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專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 【教材內(nèi)容分析】 在必修2中，學(xué)生已初步了解了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律、離子鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力等微粒間作用力的知識(shí)，又初步了解了離子晶體、分子晶體和原子晶體等結(jié)構(gòu)知識(shí)。本專題內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)必修2和從原子、分子水平上認(rèn)識(shí)物質(zhì)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，以微粒之間不同的作用力為線索，側(cè)重研究不同類型物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)，使學(xué)生能更深層次上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。本專題分四個(gè)單元介紹微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。第一單元的內(nèi)容首先從介紹金屬鍵入手，對(duì)金屬的特性作出了解釋，又介紹了影響金屬鍵的主要因素；并在金屬鍵的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單介紹了金屬晶體中晶胞的幾種常見的堆積模型以及有關(guān)晶胞的計(jì)算；最后又拓展了合金的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生對(duì)金屬晶體有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)。第二單元通過(guò)復(fù)習(xí)鈉與氯形成氯化鈉的過(guò)程，使學(xué)生理解離子鍵的形成過(guò)程和特點(diǎn)；晶格能與離子型化合物的物理性質(zhì)的關(guān)系以及有關(guān)晶胞的計(jì)算；最后拓展了離子晶體中陰、陽(yáng)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系。使學(xué)生對(duì)于離子晶體有一個(gè)較全面的了解。第三單元通過(guò)對(duì)氫分子的形成過(guò)程的分析，使學(xué)生理解共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征；以氮分子、乙烯等共價(jià)型物質(zhì)為例介紹共價(jià)鍵的類型；共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱的關(guān)系；原子晶體的性質(zhì)與鍵能的內(nèi)在聯(lián)系。第四單元介紹范德華力、氫鍵的形成，以及范德華力、氫鍵對(duì)分子晶體性質(zhì)的影響。通過(guò)本專題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，也可使學(xué)生進(jìn)一步深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)識(shí)。 【課時(shí)分配】 第一單元 3課時(shí) 第二單元 3課時(shí) 【教案設(shè)計(jì)】 第一單元 金屬鍵 金屬晶體 【知識(shí)與技能】 1．通過(guò)聯(lián)系金屬實(shí)物，復(fù)習(xí)金屬的一些物理共性，使學(xué)生理解金屬鍵的概念，初步學(xué)會(huì)用金屬鍵知識(shí)解釋金屬的物理性質(zhì) 2． 理解金屬晶體的概念、構(gòu)成及物理性質(zhì)特征；了解金屬晶體中晶胞的堆積方式，掌握有關(guān)晶胞的計(jì)算方法。 【過(guò)程與方法】1。通過(guò)多媒體動(dòng)畫來(lái)展示金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性，使學(xué)生理解金屬鍵與金屬性質(zhì)的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生的想象力和從微觀到宏觀的認(rèn)識(shí)方法。 2．通過(guò)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)示意圖和晶體模型的觀察認(rèn)識(shí)，教會(huì)學(xué)生研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、空間想象力，提高思維的全面性、嚴(yán)密性。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】能夠利用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)從微觀角度解釋金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛。 本單元重點(diǎn)： 金屬晶體與離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)的角度分析兩種晶體的某些物理性質(zhì)進(jìn)行了解。 