最新高中化学-高二化学金属晶体3 精品

借助实物模型、计算机软件模拟、视频等多种直观手段，
充分发挥学生搭建分子结构、晶体结构模型等活动的作用， 降低教学内容的抽象性，促进学生对相关内容的理解和认识。
选用学生熟悉的生活现象、实验事实，以及科学研究和
工业生产中的相关案例作为素材，激发学生的学习兴趣，帮 助学生建立结构与性质之间的联系，发展“宏观辨识与微观探 析”的化学学科核心素养。
第三节 金属晶体
海南侨中
第三章 【教学提示】 ——新课标44页
2.学习活动建议
（1）实验及探究活动：模拟利用X射线衍射研
究物质微观结构的方法；
（2）调查与交流讨论：交流讨论模型在探索物
质结构中的作用；收集20世纪科学家在物质结
构探索方面的有关资料：走访科研机构，了解
物质结构研究的现代技术和先进成果。
第三节 金属晶体
海南侨中
第三章 【教学提示】 ——新课标43页
1.教学策略 有效利用化学史的素材，帮助学生认识科学
理论会随着技术手段的进步和实验证据的丰富而 发展，通过设计角色扮演等活动引导学生理解科 学理论发展过程中的争论，从而增进对科学本质 的理解。
选取与现实生活与科学前沿密切相关的案例， 促使学生认识研究物质结构的价值。通过查阅文 献、听专家讲座、观看化学影视资料等多种途径 开展教学，开阔学生的视野，激发学生探索物质 结构奥秘的热情。
第三节 金属晶体
海南侨中
3－3 金属晶体
第三节 金属晶体
海南侨中
3－3 【内容要求】
2.1 微粒间的相互作用——新课标39页 知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
2.4 晶体和聚集状态——新课标40页 借助金属晶体模型认识晶体的结构特点。
知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶 体是普遍存在的。

10 、年轻是我们唯一拥有权利去编织梦想的时光。 7 、面对短暂的人生，我们知道不得不努力抓住眼前的每一刻、每一瞬，坦诚而认真的生活，以渺小的生命、有限的时间，多看看这美好的世 界，把生命的足迹留在每一天自己的生活里。
2 、于千万人之中，遇见你所遇见的人;于千万年之中，时间的无涯荒野里，没有早一步，也没有晚一步，刚巧赶上了。 10 、年轻是我们唯一拥有权利去编织梦想的时光。 1、世界青睐有雄心壮志的人。成功所依靠的惟一条件就是思考。当你的思维以最高速度运转时，乐观欢快的情绪就会充斥全身。没有人能在 消极的思维火光中做好一件事。一个人最完美的作品都是在充满愉快、乐观、深情的状态下完成的。
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、钙的熔、沸点低于钾
D、温度越高，金属的导电性越好
一、金属晶体的原子堆积模型
1、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。
1、金属原子在二维平面上有二种排列方式
非密置层 配位数=4
密置层 配位数=6
配位数：在晶体中一个原子或离子周围最邻近 的原子或离子 (一般指相切) 数目。
2、 金属晶体的原子在三维空间堆积方式
思考与交流 金属晶体可以看成金属原子
在三维空间中堆积而成.那么,非密置层和密置 层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不 同方式堆积时金属晶体的配位数、空间利用 率、晶胞的区别。
3
Vcell
a3
(
4r 3
)3
64r 3 33
Po
Vatoms Vcell
3 68.02%
8
配位数 空间利用率

高二化学选修3第三章知识点
晶体的结构与性质是高二化学选修3的知识点，你都掌握了吗?接下来店铺为你整理了高二化学选修3第三章知识点，一起来看看吧。

高二化学选修3第三章知识点：常识
高二化学选修3第三章知识点：四种晶体的比较
2.晶体熔、沸点高低的比较方法
(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。

(4)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、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，其熔、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。

高二化学选修3第三章知识点：几种典型的晶体模型。

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。

33
石墨
石墨为什么很软？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？
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（大π键），故熔沸点很高。
34
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子， 可以在整个碳原子的平面上运动，但是电 子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所 以石墨能导电，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。
8
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，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之后，仍可保 持这种相互作用，因而即使在外力作用下， 发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延 展性。
＝2 2r，则晶胞立方体的体积为(2 2r)3，每个面心立方晶胞中实际
含有四个金属原子，四个金属原子的体积为 4×43πr3，因此晶胞中
原子空间占有率为[(4×43πr3)/(2 2r)3]×100%＝74积方式 晶胞类型 空间利 配位数 用率
实例
简单立 简单立方 方堆积
水溶液或 熔融状态下
金属晶体
晶体状态
导电粒子 自由移动的离子 自由电子 7
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论2】金属为什么易导热？
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。
金属容易导热，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到温度低 的部分，从而使整块金属达到相同的温度。

