性
导电性
导热性
银白色金属光泽(铜紫红色，金是金黄色)
常温下是固体(汞是液体)
如何应用电子气理论，解释金属的物理通性？
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(1)金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，并很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色光泽。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以呈黑色。
某些金属(如铜、金等)由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
银白色的纯铁块
黑色的铁粉
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(2)金属的导电性
通常情况下，金属晶体中的自由电子的运动是没有一定方向的。但在外加电场的作用下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。
外加电场
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(3)金属的导热性
金属的某一端在受热时，自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞而引起能量的交换，使能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(4)金属的延展性
当金属受到外力作用时，各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。
金属材料形成合金以后性能会发生改变，如常见
的一些合金的硬度比其成分金属的大，这是为什么？
想
想
一
二、金属晶体
1、定义：
金属阳离子与自由电子通过金属键形成的晶体。
金属晶体
金属
合金
(除锗、灰锡外)
共价晶体
汞在常温下不是晶体！
碳钢、锰钢、不锈钢
黄铜、青铜、白铜
想
想
一
为什么金属晶体熔点、硬度差距如此巨大？
熔点较低，硬度较小
钨是熔点最高的金属
铬是硬度最大的金属
提示：金属晶体熔化和断裂需要克服的微粒间作用力为_______
金属键
形成的金属键强弱不同！
问题：影响金属键的强弱的因素是什么呢？
金属 Na Mg Al Cr
价电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm 186 160 143.1 124.9
熔点/℃ 97.5 650 660 1900
金属原子价电子数越多，半径越小，金属键越强。
金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
(2)金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
2、金属晶体的物理性质：
(1)金属晶体的熔点跨度非常大。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
下列各组金属熔点高低顺序正确的是( )
A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
C
1. 正误判断
(1) 金属在常温下都是晶体( )
(2) 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用( )
(3) 金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏( )
(4) 共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( )
(5)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱( )
(6) 金属的电导率随温度的升高而降低( )
√
×
×
×
×
√
2.下列有关金属晶体的说法不正确的有( )
①金属晶体是一种“巨分子”
②“电子气”为所有原子所共有
③金属键无方向性和饱和性
④金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用
⑤晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
⑥含有阳离子的晶体中一定含有阴离子
⑦固态和熔融时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
A
√
√
×
√
√
√
√
拓展：常见的金属晶体结构
由于金属键没有饱和性和方向性，因此金属原子尽可能采取最紧密的堆积方式，使得金属晶体结构最稳定，能量最低。
Po(钋)
简单立方非密堆积
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
6
1
1
2
3
4
5
6
体心立方密堆积
Li、Na、K、
Ba、W、Fe
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
8
2
面心立方最密堆积
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
4
x
y
z
12
六方最密堆积
配位数：
晶胞内原子数：
12
2
Mg、Zn、Ti
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
钠钾合金常温下为液态，可用作冷却剂、催化剂、干燥剂。其晶胞结构如图所示，观察晶体结构请回答：
(1)合金的化学式是_______________；
(2)晶胞中K原子周围距离最近的Na原子数是____个。
KNa3或Na3K
6
铁的晶体有多种结构，其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(a cm、b cm分别为晶胞边长)，下列说法正确的是( )
A.两种铁晶体中均存在金属阳
离子和阴离子
B.乙晶体晶胞中所含有的铁原
子数为14
C.甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1∶2
D.甲、乙两种铁晶体的密度比为 b3 : 2a3
D
4
8∶12＝2∶3
已知铜原子在晶胞中所处的位置如图(a)所示，若铜原子的半径为1.29 ×10－10 m，请回答下列问题：
(1)每个晶胞中包含的铜原子的个数为___。
4
(2)铜晶体中晶胞的棱长为_____________[图(b)中AB的长度]。
3.65×10－10 m
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体
金属晶体中的微粒是通过什么作用结合在一起的？
根据金属在周期表中的位置，分析金属元素原子结构特点。
想
想
一
金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子。
“电子气理论”
金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子。金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。
