金属晶体学年高中化学选修

第三节金属晶体阅读思考自主检测任务一、阅读教材第73页“金属键”,回答下列问题:1什么是“电子气理论”提示:“电子气理论”的内容为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。2金属原子是通过何种键型形成的晶体有哪些优良性质提示:金属原子通过金属键形成的晶体叫金属晶体。其具有优良的导电性、导热性和延展性。3用电子气理论解释为什么金属具有优良的延展性、导电性和导热性提示: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,但排列方式不变,金属离子与自由电子形成的金属键没有被破坏,所以金属具有良好的延展性。2在外加电场的作用下,金属晶体中的自由电子做定向移动形成电流,呈现良好的导电性。3电子气在运动时经常与金属离子碰撞,从而引起两者能量的交换。阅读思考自主检测任务二、阅读教材第73~75页“金属晶体的原子堆积模型”,回答下列问题:1金属原子在二维平面里放置得到几种方式配位数分别为多少名称是什么提示:金属原子在二维平面里放置得到两种方式。配位数分别为4和6,分别称为非密置层和密置层。2金属晶体非密置层在三维空间有哪两种堆积方式其典型代表是什么提示:1简单立方堆积,金属钋Po采用这种堆积方式;2体心立方堆积,如碱金属。3金属晶体的密置层在三维空间有哪两种堆积方式典型代表是什么提示:1六方最密堆积,如镁,按“ABABABAB……”的方式堆积;2面心立方最密堆积,如铜,按“ABCABCABC……”的方式堆积。阅读思考自主检测1金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是A易导电 B易导热C有延展性 D易锈蚀答案:D2在常温常压下,下列物质属于金属晶体的是A铂 B汞 C石英 D金刚石答案:A3下列关于金属及金属键的说法正确的是A金属键具有方向性和饱和性B金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用C金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光答案:B阅读思考自主检测4结合金属晶体的结构和性质,回答以下问题:1已知下列金属晶体:Na、g、n、Au。其中堆积方式为:①简单立方堆积的是;

②体心立方堆积的是;

③六方最密堆积的是;

