3.1 金属晶体（教学课件）化学沪科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦金属晶体，系统讲解晶体特性（自范性、各向异性等）、晶胞结构及粒子数计算、金属键实质与性质。以“形形色色的晶体”实例导入，从宏观现象观察（如白磷、硫黄等）过渡到微观结构分析，搭建“宏观-微观”学习支架，衔接晶体与非晶体区分及金属性质解释。 亮点在于融合实验探究与科学思维，通过石蜡融化实验（云母与玻璃对比）验证晶体各向异性，用表格对比、堆积模型分析培养证据推理能力。结合准晶科普拓展视野，体现科学态度与责任。助力学生深化微观认知与探究能力，为教师提供素养导向的结构化教学资源。

第三章 晶体结构与性质 3.1 金属晶体 沪科版2020选择性必修2 晶体的特性 1 知识导航 晶胞和金属晶体的结构 2 金属键和金属晶体的性质 3 知识导航 明·学习目标 2.能说出金属晶体的基本构成微粒是金属阳离子和自由电子，理解金属键的实质。 1.能区分晶体与非晶体，概述晶体的自范性和各向异性。 3.能识别和描述简单金属晶体的三种基本堆积模型（体心立方、面心立方、六方最密堆积）。 4.能计算简单晶胞（如体心立方、面心立方）中的原子个数。 5.能运用金属键理论解释金属的导电性、导热性、延展性等通性。 引·新课导入 形形色色的晶体 01 晶体的特性 探·知识奥秘 一、晶体的特性 蜡状的白磷（P4） 黄色的硫黄（S8） 紫黑色的碘（I2） 蓝色的硫酸铜（CuSO4·5H2O） 观察实验室中常见的固体，你发现了什么异同点，请说说你的看法。 探·知识奥秘 晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。 如何判断固体物质是晶体还是非晶体？晶体与非晶体有什么本质差异呢？ 一、晶体的特性 宏观外形 微观结构 1.晶体与非晶体 固体 自范性 微观结构 熔点 晶体 有(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈有序排列 有固定熔点 非晶体 无(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序 无固定熔点 硫酸铜结晶 醋酸钠结晶 自范性 探·知识奥秘 一、晶体的特性 2.晶体与非晶体的本质区别 探·知识奥秘 （1）各向异性 含义：晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。 如力学(强度等)、光学(折射率等)、热学(导热性等)、电学(导电性)等性质。 操作：沿垂直方向在方解石表面和玻璃表面刻划。 现象：发现刻痕的深浅不一样。 原因：说明不同方向上的强度不同，强度有各向异性。 一、晶体的特性 2.晶体的特性 探·知识奥秘 （2）验证晶体各向异性的实验 实验物质 现象记录 实验结论 云母薄片 玻璃薄片 石蜡融化扩张成椭圆形 石蜡融化扩张成圆形 云母（晶体）显示各向异性 玻璃（非晶体）显示各向同性 一、晶体的特性 探·知识奥秘 晶体有固定的熔点；非晶体没有固定的熔点。 （3）固定熔点 晶体有固定熔点，晶体的熔点是由于其有序排列的原子间距和化学键的规律性，当温度达到一定值时，所有的化学键会断裂，导致晶体融化。与非晶体不同，非晶体没有固定的熔点，而是有一个转化温度区间。  一、晶体的特性 探·知识奥秘 晶体SiO2和非晶体SiO2投影示意图 （4）晶体的自范性 玻璃的结构示意图 一、晶体的特性 晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。 探·知识奥秘 准晶体，亦称为“准晶”或“拟晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，这一点和晶体相似；但是准晶不具备平移对称性，这一点又和晶体不同。 准晶科普 一、晶体的特性 探·知识奥秘 天然水晶球里的玛瑙和水晶 外层冷却快，内层冷却慢； 晶体生长速率适当是保持自范性的条件之一。 根据已有知识，举例说明如何制得晶体? 熔融态物质凝固 途径一 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华) 途径二 溶质从溶液中析出 途径三 一、晶体的特性 3.晶体的获得的途径 物质的聚集状态只有固、液、气三种状态(　　) 气态和液态物质均是由分子构成的(　　) 等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性(　　) 液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶(　　) 液晶具有流动性，液晶和液态是物质的同一种聚集状态(　　) 1.判断下列问题的对与错 析·典型范例 3.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是（ ） A．测定熔、沸点 B．观察外形 C．对固体进行X射线衍射测定 D．通过比较硬度确定 C 2．下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是(　　) A．具有规则几何外形的固体均为晶体 B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 C．晶体研碎后即变为非晶体 D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 B 析·典型范例 02 晶胞和金属晶体 探·知识奥秘 描述晶体结构的基本单元叫晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 二、晶胞和金属晶体 1.晶胞的含义 一般来说，常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 （1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。 （2）“并置”是所有晶胞都是平行排列的，取向相同 （3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 探·知识奥秘 平行六面体 无隙并置 二、晶胞和金属晶体 2.晶胞与晶体的关系 探·知识奥秘 顶点 8个顶点相同 棱 三套各4根平行棱分别相同（共12根棱） 平行面 三套各两个平行面分别相同（共6个面） 典型的晶胞类型： 简单立方 体心立方 面心立方 二、晶胞和金属晶体 3.晶胞的特点 探·知识奥秘 顶点 棱上 面心 体心 1 8 1 4 1 2 1 一个原子对晶胞的贡献 二、晶胞和金属晶体 4.