本單元難點(diǎn)： 金屬晶體與離子晶體的空間堆積方式。 2019-2020年高中化學(xué)《金屬晶體》教案6 新人教版選修3 【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】 【引入】同學(xué)們我們的世界是五彩繽紛的，是什么組成了我們的世界呢？ 學(xué)生回答：物質(zhì) 講述：對(duì)！我們的自然世界是有物質(zhì)組成的，翻開我們的化學(xué)課本的最后一頁(yè)我們可以看到一張化學(xué)元素周期表，不論冬天美麗的雪花，公路上漂亮的汽車。包括你自己的身體都是有這些元素的一種或幾種構(gòu)成的。那么我們現(xiàn)在就來(lái)認(rèn)識(shí)一下占周期表中大多數(shù)的金屬。 【板書】3-1-1 金屬鍵與金屬特性 大家都知道晶體有固定的幾何外形、有確定的熔點(diǎn)，水、干冰等都屬于分子晶體，靠范德華力結(jié)合在一起，金剛石、金剛砂等都是原子晶體，靠共價(jià)鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？ 【展示】幾種金屬的應(yīng)用的圖片，有金屬導(dǎo)線(銅或鋁)、鐵絲、鍍銅金屬片等，并將鐵絲隨意彎曲，引導(dǎo)觀察銅的金屬光澤。敘述應(yīng)用部分包括電工架設(shè)金屬高壓電線，家用鐵鍋炒菜，鍛壓機(jī)把鋼錠壓成鋼板等。 【討論】請(qǐng)一位同學(xué)歸納，其他同學(xué)補(bǔ)充。 1、金屬有哪些物理共性？ 2、金屬原子的外層電子結(jié)構(gòu)、原子半徑和電離能？金屬單質(zhì)中金屬原子之間怎樣結(jié)合的？ 【板書】一、金屬共同的物理性質(zhì) 容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。 二、金屬鍵 【動(dòng)畫演示并講解】金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽(yáng)離子和自由電子，陽(yáng)離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。金屬晶體的組成粒子：金屬陽(yáng)離子和自由電子。金屬離子通過(guò)吸引自由電子聯(lián)系在一起, 形成金屬晶體.經(jīng)典的金屬鍵理論把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來(lái)的大量自由電子，金屬原子則“浸泡”在“自由電子”的“海洋”之中?！〗饘冁I的形象說(shuō)法: “失去電子的金屬離子浸在自由電子的海洋中”. 金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個(gè)晶體的離域化學(xué)鍵。這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性， 【板書】 1．構(gòu)成微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子 2．金屬鍵：金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的較強(qiáng)的相互作用 3、成鍵特征：自由電子被許多金屬離子所共有；無(wú)方向性、飽和性 【板書】三、金屬鍵對(duì)金屬通性的解釋 【學(xué)生分組討論】如何應(yīng)用金屬鍵理論來(lái)解釋金屬的特性？請(qǐng)一位同學(xué)歸納，其他同學(xué)補(bǔ)充。 【板書】1．金屬導(dǎo)電性的解釋 在金屬晶體中，充滿著自由電子，而自由電子的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。 【強(qiáng)調(diào)】：金屬受熱后，金屬晶體中離子的振動(dòng)加劇，阻礙著自由電子的運(yùn)動(dòng)。所以溫度升高導(dǎo)電性下降。 2. 金屬導(dǎo)熱性的解釋 金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。 3．金屬延展性的解釋 當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。 4、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色 由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。 【問題解決】 1．金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在 A.金屬離子間的相互作用 B．金屬原子間的相互作用 C.金屬離子與自由電子間的相互作用 D.金屬原子與自由電子間的相互作用 2．金屬能導(dǎo)電的原因是 A.金屬晶體中金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用較弱 B．金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) C．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) D．金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子 3、下列敘述正確的是（ ） A.