高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第一单元第2课时金属晶体学案苏教选修3Word文档格式.docx
- 文档编号:15882509
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:221.09KB
高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第一单元第2课时金属晶体学案苏教选修3Word文档格式.docx
《高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第一单元第2课时金属晶体学案苏教选修3Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第一单元第2课时金属晶体学案苏教选修3Word文档格式.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占1/3。
[归纳总结]
1.晶体是由无数个晶胞堆积得到的。
知道晶胞的大小和形状以及晶胞中粒子的种类、数目和粒子所处的空间位置,就可以认识整个晶体的结构。
2.晶胞中微粒个数的计算,其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。
不同形状的晶胞,情况不同。
[活学活用]
1.现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心,乙中a处于晶胞的中心),可推知:
甲晶胞中x与y的个数比是__________,乙晶胞中a与b的个数比是__________,丙晶胞中有________个c离子,有________个d离子。
答案 4∶3 1∶1 4 4
解析 处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有,位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有,位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有,位于立方体面上的微粒为2个立方体共有,所以x∶y=1∶6×
=4∶3;
a∶b=1∶8×
=1∶1;
丙晶胞中c离子为12×
+1=4(个),d离子为8×
+6×
=4(个)。
2.如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式,图中○—X、●—Y、⊗—Z。
其对应的化学式不正确的是( )
答案 B
解析 A图中X、Y原(离)子的位置、数目完全等同,化学式XY正确;
B图化学式应为XY,错误;
C图中X的数目:
4×
+1=
,Y的数目:
=
,化学式X3Y正确;
D图中X的数目:
8×
=1,Y的数目:
6×
=3,Z位于内部,数目为1,化学式XY3Z正确。
二 金属晶体中金属原子的堆积方式
1.金属原子在二维平面中放置的两种方式
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。
把它们放置在平面上(即二维空间里),可有两种方式——非密置层和密置层(如下图所示)。
(1)晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数。
分析上图非密置层的配位数是4,密置层的配位数是6。
(2)密置层放置时,平面的利用率比非密置层的要高。
2.金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型
(1)简单立方堆积
将非密置层球心对球心地垂直向上排列,这样一层一层地在三维空间里堆积,就得到简单立方堆积(如下图所示)。
金属晶体的堆积方式——简单立方堆积
这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体,每个晶胞含一个原子,这种堆积方式的空间利用率为52%,配位数为6,这种堆积方式的空间利用率太低,只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。
(2)体心立方堆积
非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中,并使非密置层的原子稍稍分离,每层均照此堆积,如下图所示。
碱金属和铁原子等都属于此类堆积方式。
金属晶体的堆积方式——体心立方堆积
这种堆积方式可以划出立方晶胞,空间利用率比简单立方堆积高得多,达到68%,每个球与上、下两层的各4个球相邻接,故配位数为8。
(3)六方堆积和面心立方堆积
密置层的原子按体心立方堆积的方式堆积,会得到两种基本堆积方式——六方堆积和面心立方堆积。
这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积,配位数均为12,空间利用率均为74%,但所得晶胞的形式不同(如下图所示)。
六方堆积 面心立方堆积
金属晶体的两种最密堆积方式——六方堆积和面心
立方堆积
六方堆积如下图所示,重复周期为两层,按ABABABAB……的方式堆积。
由于在这种排列方式中可划出密排六方晶胞,故称此排列为六方堆积。
由此堆积可知,同一层上每个球与同层中周围6个球相接触,同时又与上下两层中各3个球相接触,故每个球与周围12个球相接触,所以其配位数是12。
原子的空间利用率最大。
Mg、Zn、Ti都是采用这种堆积方式。
面心立方堆积如上图所示,按ABCABCABC……的方式堆积。
将第一密置层记作A,第二层记作B,B层的球对准A层中的三角形空隙位置,第三层记作C,C层的球对准B层的空隙,同时应对准A层中的三角形空隙(即C层球不对准A层球)。
以后各层分别重复A、B、C层排列,这种排列方式三层为一周期,记为ABCABCABC……由于在这种排列中可以划出面心立方晶胞,故称这种堆积方式为面心立方堆积。
Cu、Ag、Au等均采用此类堆积方式。
1.堆积原理
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。
这是因为在金属晶体中,金属键没有方向性和饱和性,因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围,并以密堆积方式降低体系的能量,使晶体变得比较稳定。
2.常见的堆积模型
堆积模型
采纳这种堆积
的典型代表
晶胞
配
位
数
空间
利用
率
每个晶胞
所含原子数
非密
置层
简单
立方
堆积
Po(钋)
6
52%
1
体心立
方堆积
Na、K、Fe
8
68%
2
密
置
层
六方
Mg、Zn、Ti
12
74%
面心立
Cu、Ag、Au
4
3.金属晶体堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间的原因是( )
A.金属原子的价电子数少
B.金属晶体中有“自由电子”
C.金属原子的原子半径大
D.金属键没有饱和性和方向性
答案 D
解析 这是因为分别借助于没有方向性的金属键形成的金属晶体的结构中,都趋向于使原子吸引尽可能多的其他原子分布于周围,并以密堆积的方式降低体系的能量,使晶体变得比较稳定。
4.
