新教材新高考§3.1金屬鍵

金屬晶體

第一單元

金屬鍵

金屬晶體新教材新高考課堂導(dǎo)入新教材新高考1.了解金屬鍵的概念，理解金屬鍵的本質(zhì)和特征，能利用金屬鍵理論解釋金屬單質(zhì)的某些性質(zhì)。新教材新高考教學(xué)目標(biāo)2.能結(jié)合原子半徑、原子化熱解釋、比較金屬單質(zhì)性質(zhì)的差異。3.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。4.能利用金屬晶體的通性判斷晶體類型，進(jìn)一步理解金屬晶體中各微粒之間的作用力，理解金屬晶體的堆積模型，并能用均攤法分析晶胞組成。存在于

和

中。指

與

之間強(qiáng)烈的相互作用。新教材新高考一、金屬鍵沒(méi)有

性和

性。金屬離子自由電子方向金屬單質(zhì)1、概念：2、成鍵微粒：3、特征：4存在：

和

。金屬陽(yáng)離子自由電子“有陽(yáng)離子而無(wú)陰離子”是金屬晶體獨(dú)有的特性。飽和合金自由電子為整個(gè)金屬的所有離子所共有新教材新高考金屬中的

可以在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向

，從而形成

。1、物理特性及分析移動(dòng)自由電子二、金屬的物理性質(zhì)(1)良好的導(dǎo)電性電流運(yùn)用金屬鍵理論能夠較好地解釋金屬的一些物理性質(zhì)新教材新高考(2)金屬的

導(dǎo)熱性(3)良好的

延展性(4)不透明具

有光澤性是

在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞而引起能量交換，使能量從溫度

的區(qū)域傳到溫度

的區(qū)域，從而使整塊金屬達(dá)到同樣的溫度。自由電子高低金屬鍵沒(méi)有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；各層金屬原子之間仍然保持金屬鍵的作用，因此在一定強(qiáng)度的外力作用下，金屬可以發(fā)生形變。當(dāng)可見(jiàn)光照射到金屬表面時(shí)，金屬晶體中的自由電子，能夠吸收光并重新反射出來(lái)，這就使得金屬不透明且具有金屬光澤。新教材新高考2、金屬的原子化熱(1)概念：(2)意義：(3)影響因素：是指

mol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。1衡量金屬鍵的

。金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越

。強(qiáng)弱強(qiáng)一般而言，金屬元素的原子半徑越

，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越

，原子化熱越大，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越

，熔、沸點(diǎn)越

。小多大高單位：kJ/mol新教材新高考【注意】①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)一般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；

而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。反例：鈦汞齊高于汞；鎢鐵合金高于鐵鎢是熔點(diǎn)最高的金屬鉻是硬度最大的金屬1．下列關(guān)于金屬單質(zhì)的敘述正確的是()A．常溫下，金屬單質(zhì)都以固體形式存在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．固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電是判斷金屬的標(biāo)志D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好B

【練習(xí)】新教材新高考2．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是()A．金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性B．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用C．金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D．金屬的導(dǎo)熱性與金屬鍵有關(guān)B

【練習(xí)】新教材新高考3．下列物質(zhì)中只含有陽(yáng)離子的物質(zhì)是()A．氯化鈉

B．金剛石C．金屬鋁

D．氯氣4．下列各組金屬熔、沸點(diǎn)的高低順序，排列正確的是()A．Mg＞Al＞Ca

B．Al＞Na＞LiC．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞AlC

【練習(xí)】新教材新高考C內(nèi)部粒子(原子、離子或分子)在空間呈現(xiàn)有規(guī)則的重復(fù)排列，外觀具有規(guī)則幾何外形的固體物質(zhì),通常條件下，金屬單質(zhì)及其合金屬于晶體。新教材新高考三、金屬晶體通過(guò)金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的作用而形成的晶體。（1）晶體：（2）晶胞：（3）金屬晶體：能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的

。金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的?；局貜?fù)單位1、概念將兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)共熔，制備出的特殊金屬材料。新教材新高考（1）概念：（2）性能：①合金的硬度一般都比組成它的純金屬

。②多數(shù)合金的熔點(diǎn)

組成它的任何一種組分金屬。③合金的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性一般

任一組分金屬。2、金屬材料------合金大低于低于新教材新高考3、金屬晶體的常見(jiàn)堆積方式(1)金屬原子在二維空間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——a：

，b：

(如下圖所示)。非密置層密置層1234123456b:密置層a:非密置層

①配位數(shù)：晶體中一個(gè)原子周圍距離相等且最近

的原子的數(shù)目②非密置層的配位數(shù)=

；密置層的配位數(shù)=

；【特別提醒】密置層放置時(shí)，平面的利用率比非密

置層的

。46高a.簡(jiǎn)單立方堆積：將密置層和非密置層按一定的方式在三維空間堆積，就得到了金屬晶體的4中基本堆積方式。非密置層的堆積(簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方堆積)，

密置層堆積(包括面心立方堆積和六方堆積)。新教材新高考(2)金屬晶體的原子在三維空間里的4種堆積方式相鄰非密置層的原子核在同一直線上配位數(shù)：

。6(上下左右前后各一個(gè))b、體心立方堆積新教材新高考配位數(shù)：

。8體心為中心，有8個(gè)頂點(diǎn)123456ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期c、面心立方堆積新教材新高考配位數(shù)：

