高中化学选修三3.3金属晶体
人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第1课时)
金属阳离子和自由电子 金属键
5
金属键
4、电子气理论对金属的物理性质的解释
⑴金属导电性的解释
在金属晶体中，充满着带负电的“电子气” （自由电子），这些电子气的运动是没有一定方 向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运 动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导 电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、 Al
金属键
⑵金属导热性的解释 “电子气”（自由电子）在运动时经常与金 属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部 分受热时，那个区域里的“电子气”（自由电子） 能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传 给金属离子。“电子气”（自由电子）在热的作 用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的 部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相 同的温度。
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自由电子
2014年7月29日星期二
错位
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
金属离子
金属原子
9
金属键
【总结】金属晶体的结构与性质的关系
导电性 导热性 延展性
金属离子 自由电子在外加 和自由电 电场的作用下发 子 生定向移动
2014年7月29日星期二
高中化学选修三3-3(1)
4、金属晶体具有金属光泽和颜色 • 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很 快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属 具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如 铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率 的光而呈现较为特殊的颜色。 • 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂 乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不 出去，所以成黑色。
如：汞（常温时成液态）、 钠、钨（3410℃）
（2）物理共性：
良好的导电性、导热性、延展性、有金属光泽等
试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度 的大小。
金属晶体物理性质与金属键有什么关系呢？
3.金属晶体熔点变化规律 （1）金属晶体熔点变化较大 与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由 电子之间的金属键的强弱有密切关系． （2）一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱 决定： 金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由 电子越多，金属键越强，熔点就相应越高，硬 度也越大。但金属性越弱 如：K < Na < Mg < Al Li > Na > K > Rb > Cs
水溶液或 熔融状态下 晶体状态 自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论】金属为什么易导热？ 金属易导热，是由于 自由电子运动时与金 属离子碰撞把能量从 温度高的部分传递到 温度低的部分，从而 使整块金属达到相同 的温度。 注意：随温度升高，金属晶体的热导率 下降。 因为随温度升高，金属离子振动加剧，阻碍了 电子的自由移动而使传热能力受到影响。
3、金属晶体结构与金属的延展性的关系 【讨论】金属为什么具有较好的延展性？ 金属晶体中由于金 属离子与自由电子间的 相互作用没有方向性， 因而即使在外力作下， 各原子层之间发生相对 滑动以后，仍可保持这 种相互作用，发生形变 也不易断裂。
人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第2课时)
2014年7月30日星期三
11
金属晶体的原子堆积模型
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
（1） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心
2014年7月30日星期三
（2） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴
12
金属晶体的原子堆积模型
（1）简单立方堆积
Po
简 单 立 方 晶 胞
2014年7月30日星期三 13
金属晶体的原子堆积模型
石墨是层状结构的混合型晶体
2014年7月30日星期三
41
金属晶体的原子堆积模型
思考题
（1）六方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么 关系？ （2）面心立方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系？
2014年7月30日星期三
42
（ 1） ABAB… 堆积方式
2014年7月30日星期三
（ 2） ABCABC… 堆积方式