关于钾型晶体(如右图所示)的结构的叙述中正确的是( )
A.是密置层的一种堆积方式
B.晶胞是六棱柱
C.每个晶胞内含2个原子
D.每个晶胞内含6个原子
答案 C
解析 钾型晶体的晶胞为立方体,是非密置层的一种堆积方式,其中有8个顶点原子和1个体心原子,晶胞内含有8×
+1=2个原子,选项C正确。
当堂检测
1.下列不属于晶体的特点的是( )
A.一定有固定的几何外形
B.一定有各向异性
C.一定有固定的熔点
D.一定是无色透明的固体
解析 本题主要考查晶体的特征:
①规则的几何外形,②具有各向异性,③有固定的熔点,④X射线衍射实验,故A、B、C三项均正确;
有些晶体带有颜色,如常见的硫酸铜晶体,呈蓝色,故D项错误。
2.下列性质中可证明某单质属于金属晶体的是( )
A.有金属光泽
B.具有较高熔点
C.熔融态不导电
D.固态导电且延展性好
解析 硅晶体具有金属光泽和较高熔点,但不属于金属晶体;
金属晶体熔融态导电,固态也导电,并具有良好的延展性。
3.下列有关金属晶体的说法中正确的是( )
A.常温下都是晶体
B.最外层电子数少于3个的都是金属
C.任何状态下都有延展性
D.都能导电、传热
解析 Hg常温下是液态,不是晶体,A项错误;
H、He最外层电子数都少于3个,但它们不是金属,B项错误;
金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质,在液态时,由于金属具有流动性,不具备延展性,所以C项也是错误的;
金属晶体中存在自由电子,能够导电、传热,因此D项是正确的。
4.下列金属的晶体结构类型都属于面心立方堆积的是( )
A.Li、Na、Mg、CaB.Li、Na、K、Rb
C.Pb、Ag、Cu、AuD.Be、Mg、Cu、Zn
5.下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图,它是一种体心立方结构。
实验测得金属钨的密度为19.30g·
cm-3,钨的相对原子质量是183.9。
假设金属钨原子为等径刚性球,试完成下列问题:
(1)每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。
(3)计算钨的原子半径r(提示:
只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。
答案
(1)2
(2)3.16×
10-8cm
(3)1.37×
解析
(1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。
(2)应用基本关系式:
=V
,先求出晶胞的体积,然后根据V=a3计算晶胞的边长。
40分钟课时作业
[基础过关]
一、晶胞及其微粒数目的确定
1.下列有关晶胞的叙述,正确的是( )
A.晶胞的结构是晶体的结构
B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞
D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
解析 由晶胞的定义可知A选项错误;
相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同,不同晶体中晶胞的大小和形状不一定相同,B选项错误;
晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有,不专属于某个晶胞,C选项错误;
知道晶胞的组成,利用“均摊法”,即可推知晶体的组成,D选项正确。
2.如图
,石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为( )
A.2B.3
C.4D.6
答案 A
解析 据均摊法,从图中可知,每个顶点上的碳原子为三个正六边形共有,因而每个正六边形占有的碳原子数目为6×
=2。
3.MCl晶体具有立方体结构,
其晶胞结构如图所示,在该晶体中,每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+的个数共有( )
A.6个B.8个
C.12个D.16个
解析 根据MCl的晶胞结构可以看出每个M+的正上、正下、左、右、前、后各有一个M+与之距离相等且最近,故每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有6个。
二、晶体化学式的确定方法
4.已知X、Y、Z
三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A.ZXY3B.ZX2Y6
C.ZX4Y8D.ZX8Y12
解析 由晶胞可知X占据8个顶点,属于该晶胞的X=8×
=1;
Y占据12条棱的中间,属于该晶胞的Y=12×
=3;
Z占据该晶胞的体心,属于该晶胞的Z=1。
故该化合物的化学式为ZXY3。
5.已知
某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为( )
A.XYZ
B.X2Y4Z
C.XY4Z
D.X4Y2Z
解析 该晶体的晶胞是正方
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中化学 专题 微粒 间作 用力 物质 性质 第一 单元 课时 金属 晶体学 案苏教 选修
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.bdocx.com/doc/15882509.html