3.3 金属晶体-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(人教版)

第三节　金属晶体 目标与素养：1.了解金属键的含义，能用“电子气理论”解释金属的一些物理性质。(宏观辨识与微观探析)2.了解金属晶体的4种堆积模型。(证据推理与模型认知)3.了解混合晶体石墨的结构与性质。(宏观辨识与微观探析) 一、金属键与金属晶体的性质 1．金属键 (1)概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 (2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。 (3)金属键的强弱和对金属性质的影响 ①金属键的强弱主要决定于金属元素的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，金属键越强。 ②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 2．金属晶体的性质 (1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。 (2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。 (3)用电子气理论解释金属的性质 微点拨：①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 二、金属晶体的原子堆积模型 1．二维平面放置 金属原子在二维平面里放置得到两种方式，配位数分别为4和6，可分别称为非密置层和密置层。 2．三维空间模型 (1)简单立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积，如图。 (2)体心立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成。将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积，如图。 (3)六方最密堆积和面心立方最密堆积：六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照密置层(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数均为12，空间利用率均为74%。 六方最密堆积 面心立方最密堆积 按ABABABAB……的方式堆积 按ABCABCABC……的方式堆积 三、混合晶体——石墨晶体 1．结构特点——层状结构 (1)同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 (2)层与层之间以范德华力相结合。 2．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在 (　　) (2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失 (　　) (3)简单立方堆积的原子配位数为8 (　　) (4)金属晶体的构成粒子为金属原子 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2．金属键的实质是(　　) A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B．金属原子与金属原子间的相互作用 C．金属阳离子与阴离子的吸引力 D．自由电子与金属原子之间的相互作用 [答案]　A 3．金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是(　　) A．金属镁的熔点大于金属铝 B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属镁的硬度小于金属钙 [答案]　C 金属晶体的四种堆积模型 1.四种堆积模型比较 堆积模型 采纳这种堆积 的典型代表 空间 利用率 配位数 晶胞 简单立 方堆积 Po(钋) 52% 6 体心立 方堆积 Na、K、Fe 68% 8 六方最 密堆积 Mg、Zn、Ti 74% 12 面心立 方最密 堆积 Cu、Ag、Au 74% 12 2.金属晶体中空间利用率的一般计算(a为晶胞边长，r为原子半径) (1)简单立方堆积：空间利用率＝×100%(a＝2r)。 (2)体心立方堆积：空间利用率＝×100%(a＝4r)。 (3)面心立方堆积：空间利用率＝×100%(a＝4r)。 1．下列关于金属晶体的原子堆积模型的说法不正确的是(　　) A．金属原子在二维平面里放置有非密置层和密置层两种方式，配位数分别是4和6 B．金属原子在三维空间里有4种堆积方式，其中简单立方堆积方式被大多数金属所采取 C．金属原子在三维空间里非密置层堆积有两种方式：简单立方堆积和体心立方堆积 D．金属原子在三维空间里密置层堆积有两种方式：六方最密堆积和面心立方最密堆积，六方最密堆积按 ABABABAB……的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABCABC……的方式堆积 B　[简单立方堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种方式，B项错误；A、C、D项均正确。] 2．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．①为简单立方堆积，②为六