。12同層6，上、下層各3c、面心立方堆積新教材新高考d、六方堆積新教材新高考配位數(shù)：

。12同層6，上、下層各3d、六方堆積新教材新高考新教材新高考堆積方式及性質(zhì)總結(jié)非密置層密置層簡(jiǎn)單立方堆積體心立方堆積面心立方堆積六方堆積堆積方式實(shí)例Po(釙)Na、K、Cr、Mo、WPb、Cu、Ag、AuMg、Zn、Ti圖示配位數(shù)681212空間利用率52%68%74%74%ABCABC……ABAB……新教材新高考四、均攤法分析晶胞的組成均攤法：指在一個(gè)晶胞中按比例均攤出該晶胞中的每個(gè)粒子，如某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子有1/n屬于該晶胞。如下圖所示的晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：新教材新高考1、長(zhǎng)方體和正方體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算(1)(1)位于頂點(diǎn)上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(2)位于面上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(3)位于棱上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(4)位于內(nèi)部的原子完全屬于該晶胞，

粒子屬于該晶胞。該立方晶胞中所含A微粒的數(shù)目：

；含B微粒的數(shù)目：

。(2)(3)(4)82441整個(gè)81218×＋6×=4812112×＋1=441新教材新高考2、正六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算(1)(1)位于頂點(diǎn)上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(2)位于面上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(3)位于水平棱上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(4)位于垂直棱上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(5)位于內(nèi)部的原子完全屬于該晶胞，

粒子屬于該晶胞。(4)(3)(2)62441整個(gè)6121(5)331新教材新高考3、正三棱柱晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法(1)(1)位于頂點(diǎn)上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(2)位于面上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(3)位于水平棱上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(4)位于垂直棱上的原子為

個(gè)晶胞共享，

粒子屬于該晶胞；(5)位于內(nèi)部的原子完全屬于該晶胞，

粒子屬于該晶胞。(4)(3)(2)122441整個(gè)12121(5)661新教材新高考【問(wèn)題探究】(1)如圖一為銅與金形成的一種有序地金屬互化物的晶胞，

該金屬互化物的化學(xué)式為

。圖二圖一CuAu(2)一有種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子如圖二所示，

其化學(xué)式為

。CuAu3Ti14C13分子中的原子與其他分子不共用1．現(xiàn)有甲、乙、丙(如圖)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)，可推知：甲晶胞中x與y的個(gè)數(shù)比是__________，化學(xué)式可表示為

，乙晶胞中a與b的個(gè)數(shù)比是

，化學(xué)式可表示為

，丙晶胞中有________個(gè)c離子，有

個(gè)d離子。

【練習(xí)】新教材新高考4:31:144x4:y3a:b2．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A．①為簡(jiǎn)單立方堆積，②為六方最密堆積，③為體心立方堆積，

④為面心立方最密堆積B．每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個(gè)，②2個(gè)，③2個(gè)，④4個(gè)C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6，②8，③8，④12D．空間利用率的大小關(guān)系為①<②<③＝④

【練習(xí)】新教材新高考BDa：表示晶胞的棱長(zhǎng)；ρ：表示晶體的密度；NA：表示阿伏加德羅常數(shù)；n：表示1mol晶胞中晶體的物質(zhì)的量；M：表示晶體的摩爾質(zhì)量；a3×ρ×NA表示1mol晶胞的質(zhì)量；a3×ρ×NA＝n×M。新教材新高考五、晶胞中的有關(guān)計(jì)算1、立方晶胞中各物理量的關(guān)系新教材新高考2、晶胞密度的計(jì)算(1)以晶胞為研究對(duì)象，運(yùn)用均攤法或切割法分析每個(gè)晶胞中含有的微粒數(shù)，計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量：m＝

(n：表示晶胞中所含微粒個(gè)數(shù)；M：表示所含微粒的摩爾質(zhì)量)(2)結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，用m＝ρ·V的關(guān)系計(jì)算。NAnM新教材新高考鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)氫密度較高的儲(chǔ)氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，立方體的棱長(zhǎng)為acm，NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值。其化學(xué)式可表示為什么？其密度是多少？

【學(xué)以致用】均攤法：求化學(xué)式18Fe：8×＋6×=412Mg：8×1=8Mg:Fe=8:4=2:1化學(xué)式為：Mg2Fe密度求解：mVρ=4MNAa3=4×(24×2+56)NAa3=416NAa3=(g/cm3)新教材新高考3、原子坐標(biāo)數(shù)的確定(1)原子坐標(biāo)參數(shù)是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。通過(guò)原子坐標(biāo)的確定既能確定晶胞中原子的相對(duì)位置，又可以計(jì)算各原子間的距離，進(jìn)而可以計(jì)算晶胞的體積及晶體的密度。(2)原子坐標(biāo)確定步驟：①由已知坐標(biāo)確定晶胞參數(shù)值和坐標(biāo)原點(diǎn)；②由原子在晶胞中的相對(duì)位置確定原子與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；③確定原子在晶胞中的坐標(biāo)。B的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

，C的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

，D的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

，M的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

，N的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。新教材新高考若A的坐標(biāo)為(0，0，0)DxyzABCMND(1，0，1)(，

，)121212(1，1，0)(1，1，)12(1，1，1)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)新教材新高考4、金屬晶胞中原子空間利用率計(jì)算空間利用率＝×1