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。
【总结】金属晶体的结构与性质的关系
导电性
导热性
金属离 自由电子在外加 自由电子与
子和自 电场的作用下发 金属离子碰 由电子 生定向移动 撞传递热量
延展性
晶体中各原子 层相对滑动仍 保持相互作用
金属晶体的一般性质及其结构根源
【思考1】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递 减，试用金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同）， 从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金 属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而 递减。 【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。
金属晶体课件人教版高中化学选修三
金属晶体
金属原子 自由电子
金属晶体课件人教版高中化学选修三
金属晶体课件人教版高中化学选修三
一、金属键
2.金属键 金属离子和自由电子之间的强烈的相互 作用叫做金属键。
①成键微粒：金属阳离子、自由电子 ②成键本质：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 ④金属键的影响因素： 金属阳离子半径越小，所带电荷数越多（价电子 数越多），金属键越强。
（3）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 子发生碰撞，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。
金属晶体课件人教版高中化学选修三

人 教 版 化 学
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：

B．
C．
D.
谢谢大家~
A
ABAB堆积方式，形成六方
紧密堆积，即镁型堆积。
配位数 12 。 ( 同层 6 ，上下层各 3 。 )
①六方最密堆积〔Mg型 Mg Zn Ti采用这种堆积方式〕
12 2 74％
②面心立方最密堆积(Cu型)
A
12
C
6
3
54
B
A
每三层形成一个周期，即
ABCABC堆积方式，形成面心
C
立方紧密堆积，即铜型堆积。
规律：金属阳离子所带电荷〔价电子数〕越多，金属阳离子半径 越小，金属键越强。
金属键越强，金属晶体熔沸点越高。
Li>Na>K
比较熔沸点：Li、Na、K ; Na、Mg、Al
Na<Mg<Al
3、电子气理论对金属的物理性质的解释
①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方向性，但是在外加电场的条件下，自由 电子的定向运动形成电流，所以，金属容易导电，不同的金属 导电能力不同，导电性最强的三种金属是Ag,Cu,Al.
B
配位数 12 。
A
( 同层 6 ， 上下层各 3 )
②面心立方最密堆积(Cu型 Cu Ag Au采用这种堆积方式 )
2a ═ 4r
12 4 74％
金属晶体的4种堆积方式比较
Po(钋) 非密置 层
K Na Fe
Mg Zn Ti
非密置 层
密置层
Cu Ag 密置层 Au
棱上2
6
球
体对角 线3球
8
三棱柱 12 的中心
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻(一般指相切) 的微粒个数。

6
Po
8
Na、K、Fe
12 Mg、Zn、Ti
12 Cu、Ag、Au
33
金属晶体的原子堆积模型
2021/5/9
4
金属晶体的原子堆积模型
平面上金属原子紧密排列的两种方式
2
1
3
4
配位数为4
2021/5/9
23
1
4
65
配位数为6
5
金属晶体的原子堆积模型
4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。
2021/5/9
6
金属晶体的原子堆积模型
3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一种： △ 见“ ” 另一种： ▽ 见“ ”
上下层各4
6 7 2 3
2021/5/9
17
金属晶体的原子堆积模型
③体心立方晶胞平均占有的原子数目：
1 8
×8
+
1
=
2
2021/5/9
18
金属晶体的原子堆积模型
活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式
将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再 一层一层地堆积起来（至少堆4层），使相邻 层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？
第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。
第四层同第一层。
前视图
每三层形成一个周期地紧密堆积。
A
2 13 64
5
2 13 64
5
C
B
2
13 A
64 5
C
B
A
2021/5/9
23
金属晶体的原子堆积模型
俯视图：
ABAB…堆积方式
2021/5/9
ABCABC…堆积方式