25
金属晶体的原子堆积模型
俯视图
1 6 2 3 4
1 6
2
3 4
5
5
A
B
第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位 （▽）或对准 2、4、6 位（△）。 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可 以有两种最紧密的堆积方式。
上下层各4
6 7 2 3
2014年7月30日星期三
19
金属晶体的原子堆积模型
②金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
b a
a a
2a
a
2a
b = 3a b = 4 r 3a=4r
2014年7月30日星期三 20
金属晶体的原子堆积模型
鲁科版选修三《金属晶体与离子晶体》评课稿
鲁科版选修三《金属晶体与离子晶体》评课稿一、引言《金属晶体与离子晶体》是鲁科版高中选修三课程中的一门重要课程。
通过学习该课程，学生可以深入了解金属和离子晶体的结构和性质，并掌握相关的实验方法和技术。
本评课稿将对鲁科版选修三《金属晶体与离子晶体》进行细致的评价和分析，从多个角度对该课程的教学效果和内容进行评估。
二、课程概述1. 课程背景选修三《金属晶体与离子晶体》是高中化学选修课程中的一门重要课程，主要涵盖金属晶体和离子晶体的基本概念和性质。
在本门课程中，学生将学习金属晶体和离子晶体的结构、组成和性质、合成方法和应用等方面的知识。
2. 课程目标本课程旨在培养学生对金属晶体和离子晶体的理论知识和实验技能的掌握。
通过学习，学生应该能够:•理解金属晶体和离子晶体的基本概念和结构特点；•掌握金属晶体和离子晶体的性质和相互关系；•熟悉金属晶体和离子晶体的合成方法和应用领域；•培养实验能力，掌握制备和测定金属晶体和离子晶体的实验方法。
三、教学内容分析1. 课程大纲鲁科版选修三《金属晶体与离子晶体》的教学内容主要包括以下几个方面：•金属晶体的结构和性质–金属原子的排列方式和金属键的特点–金属晶体的晶格常数、密度和晶体缺陷–金属的导电性和热导性等性质•离子晶体的结构和性质–离子晶体的构成和电子结构–离子晶体的晶格常数、密度和晶体缺陷–离子晶体的溶解性、熔点和硬度等性质•金属晶体和离子晶体的合成方法和应用–金属晶体和离子晶体的制备方法和实验操作–金属晶体和离子晶体的应用领域和实际应用案例•实验技术与实验方法–金属晶体和离子晶体的制备实验–金属晶体和离子晶体性质的测试和测定方法2. 教学方法和手段在教学过程中，采用了多种多样的教学方法和手段，包括：•授课讲授：通过讲解课件、幻灯片等方式对知识点进行详细的讲解；•实验演示：通过实验演示来展示金属晶体和离子晶体的制备和性质；•课堂讨论：组织学生进行小组讨论，加强知识的理解和应用；•独立探究：引导学生进行课外实验和科研探究，加深对金属晶体和离子晶体的理解；•课后作业：布置对教学内容的延伸和拓展的作业，巩固学生的知识掌握程度。
高中化学选修三《物质结构与性质》《金属晶体的原子堆积模型》【创新教案】
第三节金属晶体
第二课时
知识目标：
1. 了解金属晶体内原子在平面中的几种常见排列方式。
2．了解金属晶体内原子在立体空间中的常见排列方式。
3．训练学生的动手能力和空间想象能力，培养学生的合作意识。
过程与方法：
1．建立金属原子为等径球体的模型观念。
2．通过亲自排列小球，探究金属原子在平面中的排列方式，以及排列的密集程度。
3．通过粘贴小球，体会原子在三维空间中的堆积过程。
情感态度价值观：
1．通过对金属原子的实际排列过程，锻炼同学的动手能力，在活动过程中，培养学生思考问题，解决问题的能力。
2．养成务实求真、勇于探索的科学态度，重点培养学生“主动参与、乐于探究、交流合作”的精神。
学习重难点：
1．金属晶体的4种基本堆积模型。
2．面心立方最密堆积和六方最密堆积的区别与联系。
3．4种堆积方式所对应的晶胞结果特点。
教学过程
板书设计
第三节金属晶体
一、金属键
二、金属晶体的原子堆积模型
1．简单立方堆积a=2R
空间利用率=52.36%
2．体系立方堆积√3 a = 4R 空间利用率=68.02% 3．体心立方堆积√2 a = 4R 空间利用率=74.05%
4．六方最密堆积a=b=2R 空间利用率=74.05%。
高中化学 第三章 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
第三节金属晶体[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及微粒间的相互作用。
2.证据推理与模型认知：能利用金属晶体的通性推导晶体类型，从而理解金属晶体中各微粒之间的作用，理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析其晶胞结构。
一、金属键和金属晶体1．金属键(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。
(2)实质：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气〞，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成一种“巨分子〞。
(3)特征：金属键没有方向性和饱和性。
2．金属晶体(1)金属晶体通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。
(2)用电子气理论解释金属的性质(1)金属单质和合金都属于金属晶体。
(2)金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。
(3)金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。
因而，二者导电的本质不同。
