人教版化學(xué)選修三《金屬晶體》習(xí)題課課件（40頁(yè)）

1、 第三節(jié)金屬晶體第三節(jié)金屬晶體 第二課時(shí)第二課時(shí)重點(diǎn)重點(diǎn): 金屬晶體的四種堆積模型及簡(jiǎn)單計(jì)算金屬晶體的四種堆積模型及簡(jiǎn)單計(jì)算1 1、下列生活中的問(wèn)題，不能用金屬鍵知、下列生活中的問(wèn)題，不能用金屬鍵知識(shí)解釋的是識(shí)解釋的是 （ ） A A、用鐵制品做炊具、用鐵制品做炊具 B B、用金屬鋁制成導(dǎo)線、用金屬鋁制成導(dǎo)線 C C、用鉑金做首飾、用鉑金做首飾 D D、鐵易生銹、鐵易生銹D D回顧練習(xí)回顧練習(xí)回顧練習(xí)回顧練習(xí)2 2、下列物質(zhì)中含有金屬鍵的是、下列物質(zhì)中含有金屬鍵的是 ( )( )A A、金屬鋁、金屬鋁 B B、合金、合金C C、NaOHNaOH D D、NHNH4 4ClClABAB3 3、金

2、屬鍵的強(qiáng)弱與金屬、金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價(jià)電子數(shù)價(jià)電子數(shù)的多少有的多少有關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽(yáng)離關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽(yáng)離子的子的半徑大小半徑大小也有關(guān)，金屬陽(yáng)離子的半徑越也有關(guān)，金屬陽(yáng)離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點(diǎn)逐大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點(diǎn)逐漸升高的是漸升高的是 （ ）A A、Li Na K BLi Na K B、Na Mg AlNa Mg AlC C、Li Be Mg DLi Be Mg D、Li Na MgLi Na MgB B回顧練習(xí)回顧練習(xí)回顧練習(xí)回顧練習(xí)4 4、下列有關(guān)金屬晶體敘述正確的是（、下列有關(guān)金屬晶體敘述正確的是（ ）A

3、A、常溫下金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在、常溫下金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B B、金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，、金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失在一定外力作用下，不因形變而消失C C、鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀、鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D D、溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好、溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好B B三、金屬晶體的原子堆積模型三、金屬晶體的原子堆積模型 由于金屬鍵沒(méi)有方向性，每個(gè)金屬由于金屬鍵沒(méi)有方向性，每個(gè)金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ的，所原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而

4、成的。圓球的三維空間堆積而成的。1、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)：2 2、二維堆積、二維堆積I I 型型II II 型型行列對(duì)齊四球一行列對(duì)齊四球一空空 非最緊密排列非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列空最緊密排列密置層密置層非密置層非密置層3 3、三維堆積、三維堆積密置層密置層非密置層非密置層（1 1）. .簡(jiǎn)單立方堆積：簡(jiǎn)單立方堆積：4、金屬晶體基本構(gòu)型、金屬晶體基本構(gòu)型 非最緊密堆積，空間利用率低（非最緊密堆積，空間利用率低（52%52%）配位數(shù)是配位數(shù)是 個(gè)個(gè).只有金屬（只有金屬（PoPo）采取這種堆積方式）采取這種堆積方式（2 2）鉀型）鉀型-體心立方堆積體心立方堆積： 這種

5、堆積晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞每這種堆積晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞每個(gè)晶胞含個(gè)晶胞含 個(gè)原子，空間利用率不高個(gè)原子，空間利用率不高（68%68%），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為 ，許多金屬（如許多金屬（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。12345678金屬晶體的兩種最密堆積方式金屬晶體的兩種最密堆積方式鎂型和銅型鎂型和銅型（3 3）鎂型和銅型）鎂型和銅型鎂型鎂型銅型銅型123456123456鎂型鎂型123456123456123456銅型銅型123456 下圖是鎂型緊密堆積的前視圖下圖是鎂型緊密堆積的前視圖ABABA123

6、456123456此種立方緊密堆積的前視圖此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC 第四層再排第四層再排 A，于是形于是形成成 ABC ABC 三層一個(gè)周三層一個(gè)周期。期。 得到面心立方堆積得到面心立方堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 。( 同層同層 6， 上下層各上下層各 3 ) 下圖是銅型型緊密堆積的前視圖下圖是銅型型緊密堆積的前視圖ACBACBA鎂型（立方緊密堆積）鎂型（立方緊密堆積）123456789101112 這種堆積晶胞空間利用率高（這種堆積晶胞空間利用率高（74%74%），屬于），屬于最密置層堆集，配位數(shù)為最密置層堆集，配位數(shù)為 ，許多金屬（如許多金屬（如MgMg、ZnZn、TiTi等

