11.专题3 第一单元 第2课时 金属晶体-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件（苏教版2019）

专题3 微粒间作用力与物质性质 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 第一单元 金属键 金属晶体 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 合 作 探 究 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 学 专题3　微粒间作用力与物质性质 课 时 精 练 化 学 选择性必修2 随 堂 演 练 合 作 探 究 新 知 导 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(3)金属晶体：通过金属阳离子与自由电子之间的强烈的作用而形成的晶体。 基本重复单位 2．金属材料——合金 (1)概念：将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)____，制备出的特殊金属材料。 (2)性能 ①合金的硬度一般都比组成它的纯金属大。 ②多数合金的熔点____组成它的任何一种组分金属。 ③合金的导电性和导热性一般____任一组分金属。 共熔 低于 低于 3．金属晶体的常见堆积方式 (1)金属原子在二维空间中放置的两种方式 金属晶体中的原子可看成半径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式——a：________，b：______(如图所示)。 非密置层 密置层 (2)金属晶体的原子在三维空间里的3种堆积方式 金属原子在三维空间按一定的规律堆积，有3种基本堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子)。 堆积方式 图式 实例 ________堆积 钋 简单立方 堆积方式 图式 实例 ________堆积 钠、钾、铬、 钼、钨等 ________堆积 金、银、 铜、铅等 体心立方 面心立方 【即学即练】 1．(1)钠钾合金在通常状况下呈液态，可作为原子反应堆的导热剂。以下是对钠钾合金具有导热性的主要原因的分析，其中正确的是　　　　(填序号)。 ①钠钾合金的熔点很低 ②钠钾合金中有自由电子 ③钠钾合金中有金属离子 答案：　② (2)已知某金属单质晶体中(如碱金属)原子堆积方式如图所示，则该堆积方式是________ 答案：　体心立方堆积 二、均摊法分析晶胞的组成 1．均摊法含义：在一个晶胞中按比例均摊出该晶胞中的每个粒子，如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有 eq \f(1,n) 属于该晶胞。如图所示的晶胞中不同位置的粒子数的计算： 2．晶胞的计算 (1)立方体(或正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 【即学即练】 2．硼和镁可形成超导化合物。如图所示是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱的侧棱上，则该化合物的化学式可表示为________。 答案：Mg3B2　 一、金属晶体的堆积方式和晶胞所含原子数的计算 如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构： 1．写出甲晶体的化学式(X为阳离子)，写出推导过程 提示：X2Y ；甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶点，实际占有 eq \f(1,8) ×4＝ eq \f(1,2) ，X∶Y＝1∶ eq \f(1,2) ＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。 2．乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是多少？写出推导过程 提示：1∶3∶1 ；乙中A占有 eq \f(1,8) ×8＝1，B占有 eq \f(1,2) ×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C＝1∶3∶1。 3．丙晶体中每个D周围结合E的个数是几个？写出推导过程 提示：8 ；丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。 1．由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向相互靠近，彼此相切，尽量紧密堆积成晶体，紧密堆积能充分利用空间，使晶体能量降低，所以金属晶体绝大多数采用紧密堆积方式。 2．配位数是指晶体中一种微粒周围和它紧邻的其他微粒的数目。 3．金属晶体的常见堆积方式模型 堆积 模型 采纳这种堆积的典型代表 晶胞 均摊法分析 每个晶胞所含原子数 配位数 非 密 置 层 简单立方堆积 Po(钋) 1 6 2 8 4 12 堆积 模型 采纳这种堆积的典型代表 晶胞 均摊法分析 每个晶胞所含原子数 配位数 密 置 层 面心立方堆积 Cu、Ag、Au 6 12 六方 堆积 Mg、Zn、Ti 1．下列关于体心立方堆积晶胞结构(如图)的叙述正确的是(　　 ) A．是密置层的一种堆积方式 B．晶胞是六棱柱 C．每个晶胞内含有2个原子 D．每个晶胞内含有6个原子 C　[体心立方堆积晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其晶胞内含有2个原子。] 2．一种Al​Fe合金的晶胞如图所示，则此合金的化学式为(　　 ) Fe·AlaO(小正方体对角线的1/4处) A．Fe2Al　　　　　　 B．FeAl C．FeAl2 D．Fe3Al2 A　[观察图示，该晶胞中Al是4个；Fe的个数为N(Fe)＝8× eq \f(1,8) ＋12× eq \f(1,4) ＋6× eq \f(1,2) ＋1＝8，所以化学式为Fe2Al。] 二、晶胞中各物理量的关系及晶胞密度的计算 氮化铁磁粉是近几年发展起来的一种新型磁记录材料，具有记录密度高、信噪比大、稳定性及耐腐蚀性好等特点。利用氨气在400 ℃以上分解，将分解的氮原子渗透到铁粉中制备氮化铁。某种磁性氮化铁的结构如图所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。 1．写出该磁性氮化铁晶体的堆积方式。 提示：六方堆积。 2．写出该化合物的化学式。 提示：Fe的个数为12× eq \f(1,6) ＋2× eq \f(1,2) ＋3＝6，N的个数为2，故化学式为Fe3N。 3．六棱柱底边长为a cm，高为b cm，阿伏加德罗常数的值为NA，列式计算该磁性氮化铁的晶体密度。 提示：晶胞的质量为 eq \f(56×6＋14×2,NA) g，晶胞体积为 eq \f(1,2) a cm× eq \f(\r(3),2) a cm×6×b cm＝ eq \f(3\r(3),2) a2b cm3，故晶体密度为 eq \f(56×6＋14×2,NA) g÷ eq \f(3\r(3),2) a2b cm3＝ eq \f(728,NA·3\r(3)·a2b) g·cm－3。 　