④面心立方最密堆积的是。

2根据下列叙述,判断一定为金属晶体的是。

A由分子间作用力形成,熔点很低B由共价键结合形成网状晶体,熔点很高C固体有良好的导电性、导热性和延展性D具有固定的熔点答案:1①g、n④Cu、Au2C重点难点探究重要考向探究探究问题1影响金属键强弱的因素有哪些金属键的强弱对物质的物理性质有何影响提示:金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径越小,离子所带的电荷越多,则金属键越强,金属的熔点越高、硬度越大。2电子气理论可解释金属的哪些物理性质提示:导电性、导热性和延展性。3金属晶体有几种堆积方式金属堆积的空间利用率大小关系如何提示:简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。空间利用率:面心立方最密堆积=六方最密堆积>体心立方堆积>简单立方堆积。重点难点探究重要考向探究知识点拨1金属键1金属键的特征及影响因素。①金属键的特征。金属键没有饱和性和方向性,金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于整个固体金属。②金属键的影响因素。金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说,金属阳离子所带电荷越多,阳离子半径越小,金属键就越强。重点难点探究重要考向探究2“电子气理论”对金属性质的解释。①金属的导电性。在金属晶体中,充满着带负电荷的“电子气”,“电子气”的运动是没有方向的,但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动,从而形成电流,所以金属容易导电,如下图所示:重点难点探究重要考向探究②金属的导热性。金属容易导热,是由于“电子气”中的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,使整块金属达到相同的温度。③金属的延展性。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以后,仍可保持这种相互作用,因而即使在外力作用下发生形变,也不易断裂,因此,金属都有良好的延展性。如下图所示:重点难点探究重要考向探究2金属晶体的常见原子堆积模型及熔点的比较1有关原子堆积模型的几个重要概念。①最密堆积。微粒间的作用力使微粒间尽可能地相互接近,使它们占有最小空间。②空间利用率。空间被晶格质点占据的百分数。用来表示最密堆积的程度。③配位数。在最密堆积中,一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目称为配位数。重点难点探究重要考向探究2金属晶体的四种堆积模型对比。重点难点探究重要考向探究重点难点探究重要考向探究3金属晶体熔点的比较。一般来说,金属晶体中的金属阳离子所带电荷越多,离子半径越小,金属键越强,金属的熔点越高。①同周期金属单质,从左到右,其熔点逐渐升高,例如熔点大小:Na<Mg<Al。②同主族金属单质,从上到下,其熔点逐渐降低,例如熔点大小:Li>Na>。重点难点探究重要考向探究考向一金属键与金属物理性质间的关系【例题1】下列关于金属键的叙述不正确的是A金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间的强烈相互作用,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,故金属键无方向性和饱和性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重点难点探究重要考向探究解析:从基本构成粒子的性质来看,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用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但二者又有明显的区别,如金属键无方向性和饱和性等。答案:B规律方法点拨金属键与分子间作用力相似,没有方向性与饱和性,金属键的强弱影响金属的物理性质。重点难点探究重要考向探究成功体验1下列有关金属键的叙述错误的是A金属键不同于共价键,没有饱和性和方向性B金属键中的电子属于整块金属,具有流动性C金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用D金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关解析:金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用,包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质,如导电性、导热性和延展性等。答案:C重点难点探究重要考向探究考向二金属晶体的堆积模型及熔点的比较【例题2】下列说法正确的是A金属钙的熔点低于金属钾的熔点B如果金属晶体失去自由电子,金属晶体将不复存在、Ag等为面心立方最密堆积、Ti等为体心立方堆积解析:Ca原子的半径小于原子,且Ca的价电子数大于原子,所以Ca的金属键强于,因此Ca的熔点高于;金属晶体失去电子被氧化,金属将变成金属阳离子,晶体将不复存在;Ag为面心立方最密堆积,Fe和W为体心立方堆积,Ti为六方最密堆积。答案:B重点难点探究重要考向探究规律方法点拨金属晶体中粒子的堆积方式不一定相同,Au、Ag、Cu等属于面心立方最密堆积,Na、、Cr、W等属于体心立方堆积,Mg、n、Ti等属于六方最密堆积。重点难点探究重要考向探究成功体验2下列有关金属的说法正确的是A金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子B六方最密堆积和面心立方最密堆积的原子堆积方式空间利用率最高C金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强D金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度解析:金属晶体中的自由电子是金属原子的价电子,A项错;六方最密堆积和面心立方最密堆积空间利用率最高,B正确;金属元素的还原性取决于金属原子失去电子的难易程度,与失电子的多少无关,C项错;金属晶体的熔点和硬度差别较大,如碱金属元素的晶体一般熔点都很低,硬度很小,D项错。答案:B12341下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。仔细观察并用该理论解释金属导电的原因是A金属能导电是因为含有金属阳离子B金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动C金属能导电是因为含有电子且无规则运动D金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用解析:电子气理论可以很好地解释金属的一些现象,如金属的导电、导热、延展性等。金属中含有金属阳离子和自由电子,在外加电场的作用下,自由电子定向移动,从而形成电流。答案:B12342要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是A金属镁的熔点大于金属铝是逐渐增大的C金属铝的硬度大于金属钠D金属镁的硬度小于金属钙1234解析:镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,熔点和硬度都小;从Li到Cs,离子的半径是逐渐增大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔点和硬度都逐渐减小;因铝离子的半径小而所带电荷多,使金属铝比金属钠的金属键强,所以金属铝比金属钠的熔点和硬度都大;因镁离子的半径小而所带电荷与钙离子相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大。答案:C12343下列有关金属的说法不正确的是A金属的导电性、导热性和延展性都与自由电子有关B六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高C钠晶胞结构如下图,钠晶胞中每个钠原子的配位数为6

D温度升高,金属的导电性将变小解析:从钠晶胞结构可知,钠为体心立方结构,每个钠原子的配位