任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子 B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵 C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵 D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵 【設(shè)問】我們知道，不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度、硬度、熔點(diǎn)等又表現(xiàn)出很大差別。有的金屬軟如蠟，有的硬如鋼；有的金屬熔點(diǎn)低，有的熔點(diǎn)高，金屬的這些性質(zhì)與金屬鍵有沒有關(guān)系？ 【投影】課本P29表3-1 【學(xué)生分組討論】根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，總結(jié)影響金屬鍵的因素。 【板書】四。金屬的熔、沸點(diǎn)、硬度與金屬鍵的關(guān)系 1．原子化熱：1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。 【講解】金屬鍵無(wú)方向性, 無(wú)固定的鍵能, 金屬鍵的強(qiáng)弱和自由電子的多少有關(guān), 也和離子半徑、電子層結(jié)構(gòu)等其它許多因素有關(guān), 很復(fù)雜. 金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱等來(lái)衡量. 金屬原子化熱是指 1mol 金屬變成氣態(tài)原子所需要的熱量. 金屬原子化熱數(shù)值小時(shí), 其熔點(diǎn)低, 質(zhì)地軟; 反之, 則熔點(diǎn)高, 硬度大. 【板書】2、影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素：原子半徑、單位體積的自由電子的數(shù)目等 一般：金屬元素的原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高。 【說(shuō)明】：不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度、硬度、熔點(diǎn)等又表現(xiàn)出很大差別。這與金屬原子本身、晶體中原子的排列方式等因素有關(guān)。 【問題解決】3、試比較下列金屬熔點(diǎn)的高低和硬度大小。 （1）Na Mg Al （2）Li Na K Rb Cs （3）K Ca 4、為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低？ 決定 【課堂小結(jié)】 結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 金屬鍵 金屬內(nèi)部的特殊結(jié)構(gòu) 金屬的物理共性 金屬陽(yáng)離子 自由電子 原子化熱 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 金屬陽(yáng)離子半徑、自由電子數(shù) 熔沸點(diǎn)高低、硬度大小 【課后閱讀材料】 1．超導(dǎo)體——一類急待開發(fā)的材料 一般說(shuō)來(lái)，金屬是電的良好導(dǎo)體(汞的很差)。 1911年荷蘭物理學(xué)家H昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4 K(即—269、)時(shí)汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有幾種金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。 2．金屬的物理性質(zhì)由于金屬晶體中存在大量的自由電子和金屬離子(或原子)排列很緊密，使金屬具有很多共同的性質(zhì)。 (1)狀態(tài)：通常情況下，除Hg外都是固體。 (2)金屬光澤：多數(shù)金屬具有光澤。但除Mg、Al、 Cu、Au在粉末狀態(tài)有光澤外，其他金屬在塊狀時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。 (3)易導(dǎo)電、導(dǎo)熱：由于金屬晶體中自由電子的運(yùn)動(dòng)，使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。 (4)延展性 (5)熔點(diǎn)及硬度：由金屬晶體中金屬離子跟自由電子間的作用強(qiáng)弱決定。金屬除有共同的物理性質(zhì)外，還具有各自的特性。 ①顏色：絕大多數(shù)金屬都是銀白色，有少數(shù)金屬具有顏色。如Au金黃色Cu紫紅色Cs銀白略帶金色。 ②密度：與原子半徑、原子相對(duì)質(zhì)量、晶體質(zhì)點(diǎn)排列的緊密程度有關(guān)。最重的為鋨(Os)鉑(Pt)最輕的為鋰(Li) ③熔點(diǎn)：最高的為鎢(W)，最低的為汞(Hg)，Cs，為28．4℃　Ca為30℃ ④硬度：最硬的金屬為鉻(Cr)，最軟的金屬為鉀 (K)，鈉(Na)，銫(Cs)等，可用小刀切割。 ⑤導(dǎo)電性：導(dǎo)電性能強(qiáng)的為銀(Ag)，金(Au)，銅 (Cu)等。導(dǎo)電性能差的為汞(Hg) ⑥延展性：延展性最好的為金(Au)，Al 【課后練習(xí)】1.下列敘述中，可以肯定是一種主族金屬元素的是 A．原子最外層有3個(gè)電子的一種金屬 B．