7、）等）采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。1200平行六面體平行六面體銅型銅型123456BCA邊長(zhǎng)邊長(zhǎng) = 2 r= 2 r面對(duì)角線面對(duì)角線 = 4r= 4r密置層密置層2 2四、金屬晶體中有關(guān)計(jì)算四、金屬晶體中有關(guān)計(jì)算1.晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算(1)簡(jiǎn)單立方：在立方體頂點(diǎn)的微簡(jiǎn)單立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為粒為8個(gè)晶胞共享，個(gè)晶胞共享，空間利用率：空間利用率：(2r)(2r)3 34 4r r3 3/3/3= 52.36%= 52.36%微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 = 1（2）體心立方：在立方體頂）體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，處個(gè)晶胞共享，處于體心的

8、金屬原子全部屬于于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。該晶胞。微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 + 1 = 2空間利用率：空間利用率：體心立方堆積體心立方堆積配位數(shù)：配位數(shù)：8 （3）平行六面體晶胞：在六）平行六面體晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。胞。微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：2 個(gè)個(gè) （4）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。個(gè)晶胞共有。微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 + 61/2 = 4 空間利用率：空間利用率：(2(21.414r)1.4

9、14r)3 34 44 4r r3 3/3/3= 74.05%= 74.05%2.配位數(shù)：配位數(shù)：每個(gè)小球周圍距離最近的小球數(shù)每個(gè)小球周圍距離最近的小球數(shù)簡(jiǎn)單立方堆積：簡(jiǎn)單立方堆積：體心立方堆積：體心立方堆積：六方緊密堆積：六方緊密堆積：面心立方緊密堆積：面心立方緊密堆積：681212堆積方式 晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方面心立方最密堆積最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡(jiǎn)單立簡(jiǎn)單立方堆積方堆積體心立方體心立方密堆積密堆積六方最六方最密堆積密堆積面心立方面心立方六方六方體心立方體心立方簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、

10、FePo 例、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，例、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為銅的相對(duì)原子質(zhì)量為63.54，密度為，密度為8.936g/cm3，試求試求（1）圖中正方形邊長(zhǎng)）圖中正方形邊長(zhǎng) a，（2）銅的金屬半徑）銅的金屬半徑 raarrorr提示：提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：在金屬晶體中最常見(jiàn)的三種堆積方式有：在金屬晶體中最常見(jiàn)的三種堆積方式有：（1）配位數(shù)為）配位數(shù)為8的的 堆積，堆積，（2）配位數(shù)為）配位數(shù)為 的是立方面心堆積，（的是立方面心堆積，（3）配位數(shù)為配位數(shù)為 的的 堆積。其中以堆積。其中以ABAB方式堆積的方式堆積的

11、 和以和以ABCABC方式堆積方式堆積的的 空間利用率相等，就的堆空間利用率相等，就的堆積層來(lái)看，二者的區(qū)別是在積層來(lái)看，二者的區(qū)別是在第第 層。層。 能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練立方體心立方體心121212六方密堆積六方密堆積立方面心堆積立方面心堆積六方密堆積六方密堆積三（1）石墨為什么很軟？）石墨為什么很軟？混合型晶體混合型晶體石墨石墨（2）石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？）石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。 石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵

12、，故熔沸點(diǎn)很高。之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故熔沸點(diǎn)很高。 所以，石墨稱為混合型晶體。所以，石墨稱為混合型晶體。石墨晶體結(jié)構(gòu)模型石墨晶體結(jié)構(gòu)模型石墨晶體結(jié)構(gòu)俯視圖石墨晶體結(jié)構(gòu)俯視圖8 8、右圖是石墨的晶體示意圖，試思考、右圖是石墨的晶體示意圖，試思考回答下列問(wèn)題回答下列問(wèn)題（1 1）石墨晶體是正六邊形的層狀結(jié)構(gòu)）石墨晶體是正六邊形的層狀結(jié)構(gòu), ,在同一層中，每個(gè)碳原子形成幾個(gè)共價(jià)鍵？在同一層中，每個(gè)碳原子形成幾個(gè)共價(jià)鍵？鍵角是多大？鍵角是多大？（2 2）同一層中，平均擁有的碳原子數(shù)與共）同一層中，平均擁有的碳原子數(shù)與共價(jià)鍵的數(shù)目比是多少？?jī)r(jià)鍵的數(shù)目比是多少？（3 3）石墨是一種質(zhì)軟的物質(zhì)，可作潤(rùn)滑劑，）石墨是一種質(zhì)軟的物質(zhì)，可作潤(rùn)滑劑，但它的熔點(diǎn)比金剛石還高。但它的熔點(diǎn)比金剛石還高。試從結(jié)構(gòu)上解釋試從結(jié)構(gòu)上解釋用它與粘土混合制鉛筆芯用它與粘土混合制鉛筆芯可作電極可作電極熔點(diǎn)比金剛石高熔點(diǎn)比金剛石高（4 4）已知）已知2525、101kPa101kPa下，石墨、金剛石燃燒的下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為熱化學(xué)方程式分別為: :C(C(石墨石墨)+O)+O2 2(g) = CO(g) = CO2 2(g)(g)；H H=-393.51kJ=-393.51kJmolmol-1-1C(C(金剛石金剛石)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(