例1以下关于金属键的表达中，不正确的选项是( )A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动[考点] 金属键和金属晶体[题点] 金属键的理解答案 B解析从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。
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③六方最密堆积（ABA型、镁型）Mg、Zn、Ti
12
6
3
A
54BA源自B A六方最密堆积的配位数 =12
六方最密堆积的晶胞 Zn
密置层
六方最密 堆积的晶胞
六方最密堆积的空间占有率 =74% 上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r
高为2倍 正四面体的高
2 6 2r 3
④面心立方最密堆积（ABC型、铜型）
非密置层
简单立方堆积的配位数 =6
简单立方堆积的空间占有率 =52%
正方体边长为a 球半径为a/2
②体心立方堆积（钾型）碱金属、Fe 非密置层
体心立方堆积的配位数 =8
体心立方堆积的空间占有率 =68%
体对角线长为c 面对角线长为b 棱线长为a 球半径为r
c2=b2+a2 b2=a2+a2 c=4r (4r)2=3a2
Cu、Ag、Au
A
C B
A
C
B
密置层
A
12
6
3
54
立方面心最密堆积的配位数 =12
立方面心最密堆积的空间占有率 =74%
第三章
晶体的结构与性质
第三节 金属晶体
第二课时
二、金属晶体的原子堆积模型
1、几个概念
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等的微粒个数
空间利用率： 晶体的空间被微粒占满的体积百分数 用来表示紧密堆积程度
金属的二维堆积方式
非密置层 配位数为4
密置层 配位数为6
2、金属的三维堆积方式
①简单立方堆积 唯一金属——钋
高中化学选修3之知识讲解_金属晶体 离子晶体_提高
金属晶体离子晶体【学习目标】1、知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；能列举金属晶体的基本规程模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型；2、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；3、知道离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别；4、在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的，并了解研究晶体结构的基本方法；敢于质疑，勤于思索，形成独立思考的能力；养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。
【要点梳理】要点一、金属键【金属晶体与离子晶体#金属键】1、金属键与电子气理论：①金属键：金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同吸引自由电子而结合在一起。
金属键可看成是由许多金属离子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性。
在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合。
金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。
②电子气理论：描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。
该理论把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。
金属原子脱落下来的自由电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有金属阳离子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
由此可见，金属晶体跟原子晶体一样，是一种“巨分子”。
小结：要点诠释：金属晶体的一般性质及其结构根源由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子(或原子)排列很紧密，使金属具有很多共同的性质。
①状态：通常情况下，除Hg外都是固体；②有自由电子存在, 是良好的导体；③自由电子与金属离子碰撞传递热量，具有良好的传热性能；④自由电子能够吸收可见光并能随时放出, 使金属不透明, 且有光泽；⑤等径圆球的堆积使原子间容易滑动, 所以金属具有良好的延展性和可塑性；⑥金属间能“互溶”, 易形成合金。
人教版高中化学选修三3.3 金属晶体 讲课实用课件
在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围
62.个对球于相密切置，在层中在心三的维周空围间形成有几6种个最凹紧位密，堆将积其算方 为式第?一层。
第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对
准1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位)
，
12
6
3
54
12
6
3
54
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有 两种最紧密的堆积方式。
三. 金属晶体的原子堆积模型
思考行: 列对齐 四球一空 行列相错 三球一空
1.如(非果最配把紧位密金数排列是属)非4晶密体置中层的原子看成(最直紧密配径排位列相数)密是等置6的层球体,
把它们放置在平面上,有几种方式?
2.上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数(配 位数)分别是多少?哪一种放置方式对空间的利用 率较高?
