高中化学 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体教案 新人教版选修3-新人教版高二选修3化学教案VIP免费

第三节金属晶体[明确学习目标]1.知道金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。2.能列举金属晶体的基本堆积模型。3.知道金属晶体的结构微粒、微粒间作用力以及与其他晶体的区别。学生自主学习一、金属键与金属晶体1．金属键(1)概念：金属原子脱落下来的□价电子形成遍布整块晶体的“□电子气”，被所有原子共用，从而把所有□金属原子维系在一起。(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。(3)金属键的强弱和对金属性质的影响①金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。2．金属晶体(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。(2)金属晶体的性质：优良的□导电性、□导热性和□延展性。二、金属晶体的原子堆积模型1．二维空间模型2．三维空间模型(1)简单立方堆积：按□非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，其空间利用率52%，配位数为□6，晶胞构成：一个立方体，每个晶胞含有□1个原子。这种堆积方式空间利用率太低，只有金属□钋(Po)采用这种堆积方式。(2)体心立方堆积：按□非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，配位数为□8，空间利用率为68%。晶胞构成：体心立方，每个晶胞含有□2个原子，如碱金属。(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积：按照□密置层(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数均为□12，空间利用率均为□74%。金属导电和电解质溶液导电原理相同吗？提示：不同。(1)导电微粒不同。电解质在水溶液或熔融状态下导电的粒子是阴、阳离子，金属导电的微粒是电子。(2)金属导电不会生成新物质，属于物理变化；而电解质导电的同时要在阴阳两极生成新物质，属于化学变化。课堂互动探究一、用电子气理论解释金属的性质[即时练]1．金属键的实质是()A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用B．金属原子与金属原子间的相互作用C．金属阳离子与阴离子的吸引力D．自由电子与金属原子之间的相互作用答案A解析金属晶体由金属阳离子与自由电子构成，金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用即为金属键。2．金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数目越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()A．镁的硬度小于铝B．镁的熔、沸点低于钙C．镁的硬度大于钾D．钙的熔、沸点高于钾答案B解析规律方法(1)同周期从左到右金属单质(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高；同主族从上到下金属单质(如碱金属)熔、沸点降低。(2)金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低(－38.9℃)，而铁等金属熔点很高(1535℃)。二、金属晶体的原子堆积模型石墨晶体1．金属晶体的四种堆积模型对比2．石墨晶体的结构与性质(1)结构石墨晶体中每个碳原子采取sp2杂化，形成三个sp2杂化轨道，分别与相邻的三个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成σ键。六个碳原子在同一平面上形成了正六边形的环，伸展形成无限的平面网状结构。这里C—C键的键长为0.142nm，键角为120°；每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未杂化的2p轨道，并含有一个未成对电子，这些2p轨道互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成遍及整个平面的大π键。这些网络状的平面结构以范德华力结合形成层状的结构，层与层之间的距离为0.335nm，如图所示。因此：石墨属于混合晶体，既有共价键、又有金属键，还有范德华力，兼具有原子晶体、分子晶体、金属晶体的特征。(2)性质①导电性、导热性：石墨晶体中，形成大π键的电子可以在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。②润滑性：石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性，因而可用作润滑剂等。(3)石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔点很高。3．大多数金属原子形成晶体时服从最密堆积原理的原因组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为在金...