高中 化学 选择性必修2 第三章 晶体结构与性质《第三节 第1课时 金属晶体与离子晶体》教学设计.docxVIP

第三节金属晶体与离子晶体

第1课时金属晶体与离子晶体

[课程标准]1.能借助金属晶体和离子晶体等模型认识晶体的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。2.能结合金属晶体和离子晶体的实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。

任务一金属键和金属晶体

材料：科学家利用增材制造(俗称3D打印)，成功开发了一种超强、高延展性、超轻的钛基合金。通过在3D打印过程中控制激光功率和扫描速度等参数，成功地以可控的方式创造了新合金中元素的不均匀成分。

问题1：合金属于什么晶体？构成粒子是什么？

问题2：合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大，原因是什么？

问题3：试用“电子气理论”解释为什么金属具有良好的延展性、导电性和导热性？

问题4：合金的熔点与相应的成分金属的熔点有何关系？

问题5：根据规律判断下列金属的熔点高低？

①Li、Na、K、Rb、Cs②Na、Mg、Al

提示：问题1：金属晶体；构成粒子为金属阳离子和自由电子。

问题2：合金与纯金属相比，增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大。

问题3：①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，但原来的排列方式不变，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，并且电子气没有被破坏，所以金属有良好的延展性；

②金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性；

③电子气中的自由电子在热的作用下运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。

问题4：合金的熔点一般低于任何一种成分金属的熔点。

问题5：LiNaKRbCs，NaMgAl。金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷数决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越大，熔点就越高。

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”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。

(2)成键微粒是金属阳离子和自由电子。

(3)含金属键的物质：金属单质及其合金。

2．金属键的特征

金属键无方向性和饱和性。

晶体中的电子不专属于某几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中产生所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。

3．金属键强弱的影响因素

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。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。

4．金属键对金属性质的影响

(1)金属键越强，金属熔、沸点越高。

(2)金属键越强，金属硬度越大。

(3)金属键越强，金属越难失电子，一般金属性越弱，如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。

(4)金属键越强，金属原子的电离能越大。

5．金属晶体

(1)金属晶体是原子间通过金属键形成的一类晶体。金属晶体常温下除汞外都是固体。

(2)性质：优良的导电性、导热性和延展性。

(3)用电子气理论解释金属的性质

1．正误判断，错误的说明原因。

(1)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。

答案：错误，金属晶体的熔点有的高，有的低。

(2)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。

答案：正确。

(3)金属晶体除了纯金属还有大量合金。

答案：正确。

2．回答下列问题：

(1)试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。

(2)金属键可以看成是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，和共价键类似。金属键有饱和性和方向性吗？

答案：(1)Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。

(2)没有。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，故金属键没有方向性和饱和性。

归纳总结

1.金属晶体熔点的变化规律

金属晶体熔点差别较大，一般熔、沸点较高，但有部分熔点较低，如Cs、Hg等。汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9℃)，而钨的熔点高达3000℃以上。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属离子与自由电子的作用力强度不同。

2．常见金属晶体的三种结构形式

结构形式

面心立方最密堆积A1

体心立方密堆积A2

六方最密堆积A3

结构示意图

配位数

12

8

12

实例

Ca、Al、Cu、

Ag、Au、Pd、Pt

Li、Na、K、

Ba、W、Fe

Mg、Zn、Ti

任务二离子晶体

材料1：已知MgO、NaCl、CsCl、CaCO3、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH4))eq\s\do7(2)SO4、CuSO4·5H2O、eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Cu\b