二. 金属晶体
包括金属单质和 合金
1.概念：金属阳离子和自由电子之间通过金
属键结合而形成的晶体
2.构成微粒： 金属阳离子和自由电子
3.微粒间的相互作用： 金属键
4.具物有理良性好质钨的：常 的导温熔电下点，可性汞达、是三导千液多态热度性金刀、属切硬割钠延的，可金展铬以属性是用最小
熔沸点和硬度差别较大
金属 Li Na K Rb Cs Ca Sr
熔点∕K 454 371 337 312 302 1112 1042
沸点∕K 1620 1156 1047 961 951 1757 1657
影响金属键强弱的因素：
1.金属阳离子的半径： 离子半径越小，金属键越强
2.金属阳离子的电荷数： 离子的电荷数越多，金属键越强
原性越强 D.金属导电的实质是金属阳离子在外电场作用下的
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题.含答案解析
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性：晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的，规则的多面体外形。
对称性：晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性：沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
③溶质从溶液中析出。
3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
晶格能：1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
（4）分子晶体①分子间作用力越大，物质熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
（5）金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。
3-3金属晶体
属阳离子是固定不动的，而自由电子可自由移动，在外加 电场作用下可发生定向移动，因而金属晶体可以导电。 [答案] B
第三章 晶体结构与性质
[点评]
解答该题的关键是要明确金电子气”理论的实质，会用“电子气”理论来解释金 属的导电、导热及延展性等性质。
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
一、金属键
1．构成粒子：在金属单质的晶体中，原子之间以 ________ 相 互 结 合 ， 构 成 金 属 晶 体 的 粒 子 是 ________ 和 ________。 2．描述金属键本质的最简单理论是________理论。该 理论把金属键描述为金属原子脱落下来的________形成遍 布整块晶体的________，被所有原子所共用，从而把所有 金属原子维系在一起。
第三章 晶体结构与性质
第三节
金属晶体(共1课时)
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
1．了解金属键概念，能用“电子气”理论解释金属材
料的有关物理性质。 2．了解简单立方堆积、钾型、镁型、铜型等金属晶体 的原子堆积模型和晶胞，并比较它们的配位数、原子的空 间利用率、堆积方式和晶胞的区别。 3．了解金属晶体的有关晶胞的简单计算。 4．掌握金属晶体的性质。 5．了解混合晶体石墨的结构与性质。
“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数
均为________，空间利用率均为________。 六方最密堆积：按________方式堆积；面心立方最密 堆积：按________方式堆积。
第三章 晶体结构与性质
答案：
2021年高中化学 3.3金属晶体同步练习(含解析)新人教版选修3
2021年高中化学 3.3金属晶体同步练习（含解析）新人教版选修31.金属晶体的形成是因为晶体中存在( )A.脱落价电子后的金属离子间的相互作用B.金属原子间的相互作用C.脱落了价电子的金属离子与脱落的价电子间的相互作用D.金属原子与价电子间的相互作用解析:在金属晶体中,原子间以金属键相互结合,金属键的本质是金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而将所有金属原子维系在一起而形成金属晶体。
实际上也就是靠脱落下来的价电子与其中的金属离子间的相互作用而使它们结合在一起。
答案:C2.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.金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关解析:金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块金属的“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,故金属键无饱和性和方向性;金属键中的电子属于整块金属共用;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用,既存在金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用,也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用;金属的物理性质及固体形成都与金属键的强弱有关。
答案:B3.下列物质的熔沸点依次升高的是( )A.Na、Mg、AlB.Na、Rb、CsC.Mg、Na、KD.铝、硅铝合金、单晶硅解析:金属键的强弱与原子半径及价电子数有关,原子半径越小,价电子数越多,金属键越强,A、B、C中只有A组熔点依次升高;合金的熔点应比单组分都低,D错。
故选A。
答案:A4.不能用金属键理论解释的是( )A.导电性B.导热性C.延展性D.锈蚀性解析:金属键是金属阳离子与自由电子之间的静电作用,它决定了金属晶体的一些性质,可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等金属晶体的物理性质,但不能解释其化学性质,例如锈蚀性。
答案:D5.下列对各组物质性质的比较中,正确的是( )A.熔点:Li<Na<KB.导电性:Ag>Cu>Al>FeC.密度:Na>Mg>AlD.空间利用率:体心立方堆积<六方最密堆积<面心立方最密堆积解析:同主族的金属单质,原子序数越大,熔点越低,这是因为它们的价电子数相同,随着原子半径的增大,金属键逐渐减弱,所以A选项不对;Na、Mg、Al是同周期的金属单质,密度逐渐增大,故C项错误;不同堆积方式的金属晶体空间利用率分别是:简单立方堆积52%,体心立方堆积68%,六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%,因此D项错误;常用的金属导体中,导电性最好的是银,其次是铜,再次是铝、铁,所以B选项正确。
高中化学选修三3.3 金属晶体 实用配套课件
一、金属键
1、金属键
①定义
金属离子与自由电子之间强烈的相互作用
