§3.1金属键 金属晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦金属键与金属晶体，涵盖金属键概念、金属晶体结构及性质、晶胞分析与计算等核心知识点。课堂导入通过1g Au9999及碟形天线等生活实例，从宏观物理性质过渡到微观结构，搭建从性质探究到结构解析的学习支架。 其亮点在于融入科学思维与化学观念，通过均摊法分析晶胞组成、比较不同堆积方式等活动，引导学生建立微观结构决定宏观性质的认知。丰富练习与实例助力学生深化理解，教师使用可提升教学效率，促进学生科学思维发展。

新 教 材 新 高 考 §3.1 金属键 金属晶体 第一单元 金属键 金属晶体 1 新 教 材 新 高 考 课堂导入 2 新 教 材 新 高 考 3 1.了解金属键的概念，理解金属键的本质和特征，能利用金属键理论解释金属单质的某些性质。 新 教 材 新 高 考 教学目标 2.能结合原子半径、原子化热解释、比较金属单质性质的差异。 3.能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用。 4.能利用金属晶体的通性判断晶体类型，进一步理解金属晶体中各微粒之间的作用力，理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析晶胞组成。 4 存在于 和 中。 指 与 之间强烈的相互作用。 新 教 材 新 高 考 一、金属键 没有 性和 性。 金属离子 自由电子 方向 金属单质 1、概念： 2、成键微粒： 3、特征： 4存在： 和 。 金属阳离子 自由电子 “有阳离子而无阴离子”是金属晶体独有的特性。 饱和 合金 自由电子为整个金属的所有离子所共有 新 教 材 新 高 考 金属中的 可以在外加电场的作用下发生 定向 ，从而形成 。 1、物理特性及分析 移动 自由电子 二、金属的物理性质 (1)良好的导电性 电流 运用金属键理论能够较好地解释金属的一些物理性质 新 教 材 新 高 考 (2)金属的 导热性 (3)良好的 延展性 (4)不透明具 有光泽性 是 在运动时与金属离子碰撞而引起能量交换，使能量从温度 的区域传到温度 的区域，从而使整块金属达到同样的温度。 自由电子 高 低 金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动；各层金属原子之间仍然保持金属键的作用，因此在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变。 当可见光照射到金属表面时，金属晶体中的自由电子，能够吸收光并重新反射出来，这就使得金属不透明且具有金属光泽。 新 教 材 新 高 考 2、金属的原子化热 (1)概念： (2)意义： (3)影响因素： 是指 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。 1 衡量金属键的 。金属的原子化热数值越大，金属键越 。 强弱 强 一般而言，金属元素的原子半径越 ，单位体积内自由电子的数目越 ，原子化热越大，金属键越强，金属晶体的硬度越 ，熔、沸点越 。 小 多 大 高 单位： kJ/mol 新 教 材 新 高 考 【注意】 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、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低； 而铁常温下为固体，熔点很高。 反例：钛汞齐高于汞；钨铁合金高于铁 钨是熔点最高的金属 铬是硬度最大的金属 1．下列关于金属单质的叙述正确的是(　　) A．常温下，金属单质都以固体形式存在 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．固态时能导电是判断金属的标志 D．温度越高，金属的导电性越好 B 【练习】 新 教 材 新 高 考 2．下列有关金属键的叙述错误的是(　　) A．金属键没有饱和性和方向性 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C．金属键中的电子属于整块金属 D．金属的导热性与金属键有关 B 【练习】 新 教 材 新 高 考 3．下列物质中只含有阳离子的物质是(　　) A．氯化钠 B．金刚石 C．金属铝 D．氯气 4．下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是(　　) A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞Li C．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al C 【练习】 新 教 材 新 高 考 C 内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现有规则的重复排列，外观具有规则几何外形的固体物质,通常条件下，金属单质及其合金属于晶体。 新 教 材 新 高 考 三、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。 （1）晶体： （2）晶胞： （3）金属晶体： 能够反映晶体结构特征的 。 金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。 