金属键--金属晶体

第一单元 金属键 金属晶体,提示 原子的最外层电子数一般不超过3个。 提示 有金属光泽、有良好的导热性、导电性和延展性。,1.金属元素的原子有哪些结构特征？,2.金属单质有哪些物理通性？,金属原子的部分或全部外围电子受原子核的束缚比较_，在金属晶体内部，它们可以从原子上_，形成_。金属原子失去部分或全部外围电子形成的_与_之间有着强烈的相互作用，化学上把这种_与_之间的_称为金属键。,一 、金属键与金属特性,1.,“脱落”下来,自由流动的电子,金属离子,自由电子,金属离子,强烈的相互作用,弱,自由电子,2金属键成键微粒：金属阳离子和自由电子。 3成键条件：金属单质或合金。,问题1：请描述金属晶体中自由电子的存在状态？ 请说明金属晶体中自由电子所起的作用？,4.注意：金属键没有饱和性和方向性,问题2：请用金属键理论解释：金属具有导电性、导热性及延展性的原因？,问题2探究：请用金属键理论解释：金属导电性随温度升高导电性减弱的原因？,问题2再探究：金属导电与电解质溶液导电的原因？随温度升高导电性变化是否相同？,5影响金属键强弱的因素,金属元素原子半径_，单位体积内自由移动电子数目越_，金属键越强。,越小,多,6金属键的强弱对金属单质物理性质的影响,金属键越强，金属晶体的熔沸点越_，硬度越_。,高,大,问题3.请解释碱金属单质Li、 Na、 K、熔沸点逐渐降低的原因？,晶体是具有_的固体。通常条件下，大多数金属单质及其合金也是晶体。在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切，紧密堆积成晶体。 晶胞：能够反映_。金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。,二、 金属晶体,1.,2,规则几何外形,晶体结构特征的基本重复单位,3.金属原子在二维平面中紧密放置的两种方式：,4金属原子在三维空间的堆积方式有以下几种,(1)非密置层排布的原子在第一层上方垂直放第二层、第三层这样的堆积称为 _ 。,简单立方堆积,晶胞中含1个原子，如钋（Po），配位数为6， 空间利用率低（52）。,(2)非密置层排布的原子将上一层金属填入下层金属原子形成的凹穴中这样的堆积称为 _。,体心立方堆积（钾型）,晶胞含有2个原子，如碱金属（钠、钾等），配位数为8，空间利用率（68）。,晶胞含有4个原子，如金、银、铜、铅等，配位数为12，空间利用率（74）。,(3)密置层排布的原子的第一层(A层)上堆积第二层(B层)时，B层原子的中心正好落在A层形成的空隙中，使两层紧密接触，在此基础上再堆积第三层(C层)时， C层原子的中心正好落在第一层与第二层（A层与B层）原子新形成空隙中，形成了这样的堆积“ABCABCABC”称为 _ 。,面心立方堆积（铜型）,晶胞含有2个原子，如镁、锌、钛等， 配位数为12，空间利用率（74）。,(4)密置层排布的原子的第一层(A层)上堆积第二层(B层)时，B层原子的中心正好落在A层形成的空隙中，使两层紧密接触，在此基础上再堆积第三层， 第三层与A层相同，这样就形成了“ABABAB”堆积， 称为 _ 。,六方堆积（镁型）,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，下图(a)、(b)、(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为 ( )。,【问题3】,A321 B1184 C984 D21149,答案 A,已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是（ ）。,【问题3探究】,A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12,由一种金属与另一种或几种金属或某些非金属融合而成的，具有金属特性的物质叫做合金。合金的熔点一般比各成份金属低，硬度比各成份金属大。 合金的性质比单纯的金属更优越,三 、合金,2,1.,晶胞绝不是孤立的几何体，它的上、下、左、右的位置都有完全等同的晶胞与之相邻，把一个晶胞平移到另一个晶胞的位置，不会察觉到是否移动，这就决定晶胞的8个顶点、平行的面以及平行的棱一定是完全等同的。,晶胞的特点,精讲点拨,晶胞是晶体中的最小重复单位，对于立方体型的晶胞，在求晶胞中粒子个数比时：,晶胞中微粒个数的计算方法,精讲点拨,三维空间模型常见的四种结构,归纳总结,下列有关金属元素的特性的叙述，正确的是 ( )。 A金属元素原子只有还原性，离子只有氧化性 B金属元素在化合物中一定显正化合价 C金属元素在不同的化合物中一定显不同的化合价 D金属元素的单质在常温下均为金属晶体 解析 Fe2能被HNO3氧化表现还原性，A错；金属元素无负化合价，B对；金属元素在不同的化合物中化合价不一定相同，也不一定不同，C错；Hg在常温下呈液态，不是晶体，D错。 答案 B,【慎思1】,金属的下列性质中，与自由电子无关的是 ( )。 A密度大小 B易导电 C延展性好 D易导热 解析 对于金属，其易导电、导热性及延展性均与自由电子有关。 答案 A,【慎思2】,某晶体具有金属光泽，熔点较高，能否由此判断该晶体属于金属晶体_(填“能”或“否”)，判断该晶体是否属于金属晶体的最简单的实验方法是_ _。 解析 具有金属光泽、熔点较高的晶体不一定是金属晶体，有些非金属晶体也具有此性质，但金属晶体固态时能导电，而非金属晶体固态时不导电(石墨除外)。 答案 否 测试该晶体在固态时能否导电,【慎思3】,在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是 ( )。 