②本质 金属原子的价电子发生脱落， 形成金属阳离子和自由电子
电子气理论 无饱和性 自由电子被所有原子所共用 无方向性 从而把所有的金属原子维系在一起
2、金属晶体
金属离子与自由电子通过金属键结合 而成的晶体叫做金属晶体
构成金属晶体的粒子： 金属阳离子、自由电子 粒子间的作用力：金属键
堆积方式及性质小结
①简单立方堆积
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞
配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%
自由电子
+ 金属离子
金属原子
④金属的熔点、硬度 金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关
金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关
离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属 键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。
Na > K ; Mg < Al
二、金属晶体的原子堆积模型
1、几个概念
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等的微粒个数
③金属的延展性
金属离子和自由电子间相互作用没有方向性， 在外力作用下各原子层就会发生相对滑动， 但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金 属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠 之间润滑剂的作用
金属的延展性
++ + +++ + + ++ +
人教版高中化学选修3课件-金属晶体
知识点二
金属晶体的结构
1．金属晶体的原子堆积模型
2.晶胞中原子的空间利用率的计算方法 (1)以面心立方晶胞为例，求晶胞中原子的空间利用率
图乙是面心立方晶胞的结构剖面图，晶胞的面对角线为金 属原子半径的 4 倍。设金属原子的半径为 R，则晶胞的面对角线 为 4R，晶胞立方体的体积为(2 2R)3。每个面心立方晶胞中实际 含有 4 个金属原子，4 个金属原子的体积为 4×43πR3，因此晶胞 中原子的空间利用率为42×432πRR33×100%＝74%。
Hale Waihona Puke ①该晶胞“实际”拥有的铜原子是____4____个。
②该晶胞称为_____C___(填序号)。
A．立方晶胞
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 的相对原子质量为 64， 金属铜的密度为 ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为___ρ2_·5a_63__m_o_l_－_1(用
1金属晶体在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但 金属键并没有被破坏。
2金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。 3原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的 熔点就高于一般的原子晶体。 4分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低，如汞常温下 是液体，熔点很低。
1.晶体中有阳离子，一定有阴离子吗？反之， 晶体中有阴离子，一定有阳离子吗？
(4)颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光 由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子， 所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的 光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈 现银灰色以至银白色光泽，金属能反射照射到其表面的光而具 有光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排 列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰 色或黑色。
高中化学选修三第三章 第三节 金属晶体
金属晶体的原子堆积模型
1．二维空间模型 堆积方式 非密置层 密置层
图示
配位数
4 __
6 __
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，如Po。
(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)已知下列金属晶体：Ti、Po、K、Fe、Ag、Mg、Zn、Au 其堆积 方式为： Po ①简单立方堆积的是________________ ； K、Fe ②体心立方堆积的是________________ ； Mg、Zn、Ti ③六方最密堆积的是________________ ； Ag、Au 解析 ④面心立方最密堆积的是________________ 。
[特别提醒] 温度越高，金属的导电能力越弱。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在 ( × )
(2)金属阳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 (3)钙的熔、沸点低于钾 (4)温度越高，金属的导电性越好 (√ ) (× ) ( × )
)
解析：金属原子的半径越小，价电子数目越多，金属键就 越强，即金属阳离子与自由电子间的作用越强。Na、Mg、 Al 均位于第三周期，原子半径逐渐减小，价电子数目逐渐 增多，所以金属键逐渐增强，其中铝的金属键最强，钠的 金属键最弱，而钾和钠位于同一主族，且钾的半径比钠大， 钾的金属键比钠弱。 答案：C
金属键与金属晶体
人教版高中化学选修三_物质结构与性质_金属晶体的堆积方式 PPT
物质结构与性质
金属晶体的堆积方式
大家好
1
一、理论基础：
由于金属键没有方向性，每个金属原 子中的电子分布基本是球对称的，所以 可以把金属晶体看成是由直径相等的圆 球的三维空间堆积而成的。
二、金属堆积方式
（一）一维堆积
大家好
2
（二）二维堆积
I型
II 型
非密置层
密置层
行列对齐四球一 空 非最紧密排列
= 52.36%
(2r)3
大家好
16
（2）体心立方：在立方体顶 点的微粒为8个晶胞共享，处 于体心的金属原子全部属于 该晶胞。
微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
（3）六方晶胞：在六方体顶 点的微粒为6个晶胞共有，在 面心的为2个晶胞共有，在体 内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 大+家好2×1/2 + 3 = 6
17