基本重复单位 1、概念 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，制备出的特殊金属材料。 新 教 材 新 高 考 （1）概念： （2）性能： ①合金的硬度一般都比组成它的纯金属 。 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。 2、金属材料------合金 大 低于 低于 新 教 材 新 高 考 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直径相等的球体。 把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式 ——a： ，b： (如下图所示)。 非密置层 密置层 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 b:密置层 a:非密置层  ①配位数：晶体中一个原子周围距离相等且最近 的原子的数目 ②非密置层的配位数= ；密置层的配位数= ； 【特别提醒】密置层放置时，平面的利用率比非密 置层的 。 4 6 高 a.简单立方堆积： 将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间堆积，就得到了金属晶体的4中基本堆积方式。非密置层的堆积(简单立方堆积和体心立方堆积)， 密置层堆积(包括面心立方堆积和六方堆积)。 新 教 材 新 高 考 (2)金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积方式 相邻非密置层的原子核在同一直线上 配位数： 。 6 (上下左右前后各一个) b、体心立方堆积 新 教 材 新 高 考 配位数： 。 8 体心为中心，有8个顶点 17 1 2 3 4 5 6 A B C A A B C 第四层再排 A，于是形成ABC ABC 三层一个周期 c、面心立方堆积 新 教 材 新 高 考 配位数： 。 12 同层6，上、下层各3 c、面心立方堆积 新 教 材 新 高 考 d、六方堆积 新 教 材 新 高 考 配位数： 。 12 同层6，上、下层各3 d、六方堆积 新 教 材 新 高 考 新 教 材 新 高 考 堆积方式及性质总结 非密置层 密置层 简单立方堆积 体心立方堆积 面心立方堆积 六方堆积 堆积方式 实例 Po(钋) Na、K、Cr、Mo、W Pb、Cu、Ag、Au Mg、Zn、Ti 图示 配位数 6 8 12 12 空间利用率 52% 68% 74% 74% ABCABC…… ABAB…… 新 教 材 新 高 考 四、均摊法分析晶胞的组成 均摊法：指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1/n属于该晶胞。如下图所示的晶胞中不同位置的粒子数的计算： 新 教 材 新 高 考 1、长方体和正方体晶胞中不同位置的粒子数的计算 (1) (1)位于顶点上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (2)位于面上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (3)位于棱上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (4)位于内部的原子完全属于该晶胞， 粒子属于该晶胞。 该立方晶胞中所含A微粒的数目： ； 含B微粒的数目： 。 (2) (3) (4) 8 2 4 4 1 整个 8 1 2 1 8× ＋ 6× = 4 8 1 2 1 12× ＋ 1 = 4 4 1 新 教 材 新 高 考 2、正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 (1) (1)位于顶点上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (2)位于面上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (3)位于水平棱上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (4)位于垂直棱上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (5)位于内部的原子完全属于该晶胞， 粒子属于该晶胞。 (4) (3) (2) 6 2 4 4 1 整个 6 1 2 1 (5) 3 3 1 新 教 材 新 高 考 3、正三棱柱晶胞中粒子数的计算方法 (1) (1)位于顶点上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (2)位于面上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (3)位于水平棱上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (4)位于垂直棱上的原子为 个晶胞共享， 粒子属于该晶胞； (5)位于内部的原子完全属于该晶胞， 粒子属于该晶胞。 (4) (3) (2) 12 2 4 4 1 整个 12 1 2 1 (5) 6 6 1 新 教 材 新 高 考 【问题探究】 (1)如图一为铜与金形成的一种有序地金属互化物的晶胞， 该金属互化物的化学式为 。 