AMgAlCa BAlNaLi CAlMgCa DMgBaAl 解析 电荷数Al3Mg2Ca2Ba2LiNa，金属阳离子半径：r(Ba2)r(Ca2)r(Na)r(Mg2)r(Al3)r(Li)，则C正确；B中LiNa，D中AlMgBa。 答案 C,【慎思4】,结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题。 (1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au 其堆积方式为： 简单立方堆积的是_； 体心立方堆积的是_； 六方堆积的是_； 面心立方堆积的是_。 (2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_。 A由分子间作用力形成，熔点很低 B由共价键结合形成网状晶体，熔点很高 C固体有良好的导电性、导热性和延展性,【慎思5】,解析 (1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方堆积按ABAB方式堆积，面心立方堆积按ABCABC方式堆积，六方堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方堆积常见金属为Cu、Ag、Au。 (2)A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。 答案 (1)Po Na、K、Fe Mg、Zn Cu、Au (2)C,合金有许多特点，如钠、钾合金为液体，而Na、K的单质均为固体，据此推断，生铁、纯铁、碳三种物质中熔点最低的是 ( )。 A纯铁 B生铁 C碳 D无法确定 答案 B,【慎思7】,现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色的硬铝制造，取硬铝合金进行如下实验。(每一步试剂均过量),【慎思8】,由此可推知硬铝的组成为 ( )。 AAl、Cu、Mg、Si、Mn BAl、Mg、Si、Zn CAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、Na 答案 C,金属键的本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用。 影响金属键强弱的因素：主要决定于金属元素的原子半径的大小和单位体积内价电子数的多少。,要点一 | 金属键及其对金属物理性质的影响,1,2金属键成键微粒：金属阳离子、自由电子。 3金属键的特征：无方向性和饱和性。,4,5金属导电与电解质溶液导电的比较,金属的熔点、硬度等取决于金属键的强弱。一般来说，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，因而晶体熔点越高，硬度越大。,6.影响金属单质熔点、硬度的因素,物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是 ( )。 A镁的硬度大于铝 B镁的熔、沸点低于钙 C镁的硬度大于钾 D钙的熔、沸点高于钾,【例1】,解析 本题为信息给予题，主要考查学生的自学能力、思维能力和原子结构知识。 根据题目所给予信息：镁和铝的电子层数相同。价电子AlMg，原子半径：AlMg，金属键强弱MgCa，所以B不正确，用以上比较方法可推出：价电子数MgK；原子半径：MgK，硬度：MgK，所以C正确。钙和钾元素位于同一周期，价电子数：CaK；原子半径：KCa，金属键：CaK；熔点：CaK，所以D正确。 答案 AB,“三看”确定原子半径大小：先看层(电子层)层多半径大；层同看核(核电荷数)，核大半径小；核(核电荷数)同看电子(核外电子)，电子多半径大。,在核电荷数为118的元素中，其单质属于金属晶体的有_，这些金属晶体中，密度最小的是_，地壳中含量最多的是_，熔点最低的是_，既能与酸，又能与碱反应的是_，单质的还原性最强的是_。 解析 金属元素在周期表中的位置，一般可根据周期、族和主族序数来推断。凡是周期序数大于主族序数的元素为金属元素。若两序数相等的元素一般为既能与酸又能与碱反应的金属元素。周期序数小于主族序数的元素一般为非金属元素。 答案 Li、Be、Na、Mg、Al Li Al Na Al Na,【体验1】,要点二 | 金属和金属晶体,1.金属晶 体结构,构成粒子：金属原子（金属阳离子、自由电子） 作用力：金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用,2.物理 性质,相同点：有金属光泽、易导电、易导热、有良好的延 展性 不同点：熔点高低不同，硬度大小不同,3.金属的分类,常见金属：Fe、Cu、Al等 稀有金属：钼、锆、铌等,分 类 依 据,冶金 工业,黑色金属：Fe、Cr、Mn 有色金属：Fe、Cr、Mn以外的金属,密度 大小,重金属（4.5 g·cm-3):Fe、Cu等 轻金属（4.5 g·cm-3):Mg、Al等,地壳中 的含量,（1）在生活生产中使用最广泛的金属是铁（一般是铁与碳的合金）； （2）地壳中含量最多的金属元素是铝（Al）； （3）自然界中最活泼的金属元素是铯（Cs）； （4）最稳定的金属单质是金（Au）； （5）最硬的金属单质是铬（Cr）； （6）熔点最高的金属单质是钨（3 413 ）（W）； （7）熔点最低的金属单质是汞（39 ）（Hg）； （8）延展性最好的是金（Au）； （9）导电性能最好的是银（Ag）； （10）密度最大的是锇（22.57 g·cm