（4）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个 晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
微粒数为： 8×1/8 + 6×1/2 = 4
空间利用率：
4×4лr3/3
= 74.05%
(2×1.414r)3大家好
18
2.配位数： 每个小球周围距离最近的小球数
简单立方堆积：
6
体心立方堆积：
8
六方紧密堆积：
12
面心立方紧密堆积： 12
6
3
54
各层均为密置层
于是每两层形成一个周期，即：AB、
AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。
大家好
7
(3)六方紧密堆积
A
B A
B A
大家好
高中化学选修三晶体结构与性质知识点汇总
晶体结构与性质一、晶体的常识1.晶体与非晶体晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体无（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序晶体呈现自范性的条件：晶体生长的速率适当得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等）③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法）2.晶胞--描述晶体结构的基本单元，即晶体中无限重复的部分一个晶胞平均占有的原子数=×晶胞顶角上的原子数+×晶胞棱上的原子+×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？eg：1.晶体具有各向异性。
如蓝晶（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。
晶体的各向异性主要表现在（）①硬度②导热性③导电性④光学性质A.①③B.②④C.①②③D.①②③④2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（）A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体一定是无色透明的固体C.非晶体无自范性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体3.下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？二、分子晶体与原子晶体1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体注意：a.构成分子晶体的粒子是分子b.分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间以分子间作用力结合①物理性质a.较低的熔、沸点b.较小的硬度c.一般都是绝缘体，熔融状态也不导电d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂，极性分子一般能溶于极性溶剂②典型的分子晶体a.非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等b.酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等c.部分非金属单质:：X2、O2、H2、S8、P4、C60d.部分非金属氧化物：CO2、SO2、NO2、N2O4、P4O6、P4O10等f.大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等③结构特征a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子）CO2晶体结构图b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例，可说明氢键具有方向性④笼状化合物--天然气水合物2.原子晶体--相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体注意：a.构成原子晶体的粒子是原子 b.原子间以较强的共价键相结合①物理性质a.熔点和沸点高b.硬度大c.一般不导电d.且难溶于一些常见的溶剂②常见的原子晶体a.某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等b.某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体c.某些氧化物：二氧化硅（ SiO2）晶体、Al2O3金刚石的晶体结构示意图二氧化硅的晶体结构示意图思考：1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体”，这种说法对吗？eg：1.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是（）A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.N2可用做保护气2.氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。
人教版高中化学选修3《3.3金属晶体》课件(ppt) -ppt课件
碳原子间存在共价键和金属键，层与层 之间存在范德华力
石墨属于哪类晶体？
石墨为混合键型晶体
资
金属之最
料
熔点最低的金属是-------- 汞
熔点最高的金属是-------- 钨
密度最小的金属是-------- 锂
密度最大的金属是-------- 锇
硬度最小的金属是-------- 铯
（2）成键微粒：金属阳离子和自由电子。存在于金属
单质和合金中。 （3）特征：自由电子可以在整块金属中自由移动，因此 金属键没有方向性和饱和性。
（4）金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键 越强。
常温下，绝大多数金属单质 和合金都是金属晶体，但汞 除外，因汞在常温下呈液态。 金属晶体的熔沸点差别较大。
镁型
铜型
镁型
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层每一
个球，于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆 积方式。
下图是镁型紧密堆积的前视图
A
12
6
3
B
54
A
B A
120°
配位数： 12 空间占有率： 74% 每个晶胞含原子数：2
铜型
12
6
3
54
12
6
3
2.金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体
熔化时破坏的作用力：金属键
金属阳离子半径越小， 所带电荷数越多，金 属键越强，熔沸点越 高，硬度越大。
“有阳离子而无阴离子” 是金属独有的特性。
（1）.组成粒子：金属阳离子和自由电子
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是什么?