熔點(diǎn)低于100℃的一種金屬 C．次外電子層上有8個(gè)電子的一種金屬 D．除最外層，原子的其他電子層電子數(shù)目均達(dá)飽和的一種金屬 2.金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中主要存在 A．金屬離子之間的相互作用 B．金屬原子之間的作用 C．金屬離子與自由電子間的相互作用 D．金屬原子與自由電子間的相互作用 3. 金屬的下列性質(zhì)中與金屬晶體結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的是 　A．導(dǎo)電性 B．化學(xué)反應(yīng)中易失去電子　C．延展性 D．硬度 4.在金屬晶體中，自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞，可以用此來(lái)解釋的金屬的物理性質(zhì)是 A．延展性 B．導(dǎo)電性 C．導(dǎo)熱性 D．硬度 5.金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是 A．易導(dǎo)電 B．易導(dǎo)熱 C．有延展性 D．易銹蝕 6. 試比較下列金屬熔點(diǎn)的高低，并解釋之。 （1）Na、Mg、Al （2）Li、Na、K、Rb、Cs （第二課時(shí)） 【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】 【引入】展示：雪花、石英、食鹽、鋁的晶體結(jié)構(gòu)圖， 大多數(shù)的金屬及其合金也是晶體，具有規(guī)則的幾何外形。 【閱讀】課本P30 化學(xué)史話：人類對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。 【板書】一、晶體與非晶體 晶體:具有規(guī)則幾何外形的固體 非晶體:沒有規(guī)則幾何外形的固體 二、晶體的特性 1、有規(guī)則的幾何外形 2、有固定的熔沸點(diǎn) 3、各向異性(強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等） 三、 晶體的分類(依據(jù)：構(gòu)成晶體的粒子種類及粒子之間的作用) 分為：金屬晶體、離子晶體、原子晶體、分子晶體、混合晶體。 【板書】3-1-2 金屬晶體 一、金屬晶體的密堆積結(jié)構(gòu) 【展示】 鈉晶體的堆積方式，講解晶胞的概念。 【板書】1、晶胞：金屬晶體中能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位 【講解】晶體的結(jié)構(gòu)是晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。晶胞與晶體的關(guān)系如同磚塊與墻的關(guān)系。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規(guī)律的。 【展示】金屬晶體的原子平面堆積模型 （a）非密置層 （b）密置層 【設(shè)問】哪種排列方式圓球周圍剩余空隙最小？ 【投影并講解】金屬晶體中離子是以緊密堆積的形式存在的. 下面的剛性球模型來(lái)討論堆積方式. 　　在一個(gè)層中，最緊密的堆積方式是，一個(gè)球與周圍 6 個(gè)球相切，在中心的周圍形成 6 個(gè)凹位，將其算為第一層. 　　第二層: 對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1, 3, 5 位 (若對(duì)準(zhǔn)2, 4, 6 位, 其情形是一樣的). 　 　　關(guān)鍵是第三層, 對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō), 可以有兩種最緊密的堆積方式: 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球, 于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 ABAB 堆積方式，形成六方緊密堆積, 配位數(shù) 12 (同層 6, 上下各 3). 此種六方緊密堆積的前視圖: 　 　另一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的 2, 4, 6 位, 不同于 AB 兩層的位置,這是 C 層. 第四層再排 A, 于是形成 ABCABC 三層一個(gè)周期. 得到面心立方堆積, 配位數(shù) 12. 　這兩種堆積都是最緊密堆積, 空間利用率為 74.05%. 　　還有一種空間利用率稍低的堆積方式, 立方體心堆積: 立方體 8 個(gè)頂點(diǎn)上的球互不相切, 但均與體心位置上的球相切. 配位數(shù) 8, 空間利用率為 68.02% 【板書】2.金屬晶體的常見的三種堆積方式： (1)六方堆積. 如鎂、鋅、鈦等 (2) )面心立方堆積。如金、銀、銅、鋁等 (3)體心立方堆積。如鈉、鉀、鉻、鎢 （4）簡(jiǎn)單立方堆積。如釙等 二、金屬晶體中晶胞粒子數(shù)的計(jì)算 【引導(dǎo)】學(xué)生觀察右圖立方體晶胞，并思考晶胞 中原子的計(jì)算方法：討論后，請(qǐng)學(xué)生回答。 