【解析】选C。金刚石中1 mol 碳原子实际占有2 mol共价键， 二氧化硅中1 mol硅原子实际占有4 mol共价键，而石墨中， 1 mol 碳原子实际占有1.5个共价键，所以个数比为4∶8∶3。
1.影响金属键强弱的因素 (1)金属阳离子所带电荷越多、 离子半径越小，金属键越强。 (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， 金属键越强，熔点就相应越 高，硬度也越大。
2.金属固体的导电原理不同于电解质溶液的导电原理
导电 粒子
导电 实质
影响 因素
金属导电
(2)石墨是原子晶体吗？ 提示：石墨晶体不是原子晶体，而是原子晶体与分子晶体之间 的一种过渡型晶体。 2.石墨晶体的性质 (1)为什么石墨质地较软，可作润滑剂、铅笔芯？ 提示：石墨晶体是层状结构，层间没有化学键相连，是靠范德 华力维系的，而范德华力很弱，使石墨具有质软滑腻的性质。 因此石墨又具有分子晶体的一些性质。
石墨与金刚石的比较
晶体类型 构成微粒 微粒间的作用力
碳原子的杂化方式 碳原子成键数
金刚石 _原__子__晶__体__
碳原子 _C_—__C_共__价__键___
_s_p_3杂化 _4_
石墨
_混__合__晶__体__
碳原子 _C_—__C_共__价__键__和 _分__子__间__作__用_力___
六元环、不共面
熔点比金刚_还__高__ , 质_软__、滑腻、_易__导 电
六元环、共面
【典题训练】 1 mol的金刚石、二氧化硅、石墨三种物质含有的共价键数之 比是( ) A.1∶3∶1 B.1∶1∶5 C.4∶8∶3 D.4∶4∶3 【解题指南】解答本题注意两个方面： (1)明确三种物质中原子的成键情况； (2)转化为求物质中1 mol中心原子的成键情况。

NA
NA
2a = 4 r
a= 4r 2
晶胞体积V= a3 32r3 2
晶胞密度 =
晶胞质量 晶胞体积
=
2M 8NAr3
a a
aa a
【小试牛刀】金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方 式，下列说C法中正确的是（ ） A．图a为非密置层，配位数为6 B．图b为密置层，配位数为4
C．图a在三堆空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积 D．图b在三维空间里堆积仅得简单立方堆积
俯视图
A B A B A 正视图
①配位数 12 同层 6，上下层各 3
1
2
7
8
6
9
3
5
4
10 11 12
②晶胞拥有的原子数
1 6
×12
+
1 2
×2
+3
=6
③空间利用率 74%
典型代表：镁、锌、钛
（2）面心立方最密堆积（ABCABCABC……） 前视图
2 13 64
5
2 13 64
5
第三层“心对空”
4、下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是 （D）
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键 无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键 有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大， 范德华力越大
D．氢键不是化学键，而是分子间的一种作用力，所以氢键只 存在于分子与分子之间
晶胞体积V= a3=8r3
M
晶胞密度ρ=
晶胞质量 晶 胞 体 积
1 N
8r 3
A
M 8r 3 N A

12/9/2021
第十九页，共三十九页。
栏目导航
1．下列关于金属晶体的原子堆积模型的说法不正确的是( ) A．金属原子在二维平面里放置有非密置层和密置层两种方式，配位 数分别是 4 和 6 B．金属原子在三维空间里有 4 种堆积方式，其中简单立方堆积方式 被大多数金属所采取
12/9/2021
第二十页，共三十九页。
12/9/2021
第三十二页，共三十九页。
栏目导航
D [金刚石中碳原子为 sp3 杂化，石墨烯中碳原子为 sp2 杂化，A 项 正确；金刚石、石墨、C60 和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，它们互 为同素异形体，B 项正确；碳元素的同素异形体完全燃烧的产物都是 CO2， C 项正确；C60 是分子晶体，石墨是混合晶体，D 项错误。]
12/9/2021
第二十四页，共三十九页。
栏目导航
3．金属钠晶体为体心立方晶胞(
)，晶胞的边长为 a。假定金
属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠
原子的半径 r 为( )
a
3a
3a
A.2
B. 4
C. 2
D．2a
12/9/2021
第二十五页，共三十九页。
栏目导航
B [如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面，可得如图所示的结 构，其中 AB 为晶胞的边长，BC 为晶胞的面对角线，AC 为晶胞的体对角 线。根据立方体的特点可知：BC＝ 2a，结合 AB2＋BC2＝AC2 得：r＝ 43a。]
堆积
积
12/9/2021
第十页，共三十九页。
栏目导航
三、混合晶体——石墨晶体 1．结构特点——层状结构 (1)同层内，碳原子采用 sp2 杂化，以共价键相结合形成平面六元并 环结构。所有碳原子 p 轨道平行且相互重叠，p 轨道中的电子可在整个碳 原子平面中运动。 (2)层与层之间以范德华力相结合。 2．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键 ，又有金属键 和范德华力， 属于混合晶体 。