提示:(1)简单立方堆积,金属钋(Po)采用这种堆积方式;(2)体心立
方堆积,如碱金属。
ห้องสมุดไป่ตู้
3.金属晶体的密置层在三维空间有哪两种堆积方式?典型代表是
什么?
提示:(1)六方最密堆积,如镁,按“ABABABAB……”的方式堆积;
(2)面心立方最密堆积,如铜,按“ABCABCABC……”的方式堆积。
空间利用率 配位数
晶胞
六方最 密 密堆积
Mg、Zn、Ti 74%
12
置
层
面心立方 最密堆积
Cu、Ag、Au 74%
12
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
(3)金属晶体熔点的比较。 一般来说,金属晶体中的金属阳离子所带电荷越多,离子半径越 小,金属键越强,金属的熔点越高。 ①同周期金属单质,从左到右,其熔点逐渐升高,例如熔点大 小:Na<Mg<Al。 ②同主族金属单质,从上到下,其熔点逐渐降低,例如熔点大 小:Li>Na>K。
答案:B 规律方法点拨金属键与分子间作用力相似,没有方向性与饱和性, 金属键的强弱影响金属的物理性质。
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
成功体验1下列有关金属键的叙述错误的是 ( ) A.金属键不同于共价键,没有饱和性和方向性 B.金属键中的电子属于整块金属,具有流动性 C.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 D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关 解析:金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作 用,包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质,如导 电性、导热性和延展性等。 答案:C
1.什么是“电子气理论”?
提示:“电子气理论”的内容为金属原子脱落下来的价电子形成遍
布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而把所有的金属原子
维系在一起。
2.金属原子是通过何种键型形成的晶体?有哪些优良性质?
提示:金属原子通过金属键形成的晶体叫金属晶体。其具有优良
的导电性、导热性和延展性。
3.用电子气理论解释为什么金属具有优良的延展性、导电性和
第三节 金属晶体
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学习目标
核心素养脉络
1.知道金属键的含义,
能用金属键理论即“电
子气”理论解释金属的
物理性质,提高知识的
运用能力
2.通过模型理解金属
晶体的基本堆积模型
3.了解金属晶体性质
的一般特点,在此基础
上进一步体会金属晶
体类型与性质的关系
课前预习案 新知导学
阅读思考
自主检测
任务一、阅读教材第73页“金属键”,回答下列问题:
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
(2)“电子气理论”对金属性质的解释。 ①金属的导电性。 在金属晶体中,充满着带负电荷的“电子气”,“电子气”的运动是没 有方向的,但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动,从而形 成电流,所以金属容易导电,如下图所示:
课堂探究案 答疑解惑
重点难点探究 重要考向探究
密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为
②金属的导热性。 金属容易导热,是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金 属原子频繁碰撞,从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分, 使整块金属达到相同的温度。 ③金属的延展性。 当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动, 但不会改变原来的排列方式,弥漫在金属原子间的“电子气”可以起 到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所以在各原子层之间发生相 对滑动以后,仍可保持这种相互作用,因而即使在外力作用下发生 形变,也不易断裂,因此,金属都有良好的延展性。如下图所示:
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
2.金属晶体的常见原子堆积模型及熔点的比较 (1)有关原子堆积模型的几个重要概念。 ①最密堆积。 微粒间的作用力使微粒间尽可能地相互接近,使它们占有最小空 间。 ②空间利用率。 空间被晶格质点占据的百分数。用来表示最密堆积的程度。 ③配位数。 在最密堆积中,一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目称 为配位数。
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
考向一 金属键与金属物理性质间的关系 【例题1】 下列关于金属键的叙述不正确的是( ) A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间 的强烈相互作用,其实质与离子键类似,也是一种电性作用 B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相 互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性 C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用, 故金属键无方向性和饱和性 D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由 运动
