内容正文:
第2节 几种简单的晶体结构模型
第1课时 金属晶体和离子晶体
课程标准
素养目标
1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质。
2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的晶胞结构。
3.了解晶格能的概念和意义。
1.宏观辨识与微观探析:能说明离子晶体、金属晶体的区别,能结合实例说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。
2.证据推理与模型认知:关注不同类型微粒间相互作用概念的形成和发展思路,深化对微粒间相互作用模型的认识。
知识点一 金属晶体
1.金属晶体
概念
__金属原子__通过__金属键__形成的晶体
成键微粒
__金属阳离子__和“自由电子”
作用力
__金属键__
物理性质
良好的导电性、导热性和延展性
2.金属晶体的堆积模型
3.常见金属晶体的结构
结构
型式
最密堆积
密堆积
面心立方
最密堆积A1
六方最密
堆积A3
体心立方
密堆积A2
结构示
意图
配位数
__12__
__12__
__8__
晶胞中的微粒数
__4__
__6__
__2__
常见金属
Ca、Cu、Au、
Al、Pd、Pt、Ag
Mg、Zn、Ti
Li、Na、K、
Ba、W、Fe
4.金属具有良好延展性和可塑性的原因
金属晶体通常采用__密堆积__方式,在锻压或锤打时,密堆积层的金属原子之间比较容易产生__滑动__,这种__滑动__不会破坏密堆积的__排列方式__,而且在滑动过程中“__自由电子__”能够维系整个金属键的存在,即各层之间始终保持着金属键的作用,因此金属晶体虽然发生了形变但不致断裂。
[思考探究]
1.金属导电和电解质溶液导电有何区别?
提示:金属导电的过程是电子定向移动的过程,是物理变化,而电解质溶液导电的过程是电解质溶液被电解的过程,是化学变化过程。
2.合金属于金属吗?其熔点与相应的金属的熔点有何关系?
提示:合金属于金属,其熔点低于任何一种成分金属的熔点。
3.影响金属键强弱的因素是什么?
提示:金属阳离子的半径大小和“自由电子”数目(或金属阳离子所带电荷数)的多少?
4.晶体中,有金属阳离子是否一定有阴离子?
提示:不一定,如金属晶体中有金属阳离子,但无阴离子。
[归纳提升]
1.金属导电与电解质溶液导电的比较
运动的微粒
过程中发生的变化
温度的影响
金属导电
自由电子
物理变化
升温,导电性减弱
电解质溶液导电
阴、阳离子
化学变化
升温,导电性增强
2.金属熔、沸点高低的比较
金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点就越高,一般存在以下规律:
(1)同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。
(2)同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。
(3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。
(4)金属晶体熔点差别很大,如汞常温为液体,熔点很低(-38.9 ℃),而铁等金属熔点很高(1 535 ℃)。
[易错提醒] 金属熔、沸点和硬度大小的影响因素
(1)金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属晶体内部作用力越强,因而晶体熔点越高、硬度越大。金属晶体的熔点变化差别较大。
(2)同类型金属晶体,金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷决定,阳离子半径越小,所带电荷越多,相互作用力就越大,熔点就越高。如熔点:Li>Na>K>Rb>Cs,Na<Mg<Al。
1.(2022·潍坊高二月考)下列叙述错误的是( )
A.构成金属的微粒是金属阳离子和自由电子
B.金属晶体内部都有自由电子
C.金属晶体内自由电子分布不均匀,专属于某个特定的金属离子
D.同一类晶体间熔点(或沸点)相差最大的是金属晶体
解析 金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,自由电子几乎均匀分布在金属晶体内,不专属于某一个或几个特定的金属离子,A、B正确,C错误;由于金属键的强度差别很大,不同金属晶体的熔、沸点相差较大,D正确。
答案 C
2.(2022·东莞高二检测)判断下列各组金属熔、沸点高低顺序,其中正确的是( )
A.Mg>Al>Ca B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba> Al
解析 金属的熔、沸点高低取决于金属阳离子半径及价电子数,半径越小,价电子数越多,熔、沸点越高。电荷数Al3+>Mg2+=Ca2+=Ba2+>Li+=Na+,金属阳离子半径:r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),则C正确。
答案 C
知识点二 离子晶体
1.离子晶体
概念
__阴、阳离子__在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体
成键微粒