第35期 金属晶体-【数理报】新教材2022-2023学年高中化学选择性必修2同步学案（人教版）

书 【背景材料】西部大开发在我国区域协调发展总体 战略中具有优先地位，在促进社会和谐中具有基础地 位，在实现可持续发展中具有特殊的地位．玉龙铜矿位 于西藏昌都地区金沙江畔，是我国目前储量最大的斑 岩、矽卡岩复合型铜矿，初步探明铜金属储量有６５０万 吨以上，远景储量达１０００万吨．资源储量居中国第一、 亚洲第二． 【知识链接】金属铜是按面心立方最密堆积的金属． 按ＡＢＣＡＢＣＡＢＣ……的方式堆积，配位数为１２，空间利 用率为７４％，是金属晶体的最密堆积．银和金也采用此 种堆积方式． 典例 铜是重要的金属，其化合物在科学研究和工 业生产中具有许多用途．请回答下列问题： （１）铜元素在元素周期表中处于第四周期、第ⅠＢ族． 基态铜原子的外围电子排布式是 ． （２）铜晶体的晶胞如下图所示．铜的晶体中原子的 堆积方式是 ，晶胞中Ｃｕ的配位数是 ． （３）该晶胞立方体的边长为ａｃｍ，Ｃｕ的相对原子质 量为６４，金属铜的密度为ρｇ·ｃｍ－３，则阿伏加德罗常数 为 （用含ａ、ρ的代数式表示）． （４）元素金（Ａｕ）处于周期表中的第六周期，与 Ｃｕ 同族．一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在 晶胞中Ｃｕ原子处于面心，Ａｕ原子处于顶角位置，则该 合金中Ｃｕ原子与Ａｕ原子的个数之比为 ；该晶 体中，原子之间的作用力是 ． 解析：（１）Ｃｕ的原子序数为２９，结合能量最低原理、 泡利不相容原理和洪特规则及补充规则写出核外电子 排布式为１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ１０４ｓ１，价电子排布式为３ｄ１０４ｓ１． （２）该晶胞类型为面心立方晶胞，则其堆积类型为 面心立方最密堆积．观察晶胞结构，铜原子位于顶点和 面心，一个晶胞中距离顶点铜原子最近且距离相等的、 位于面心的铜原子数为３，由于该铜原子被８个晶胞共 有，每个面心铜原子计算了两次，则顶点铜原子的配位 数为３×８÷２＝１２，即配位数为１２． （３）该晶胞实际拥有的铜原子数为８×１８＋６× １ ２ ＝４．铜的摩尔质量为 ６４ｇ·ｍｏｌ－１，则有 ４Ｍ（Ｃｕ）＝ ρＶＮＡ，４×６４＝ρ·ａ ３·ＮＡ，ＮＡ＝ ２５６ ρ·ａ３ ． （４）在晶胞中，Ａｕ原子位于顶点，Ｃｕ原子位于面 心，该晶胞中Ａｕ原子个数 ＝８×１８＝１，Ｃｕ原子个数 ＝ ６×１２＝３，所以该合金中 Ｃｕ原子与 Ａｕ原子个数比为 ３∶１；铜金合金属于金属晶体，金属晶体中原子间通过金 属键结合． 答案：（１）３ｄ１０４ｓ１ （２）面心立方最密堆积　１２ （３）２５６ ρ·ａ３ （４）３∶１　金属键 书 世界之大，无奇不有． 在金属的世界里，有些金 属的性质很奇特，请看下 面几种具有特异功能的 金属． 一、生物金属 植入人体（或动物体） 以修复器官和恢复功能所 用的金属材料称为生物金 属材料．生物金属材料首 先要与人体组织和体液有 良好的适应性，同时还要 有耐腐蚀性和化学稳定 性．要承受人体的各种机 械动作，因此在力学上应 具有适宜的强度、韧性、耐 磨性和耐疲劳性．此外，生 物金属材料还要容易加工 成各种复杂形状，以及价 格便宜和使用方便． 生物金属材料中使用 比较成熟和应用比较广泛 的，主要是牙科和骨科所用的金属材料．牙科使用的金 属材料有金、银、铂等贵金属合金以及不锈钢、钴基和 钛基合金等．骨科使用的金属材料主要有镍铬不锈钢、 钴镍钼合金和钛及其合金，有时也应用价格昂贵的铌、 金、银、钯、铂等． 二、会呼吸的金属 存在会呼吸的金属吗？答案是肯定的，它就是金 属钯．金属钯柔软而富有延展性，在常温下，１体积的海 绵状钯约能吸收８５０体积的氢气，这些被吸进去的氢 气还可以被全部呼出来，而此时海绵状钯也恢复原状． 三、哑巴金属 敲击金属物体，通常会发出清脆的响声，但锰和铜 的合金却有消声的作用．其原因是该合金能吸收振动 的能量，因此，敲击时不会发出清脆的响声． 四、带甜味的金属 一说起带甜味的食品，人们就会想到糖，但是你听 说过带甜味的金属吗？金属铍就有甜味．把铍放入水 中，就会立即产生甜味．但由于铍的化合物有毒，所以 这种甜水不能喝． 五、抗癌金属 铂在人们的眼里是一种稀有的贵金属，俗称铂金． 让人意想不到的是，铂不仅有“催化剂之王”的美誉，还 有“抗癌新军”的雅号．１９６５年，美国人卢森堡意外地 发现铂能使细菌的分裂繁殖受到抑制．经过深入细致 地研究，科学家们发现了顺铂，它是第一种金属抗癌药 物，粉末状晶体、无味，可溶于水并水解．顺铂可抑制癌 细胞的ＤＮＡ复制过程，并损伤其细胞膜结构，有较强 的抗癌作用． 六、能记忆的金属 美国海军武器实验室研制出一种新的合金———钛 镍合金．这种合金含５０％的镍和５０％的钛．当它经过 热处理后，可以在低温下改变形状，但在高温下又可自 动恢复原状，所以被人们称为“能记忆的金属”． 书 【知识补充】 １．配