图二 图一 Cu Au (2)一有种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子如图二所示， 其化学式为 。 CuAu3 Ti14C13 分子中的原子与其他分子不共用 1．现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知： 甲晶胞中x与y的个数比是__________，化学式可表示为 ， 乙晶胞中a与b的个数比是 ，化学式可表示为 ， 丙晶胞中有________个c离子，有 个d离子。 【练习】 新 教 材 新 高 考 4 : 3 1 : 1 4 4 x4 : y3 a : b 2．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( 　　) A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积， ④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12 D．空间利用率的大小关系为①<②<③＝④ 【练习】 新 教 材 新 高 考 BD a：表示晶胞的棱长； ρ：表示晶体的密度； NA：表示阿伏加德罗常数； n：表示1 mol晶胞中晶体的物质的量； M：表示晶体的摩尔质量； a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量；a3×ρ×NA＝n×M。 新 教 材 新 高 考 五、晶胞中的有关计算 1、立方晶胞中各物理量的关系 新 教 材 新 高 考 2、晶胞密度的计算 (1)以晶胞为研究对象，运用均摊法或切割法分析每个晶胞中含有的微粒数，计算一个晶胞的质量：m＝ (n：表示晶胞中所含微粒个数；M：表示所含微粒的摩尔质量) (2)结合晶胞中的几何关系，计算一个晶胞的体积，用m＝ρ·V的关系计算。 NA nM 新 教 材 新 高 考 铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如下图所示，立方体的棱长为acm，NA表示阿伏伽德罗常数的值。其化学式可表示为什么？其密度是多少？ 【学以致用】 均摊法：求化学式 1 8 Fe：8× ＋6× =4 1 2 Mg：8×1 =8 Mg:Fe=8:4=2:1 化学式为：Mg2Fe 密度求解： m V ρ= 4M NAa3 = 4×(24×2+56) NAa3 = 416 NAa3 = (g/cm3) 新 教 材 新 高 考 3、原子坐标数的确定 (1)原子坐标参数是晶胞的基本要素之一， 用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。 (2)原子坐标确定步骤： ①由已知坐标确定晶胞参数值和坐标原点； ②由原子在晶胞中的相对位置确定原子与坐标原点的距离； ③确定原子在晶胞中的坐标。 B的分数坐标为 ， C的分数坐标为 ， D的分数坐标为 ， M的分数坐标为 ， N的分数坐标为 。 新 教 材 新 高 考 若A的坐标为(0，0，0) D x y z A B C M N D (1，0，1) ( ， ， ) 1 2 1 2 1 2 (1，1，0) ( 1 ，1 ， ) 1 2 (1，1，1) 分数坐标 新 教 材 新 高 考 4、金属晶胞中原子空间利用率计算 空间利用率＝ ×100%，球体积为金属原子的总体积。 晶胞体积 球体积 (1)简单立方堆积 原子的半径为r，立方体的棱长为2r， 则V球＝ πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3 3 4 空间利用率＝ ×100%＝ ×100% ≈ 52% 8r3 πr3 3 4 V晶胞 V球 棱上两球相切 切点在棱 长的 处 1 2 新 教 材 新 高 考 (2)体心立方堆积 原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得 a＝ r，1个晶胞中有2个原子 4 空间利用率＝ ×100%＝ ×100% ≈ 68% a3 2× πr3 3 4 V晶胞 V球 体对角线 三球相切 切点在体对角线的 处 1 4 或 34 新 教 材 新 高 考 (3)面心立方堆积 原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2 r， V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3，1个晶胞中有4个原子 空间利用率＝ ×100%＝ ×100% ≈ 74% 16r3 4× πr3 3 4 V晶胞 V球 面对角线 三球相切 切点在面对角线的 处 1 4 或 34 新 教 材 新 高 考 (4)六方堆积 空间利用率＝ ×100%＝ ×100% ≈ 74% 8r3 2× πr3 3 4 V晶胞 V球 原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝ r， V晶胞＝S×2h＝2r2×2× r＝8r3，1个晶胞中有2个原子 棱上两球相切 3 4 2 1 5 6 7 3 4 2 1 3 4 2 1 记得复习和做题哦！ 精神崛起， 学习崛起， 成绩崛起！ 爱你们 $