【板書】1、立方體晶胞中原子的計(jì)算方法 （1）頂端原子一般只計(jì)算 1/8 棱邊原子一般只計(jì)算 1/4 面上原子一般只計(jì)算 1/2 內(nèi)部原子一般計(jì)算成 1 （2）晶胞內(nèi)含的原子數(shù)=a*1/8+b*1/4+c*1/2+d a位于頂點(diǎn)的原子或離子數(shù)； b為位于棱邊的原子或離子數(shù)； c為位于面上的原子或離子數(shù)； d為位于晶胞內(nèi)的原子或離子數(shù) 鈉晶體的晶胞 【思考】 右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)， 則晶胞中的原子數(shù)是 2、若如右圖六棱柱狀晶胞，頂端原子一般只計(jì)算 1/6 棱邊原子一般只計(jì)算 1/3 面上原子一般只計(jì)算 1/2 內(nèi)部原子一般計(jì)算成 1 若此晶胞所有原子相同，則此晶胞中含 6 個(gè)原子。 能力訓(xùn)練：1、 在金屬晶體中最常見的三種堆積方式有：（1）配位數(shù)為8的 堆積，（2）配位數(shù)為 的立方面心堆積，（3）配位數(shù)為 的 堆積。其中 和 空間相等， 以ABAB方式堆積， 以ABCABC方式堆積，就的堆積層來(lái)看，二者的區(qū)別是在第 層。 2、1183 K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1183 K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。 （1）在1183 K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為______個(gè)；在1183 K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為___________； （2）純鐵晶體在晶型轉(zhuǎn)變前后，二者基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)之比為（1183 K以下與1183K以上之比）___________。 （3）轉(zhuǎn)變溫度前后兩者的密度比（1183 K以下與1183 K以上之比）______。 【過(guò)渡】我們學(xué)習(xí)了金屬晶體中金屬原子的緊密堆積的方式，知道盡管原子盡可能多地緊密堆積，但原子與原子之間還存在著一定的空隙，于是人們就想能否在金屬中加入其他的金屬或非金屬，以填入原金屬的空隙中。 【播放】我國(guó)古代很早就掌握了合金的制造和加工技術(shù)的畫面。 【板書】三、合金 1、合金：是指一種金屬與另一種（或幾種）金屬或非金屬經(jīng)過(guò)熔合而得到的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。 【講述】例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認(rèn)為是具有金屬特性的多種元素的混合物。 【板書】2、性質(zhì)：合金在硬度、彈性、強(qiáng)度、熔點(diǎn)等許多性能方面都優(yōu)于純金屬。 【講解】合金的某些性質(zhì)比純金屬更優(yōu)越，例如鐵易生銹，而在普通鋼中加入約15%的鉻和約0.5%的鎳形成的不銹鋼；金屬鋁很軟，而一定比例的鋁、銅、鎂熔合而成的硬鋁。具有較大的硬度。當(dāng)原子半徑較小的H、B、C、N等非金屬元素與金屬元素形成合金時(shí)，非金屬元素的原子滲入金屬晶體的空隙中，這類合金一般具有較高的熔點(diǎn)和較大的硬度。當(dāng)電負(fù)性和原子半徑相差不大的兩種金屬元素形成的合金，一種金屬原子將占據(jù)另一種金屬原子的晶體結(jié)構(gòu)中的位置，從而使形成的合金的強(qiáng)度和硬度比組成它的金屬的強(qiáng)度和硬度都要大。因此合金的性質(zhì)主要決定于它的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與成分金屬的性質(zhì)，各成分用量之比及制備合金時(shí)的條件有密切的關(guān)系。特別是溫度的控制，對(duì)結(jié)構(gòu)有很大的影響。 3、合金的分類：（1）．以某種金屬作基質(zhì)，摻入適量其他金屬或非金屬的合金，稱為某基質(zhì)的合金。如鋼，是以鐵為基質(zhì)的鐵合金。 練習(xí)：請(qǐng)你寫出五種以上的合金名稱______,_________, _________, _________, ________。 （2）．在金屬晶體的不同空隙中適度填入一定量的其他金屬或非金屬所形成的合金，稱為金屬間充化合物。許多金屬間充化合物具有低密度，高強(qiáng)度以及高溫力學(xué)性能和抗氧化性能的優(yōu)異特點(diǎn)，被視為新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。金屬間充化合物主要用于航天、航空、汽車和化工工業(yè)。 思考：你認(rèn)為金屬間充化合物與高溫結(jié)構(gòu)陶瓷相比，優(yōu)越性體現(xiàn)在什么方面？ 能力訓(xùn)練：2 1、合金有許多特點(diǎn),如鈉-鉀合金(含鉀50%-80%)為液體,而鈉鉀的單質(zhì)均為固體，據(jù)此推測(cè)生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點(diǎn)最低的是 ( ) A.生鐵 B.純鐵 C.碳 D.無(wú)法確定 2、下列鐵及鐵的合金中，最易生銹的是（ ） A、生鐵 B、純鐵 C、 鎳鉻鋼 D、鋼 簡(jiǎn)單立方堆積 非密置層 三種立方堆積 【課堂小結(jié)】 體心立方堆積 1、金屬晶體中原子的堆積方式 面心立方堆積 密置層 三種最常見堆積方式 六方密堆積 2、晶體中晶胞粒子數(shù)的計(jì)算 （1）立方堆積 體心：1 面心:1/2 頂點(diǎn):1/8 棱邊:1/4 3、合金 【課后練習(xí)】 鈉晶體的晶胞 1．