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解析:镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金 属铝的金属键弱,熔点和硬度都小;从Li到Cs,离子的半径是逐渐增 大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔点和硬度都逐渐减小;因铝 离子的半径小而所带电荷多,使金属铝比金属钠的金属键强,所以 金属铝比金属钠的熔点和硬度都大;因镁离子的半径小而所带电荷 与钙离子相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁比金属 钙的熔点高、硬度大。 答案:C
12 3 4
1.下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。仔细观察并用该理 论解释金属导电的原因是( )
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A.金属能导电是因为含有金属阳离子 B.金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 C.金属能导电是因为含有电子且无规则运动 D.金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用 解析:电子气理论可以很好地解释金属的一些现象,如金属的导电、 导热、延展性等。金属中含有金属阳离子和自由电子,在外加电场 的作用下,自由电子定向移动,从而形成电流。 答案:B
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重点难点探究 重要考向探究
探究问题 1.影响金属键强弱的因素有哪些?金属键的强弱对物质的物理性 质有何影响? 提示:金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径 越小,离子所带的电荷越多,则金属键越强,金属的熔点越高、硬度 越大。 2.电子气理论可解释金属的哪些物理性质? 提示:导电性、导热性和延展性。 3.金属晶体有几种堆积方式?金属堆积的空间利用率大小关系如 何? 提示:简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方 最密堆积。 空间利用率:面心立方最密堆积=六方最密堆积>体心立方堆积> 简单立方堆积。
重点难点探究 重要考向探究
课堂探究案 答疑解惑
解析:从基本构成粒子的性质来看,金属键与离子键的实质类似, 都属于电性作用,特征都是无方向性和饱和性。自由电子是由金属 原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属 的所有阳离子所共用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处, 但二者又有明显的区别,如金属键无方向性和饱和性等。
①简单立方堆积的是 ;
②体心立方堆积的是 ;
③六方最密堆积的是 ;
④面心立方最密堆积的是 。
(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
D.具有固定的熔点 答案:(1)①Po ②Na、K、Fe ③Mg、Zn ④Cu、Au (2)C
B.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
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
答案:B
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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。 其中堆积方式为:
12 3 4
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2.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低 和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离 子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是
() A.金属镁的熔点大于金属铝 B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐增大的 C.金属铝的硬度大于金属钠 D.金属镁的硬度小于金属钙
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重点难点探究 重要考向探究
考向二 金属晶体的堆积模型及熔点的比较 【例题2】 下列说法正确的是( ) A.金属钙的熔点低于金属钾的熔点 B.如果金属晶体失去自由电子,金属晶体将不复存在 C.金属晶体中Fe、Ag等为面心立方最密堆积 D.金属晶体中W、Ti等为体心立方堆积 解析:Ca原子的半径小于K原子,且Ca的价电子数大于K原子,所以 Ca的金属键强于K,因此Ca的熔点高于K;金属晶体失去电子被氧化, 金属将变成金属阳离子,晶体将不复存在;Ag为面心立方最密堆 积,Fe和W为体心立方堆积,Ti为六方最密堆积。 答案:B 规律方法点拨金属晶体中粒子的堆积方式不一定相同,Au、Ag、 Cu等属于面心立方最密堆积,Na、K、Cr、W等属于体心立方堆 积,Mg、Zn、Ti等属于六方最密堆积。
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3.下列有关金属的说法不正确的是( ) A.金属的导电性、导热性和延展性都与自由电子有关 B.六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高 C.钠晶胞结构如下图,钠晶胞中每个钠原子的配位数为6
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D.温度升高,金属的导电性将变小 解析:从钠晶胞结构可知,钠为体心立方结构,每个钠原子的配位数 是8。 答案:C
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1.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
答案:D
2.在常温常压下,下列物质属于金属晶体的是( )
A.铂 B.汞 C.石英 D.金刚石
答案:A
3.下列关于金属及金属键的说法正确的是( )