自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。
一、金属键
1、定义：
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用。
自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。
2、特征：
金属键既没有方向性，也没有饱和性。
生活中的金属
知识回顾
金属有哪些物理通性？
延展性
导电性
导热性
银白色金属光泽(铜紫红色，金是金黄色)
常温下是固体(汞是液体)
如何应用电子气理论，解释金属的物理通性？
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(1)金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，并很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色光泽。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以呈黑色。
某些金属(如铜、金等)由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
银白色的纯铁块
黑色的铁粉
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(2)金属的导电性
通常情况下，金属晶体中的自由电子的运动是没有一定方向的。但在外加电场的作用下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。
外加电场
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(3)金属的导热性
金属的某一端在受热时，自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞而引起能量的交换，使能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
(4)金属的延展性
当金属受到外力作用时，各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。
金属材料形成合金以后性能会发生改变，如常见
的一些合金的硬度比其成分金属的大，这是为什么？
想
想
一
二、金属晶体
1、定义：
金属阳离子与自由电子通过金属键形成的晶体。
金属晶体
金属
合金
(除锗、灰锡外)
共价晶体
汞在常温下不是晶体！
碳钢、锰钢、不锈钢
黄铜、青铜、白铜
想
想
一
为什么金属晶体熔点、硬度差距如此巨大？
熔点较低，硬度较小
钨是熔点最高的金属
铬是硬度最大的金属
提示：金属晶体熔化和断裂需要克服的微粒间作用力为_______
金属键
形成的金属键强弱不同！
问题：影响金属键的强弱的因素是什么呢？
金属 Na Mg Al Cr
价电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm 186 160 143.1 124.9
熔点/℃ 97.5 650 660 1900
金属原子价电子数越多，半径越小，金属键越强。
金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
(2)金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
2、金属晶体的物理性质：
(1)金属晶体的熔点跨度非常大。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
下列各组金属熔点高低顺序正确的是( )
A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
C
1. 正误判断
(1) 金属在常温下都是晶体( )
(2) 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用( )
(3) 金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏( )
(4) 共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( )
(5)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱( )
(6) 金属的电导率随温度的升高而降低( )
√
×
×
×
×
√
2.下列有关金属晶体的说法不正确的有( )
①金属晶体是一种“巨分子”
②“电子气”为所有原子所共有
③金属键无方向性和饱和性
④金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用
⑤晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
⑥含有阳离子的晶体中一定含有阴离子
⑦固态和熔融时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
A
√
√
×
√
√
√
√
拓展：常见的金属晶体结构
由于金属键没有饱和性和方向性，因此金属原子尽可能采取最紧密的堆积方式，使得金属晶体结构最稳定，能量最低。
Po(钋)
简单立方非密堆积
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
6
1
1
2
3
4
5
6
体心立方密堆积
Li、Na、K、
Ba、W、Fe
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
8
2
面心立方最密堆积
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。
晶胞内原子数：
4
x
y
z
12
六方最密堆积
配位数：
晶胞内原子数：
12
2
Mg、Zn、Ti
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
钠钾合金常温下为液态，可用作冷却剂、催化剂、干燥剂。其晶胞结构如图所示，观察晶体结构请回答：
(1)合金的化学式是_______________；
(2)晶胞中K原子周围距离最近的Na原子数是____个。
KNa3或Na3K
6
铁的晶体有多种结构，其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(a cm、b cm分别为晶胞边长)，下列说法正确的是( )
A.两种铁晶体中均存在金属阳
离子和阴离子
B.乙晶体晶胞中所含有的铁原
子数为14
C.甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1∶2
D.甲、乙两种铁晶体的密度比为 b3 : 2a3
D
4
8∶12＝2∶3
已知铜原子在晶胞中所处的位置如图(a)所示，若铜原子的半径为1.29 ×10－10 m，请回答下列问题：
(1)每个晶胞中包含的铜原子的个数为___。
4
(2)铜晶体中晶胞的棱长为_____________[图(b)中AB的长度]。
3.65×10－10 m