金屬鈉晶體為體心立方晶格（如圖），實(shí)驗(yàn)測(cè)得鈉的密度為ρ（gcm-3）。已知鈉的相對(duì)原子質(zhì)量為a，阿伏加德羅常數(shù)為NA（mol-1），假定金屬鈉原子為等徑的剛性球且處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r（cm）為 （ ） A． B． C． D． 2．?dāng)M晶(quasicrystal)是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是xx年之前發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一，具有合金的某些優(yōu)良物理性能。有關(guān)這種擬晶的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A．Al65Cu23Fe12的硬度比金屬Al、Cu、Fe都大 B．Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價(jià)均可視作零 C．Al65Cu23Fe12不可用作長(zhǎng)期浸泡在海水中的材料 D．1mol Al65Cu23Fe12溶于過(guò)量的硝酸時(shí)共失去265mol電子 3、硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄，如圖所示， ○鎂原子，位于定點(diǎn)和上下兩個(gè)面心 ●硼原子，位于六棱柱的內(nèi)部 則該化合物的化學(xué)式可表示為 A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2 4．納米材料的表面微粒數(shù)占微粒總數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某納米顆粒中粒子分布類似于硼鎂化合物，其結(jié)構(gòu)如上圖所示，則這種納米顆粒的表面微粒數(shù)占總微粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)為 A．22％ B． 70％ C．66.7％ D． 33.3％ 5、某固體僅由一種元素組成，其密度為5.0g.cm-3,用X射線研究該固體的結(jié)構(gòu)時(shí),得知在邊長(zhǎng)為10-7cm的立方體中含有20個(gè)原子,則此元素的相對(duì)原子質(zhì)量最接近于下列數(shù)據(jù)中的( ) A、32 B、120 C、150 D、180 6.現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞（如圖2-8所示），可推知：甲晶體中A與B的離子個(gè)數(shù)比為 ；乙晶體的化學(xué)式為 ；丙晶體的化學(xué)式為______；丁晶體的化學(xué)式為______。 7．金晶體的最小重復(fù)單元（也稱晶胞）是面心立方體，即在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)金原子，各個(gè)面的中心有一個(gè)金原子，每個(gè)金原子被相鄰的晶胞所共用（如圖）。金原子的直徑為d cm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。 （1）金晶體每個(gè)晶胞中含有________個(gè)金原子。 （2）欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定_______________。 （3）一個(gè)晶胞的體積是多少？（4）金晶體的密度是多少？ 8．晶體是質(zhì)點(diǎn)（分子、離子、或原子）在空間有規(guī)則地排列的，具有整齊外形，以多面體出現(xiàn)的固體物質(zhì)。在空間里無(wú)限地周期性的重復(fù)能成為晶體的具有代表性的最小單元，稱為晶胞。一種Al－Fe合金的立體晶胞如圖所示。 Fe Al（四條體對(duì)角線的處） ⑴確定該合金的化學(xué)式____________。 ⑵若晶胞的邊長(zhǎng)＝a nm，計(jì)算此合金的___________g/cm3。 ⑶取一定質(zhì)量的該合金粉末溶于足量的稀NaOH溶液中， 待反應(yīng)完全停止后得到氣體6.72L。過(guò)濾，將殘?jiān)谜麴s水 洗凈后，取其質(zhì)量的十分之一，投入100mL一定濃度的稀硝酸中，恰好完全反應(yīng)，共收集到氣體0.672L。（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）①計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量濃度。 ②最終所得溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度（假設(shè)溶液體積仍為100mL）。 （7）．⑴Fe2Al （2分） ⑵或 ⑶①3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 根據(jù)鐵和稀硝酸的反應(yīng)，不管鐵被氧化到什么價(jià)態(tài)，均有 n(HNO3)＝4 n(NO)＝4＝0.12mol c(HNO3)＝＝1.2mol/L ②2Al＋2NaOH＋H2O＝2NaAlO2＋3H2↑ 開始所取合金中n(Al)＝n(H2)＝＝0.2 mol ）