假设某晶体的晶胞如下： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 该晶胞的质量用密度表示：m＝ρ·a3 用摩尔质量表示：m＝ eq \f(N,NA) M 则有：ρ·a3＝ eq \f(N,NA) M，ρ＝ eq \f(N,NAa3) M (1)立方晶胞的面对角线与边长a的关系：面对角线等于 eq \r(2) a；晶胞的体对角线与边长的关系：体对角线等于 eq \r(3) a。 (2)晶体的密度是晶体的质量与晶体体积的比值，可把晶胞扩大阿伏加德罗常数(NA)倍，再进行计算。 1．金晶体的晶胞结构如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是(　　 ) A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子 B．金属键无方向性 C．一个晶胞的体积是16 eq \r(2) d3 D．金晶体的密度是 eq \f(\r(2)M,d3NA) C　[A项，Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为8× eq \f(1,8) ＋6× eq \f(1,2) ＝4，正确；B项，金属晶体中，金属键无方向性，正确；C项，在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，晶胞棱长为 eq \f(\r(2),2) ×2d＝ eq \r(2) d，故晶胞的体积为 ( eq \r(2) d)3＝2 eq \r(2) d3，错误；D项，晶胞中含有4个原子，故晶胞的质量为 eq \f(4M,NA) ，晶胞的体积为2 eq \r(2) d3，故晶胞的密度为 eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3) ＝ eq \f(\r(2)M,d3NA) ，正确。] 2．如图为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。 (1)该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。 (2)该晶胞称为________(填字母)。 A．六方晶胞　　　　　 B．体心立方晶胞 C．面心立方晶胞 D．简单立方晶胞 (3)此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的摩尔质量为64 g·mol－1，金属铜的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数的值为____________(用a、ρ表示)。 解析：　(1)根据“均摊法”可计算晶胞中的原子个数：8× eq \f(1,8) ＋6× eq \f(1,2) ＝4。 (2)该晶胞为面心立方晶胞。 (3)根据公式ρ·a3＝ eq \f(N,NA) M可得： NA＝ eq \f(N,ρ·a3) M，将N＝4和M＝64代入该式，可得NA＝ eq \f(256,ρ·a3) mol－1。 答案：　(1)4　(2)C　(3) eq \f(256,ρ·a3) mol－1 1．下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　 ) A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在 B．金属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 C．钙的熔、沸点低于钾 D．温度越高，金属的导电性越好 B　[A项，Hg在常温下为液态；D项，金属的导电性随温度升高而降低；C项，r(Ca)<r(K)且外围电子数：Ca>K，所以金属键：Ca>K，故熔、沸点：Ca>K。] 2．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法错误的是(　　 ) A．①为简单立方堆积，晶胞中含有粒子数为1个 B．②为体心立方堆积，晶胞中含有粒子数为2个 C．③为体心立方堆积，晶胞中含有粒子数为2个 D．④为面心立方堆积，晶胞中含有粒子数为4个 C　[③为六方堆积，晶胞中含有粒子数为6个。] 3．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为(　　 ) A．3∶2∶1　　　　　　　 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 A　[a晶胞中原子个数：12× eq \f(1,6) ＋2× eq \f(1,2) ＋3＝6，b晶胞中原子个数：8× eq \f(1,8) ＋6× eq \f(1,2) ＝4，c晶胞中原子个数：8× eq \f(1,8) ＋1＝2，所以a、b、c晶胞中原子个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1。] 4．铜是生活中比较常见的一种金属，而纳米铜能在空气中自燃，这是因为纳米铜的表面粒子数占总粒子数的比例较大。假设某纳米颗粒的大小和形状如图所示，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比是(　　 ) A．7∶11　　B．1∶2　　C．7∶8　　D．26∶27 A　[由该纳米颗粒的大小和形状结构图可知，表面粒子数为8个(顶点)＋6个(面心)＝14，而粒子总数为14＋8＝22，所以表面粒子数与总粒子数之比为14∶22＝7∶11。] 5．(1)金属导电靠________，电解质溶液导电靠________；金属导电能力随温度升高而________，溶液导电能力随温度升高而________。 (2)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Cr、Cu、Mg、Zn、Au，其堆积方式为： ①简单立方堆积的是________； ②体心立方堆积的是________； ③六方堆积的是________； ④面心立方堆积的是________。 (3)有一种金属结构单元是一个“面心立方体”(注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子)。该单元平均是由________个金属原子构成的。 解析：　(1)金属作导体导电靠的是自由电子的定向移动，电解质溶液导电靠的是自由移动离子的定向移动。金属温度升高，金属阳离子振动加快，阻碍自由电子运动，导电能力减弱，而电解质溶液温度升高，自由移动离子的运动速率加快，导电能力增强。 (3)由均摊法计算该单元平均由8× eq \f(1,8) ＋6× eq \f(1,2) ＝4个金属原子构成。 答案：　(1)自由电子　自由移动离子　减弱　增强 (2)①Po　②Na、K、Cr　③Mg、Zn　④Cu、Au　(3)4 $$