晶胞中粒子数目的计算 探·知识奥秘 1 2 4 3 6 8 5 1 3 1 2 1 顶角 棱边 面心 体心 1/8 1/4 1/2 1 7 2 4 （1）平行六面体 二、晶胞和金属晶体 探·知识奥秘 位置 顶角 水平棱 竖直棱 面上 体内 份额 1/6 1/4 1/3 1/2 1 顶角：1/6 竖直(侧)棱：1/3 水平(上下)棱：1/4 面上：1/2 内部1 （2）正六棱柱 二、晶胞和金属晶体 探·知识奥秘 顶点：1/12 内部：1 竖直(侧)棱：1/6 水平(上下)棱：1/4 面上：1/2 位置 顶角 水平棱 竖直棱 面上 体内 份额 1/12 1/4 1/6 1/2 1 （3）正三棱柱 二、晶胞和金属晶体 探·知识奥秘 除汞外，金属在常温下都是晶体，金属原子如何紧密地堆积在一起的？ 金属键 二、晶胞和金属晶体 5.金属晶体 探·知识奥秘 在常温下，金属（除汞外）都是晶体。 结构像很多硬球一层一层地紧密堆积，金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。原子之间以金属键相互结合。 金属晶胞 堆积方式 晶胞 类型 简单立方晶胞如：Po 体心立方晶胞如：Na、K 面心立方晶胞如：Cu、Ag、Au 二、晶胞和金属晶体 析·典型范例 1．下列有关晶胞的叙述，正确的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞 D．A3型最密堆积由一个晶胞构成 A 析·典型范例 2．所列图形表示的晶体结构中，符合晶胞特点的是 A． B． C． D． A 析·典型范例 C 3．关于体心立方堆积型晶体(如图)的结构的叙述中正确的是 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2个原子 D．每个晶胞内含6个原子 03 金属键和金属晶体的性质 探·知识奥秘 三、金属键和金属晶体的性质 1.金属键 从金属原子上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。 （1）成键微粒：金属阳离子、自由电子 （2）成键本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用 （3）特征：无方向性和饱和性，成键电子可以在金属中自由流动 探·知识奥秘 （4)影响因素：原子半径、价电子数 一般而言，金属原子半径越小，金属键越强；价电子数越多，金属键越强。 （5）对物质性质的影响：金属键强弱不同，所以金属的性质差异很大。 汞—熔点最低（-38.87°C），钨—熔点最高（3410°C） 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。 如钠熔点较低、硬度较小，而钨熔点最高、铬硬度最大。 三、金属键和金属晶体的性质 探·知识奥秘 （2）金属材料的延展性 电子气起到类似轴承中滚珠之间润滑剂作用，各原子层发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式。 （3）金属材料的导电性 在外加电场的作用下，自由电子定向运动形成电流，电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低。 (4）金属材料的导热性 当金属晶体的某一端在受热时，其附近内部的自由电子做剧烈的无序运动，自由电子与金属原子频繁碰撞，引起两者的能量交换。 （1）金属材料的光泽 自由电子可吸收所有频率的光，很快释放出去，绝大多数块状金属具有光泽。某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色。 三、金属键和金属晶体的性质 2.电子气理论解释金属的物理性质 探·知识奥秘 1.在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。 2.在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金（晶体锗、灰锡除外）属于金属晶体。 三、金属键和金属晶体的性质 注 意 析·典型范例 1.正误判断 （1）不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质 （2）金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏 （3）金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大 （4）共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 析·典型范例 2.下列说法中，正确的是（ ) A.金属在常温下都是固体 B.晶体中有正离子就一定有负离子 C.金属镁中1个Mg²+只与最外层的2个电子存在强烈的相互作用 D.金属晶体发生形变时其内部金属离子与“自由电子”之间的相互作用仍然存在 D 析·典型范例 3.下列关于金属及金属键的说法正确的是（ ） A.金属键具有方向性和饱和性 B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用 C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 B 金属晶体 金属键 物理性质 金属阳离子和自由电子 金属光泽：自由电子吸收反射可见光 导电性：自由电子定向移动 导热性：自由电子撞击原子传递能量 延展性：原子层相对滑动，不改变排列方式 理·核心要点 堆积方式 简单立方堆积：Po 体心立方堆积：碱金属、铁、铬、钼、钨等 体结构面心立方堆积：金、银、铜、铅等 练·技能实战 1．下列有关晶胞的说法正确的是 A．晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式 B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C．若晶胞为六棱柱(如图)，顶点上的粒子为6个晶胞共用 D．晶胞中不可能存在多个粒子 C 练·技能实战 2.金属晶体的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是（ ） A.易导电 B.易导热 C.有延展性 D.易锈蚀 D 析·典型范例 3．晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可作为晶胞的是 A．  (都在顶点)  (在顶点和面心)  (在顶点和面心)  (在顶点和体心) B． C． D． B 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020选择性必修2 Lavf59.14.100 $