2024高中化学第三章第三节金属晶体讲义含解析新人教版选修3

PAGEPAGE7金属晶体eq\a\vs4\al(1.了解金属键的含义。,2.能用金属键理论说明金属的物理性质。,3.了解金属晶体的原子积累模型。,4.了解金属晶体性质的一般特点。)eq\a\vs4\al()细读教材记主干1．金属一般具有金属光泽，良好的导电、导热性、以及优良的延展性。2．金属键是指金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被全部原子所共用，从而把全部的金属原子维系在一起。3．金属晶体中，原子之间以金属键相结合，金属键的强弱确定金属晶体的熔点和硬度。4．金属原子在二维空间里有两种放置方式：密置层和非密置层。5．金属原子在三维空间里有四种积累方式：简洁立方积累、体心立方积累、六方最密积累、面心立方最密积累。[新知探究]1．概念：金属离子与自由电子之间剧烈的相互作用。2．成键粒子：金属阳离子和自由电子。3．本质：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被全部原子共用，从而把全部金属原子维系在一起。4．金属键的强弱和对金属性质的影响(1)金属键的强弱主要确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。(2)金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。[名师点拨]金属键与离子键、共价键的比较金属键离子键共价键形成微粒金属原子与自由电子阴、阳离子原子实质静电作用形成元素金属活泼金属与活泼非金属非金属方向性、饱和性无无有[对点演练]1．下列有关金属键的叙述中，错误的是()A．金属键没有饱和性和方向性B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的剧烈的静电吸引作用C．金属键中的电子属于整块金属D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关解析：选B金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被全部原子所共用，从而把全部的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键是金属阳离子和自由电子之间的剧烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键的强弱有关。2．(2024·六安高二检测)要使金属晶体熔化必需破坏其中的金属键，金属晶体熔、沸点凹凸和硬度大小一般取决于金属键的强弱，由此推断下列说法正确的是()A．金属镁的熔点高于金属铝B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是渐渐上升的C．金属镁的硬度小于金属钙D．金属镁的硬度大于金属钠解析：选D因为镁离子所带2个正电荷，而铝离子带3个正电荷，所以镁的金属键比铝弱，所以镁的熔点低于金属铝，故A错误；碱金属都属于金属晶体，从Li到Cs金属阳离子半径增大，对外层电子束缚实力减弱，金属键减弱，所以熔沸点降低，故B错误；因为镁离子的半径比钙离子小，所以镁的金属键比钙强，则镁的硬度大于金属钙，故C错误；因为镁离子所带2个正电荷，而钠离子带1个正电荷，所以镁的金属键比钠强，则镁的硬度大于金属钠，故D正确。[新知探究]1．金属晶体2．金属晶体的物理通性及说明3．金属晶体的紧密积累模型(1)二维空间模型积累方式非密置层密置层图示配位数46(2)三维空间模型积累模型接受这种积累的典型代表空间利用率配位数晶胞非密置层简洁立方积累Po(钋)52%6体心立方积累Na、K、Fe68%8密置层六方最密积累Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密积累Cu、Ag、Au74%124．石墨的晶体类型(1)结构特点——层状结构①同层内，碳原子接受sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。碳原子中全部的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个平面中运动。②层与层之间以范德华力相结合。(2)晶体类型石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。[名师点拨]1．金属晶体的性质(1)良好的导电性、导热性和延展性。(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点上升。②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。③合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低(－38.9℃)，而铁等金属熔点很高(1535℃)。2．金属导电与电解质溶液导电的比较运动的微粒过程中发生的改变温度的影响金属导电自由电子物理改变升温，导电性减弱电解质溶液导电阴、阳离子化学改变升温，导电性增加3.金刚石与石墨的比较金刚石石墨晶体类型原子晶体混合晶体构成微粒碳原子碳原子微粒间的作用力C—C共价键C—C共价键分子间作用力碳原子的杂化方式sp3杂化sp2杂化碳原子成键数43碳原子有无剩余价电子无有一个2p电子配位数43晶体结构特征正四面体空间网状结构平面六边形层状结构物理性质高熔点、高硬度、不导电熔点比金刚石还高，质软、滑腻、易导电最小碳环六元环、不共面六元环、共面[对点演练]3．(2024·六安高二检测)金属晶体中金属原子有三种常见的积累方式，六方积累(镁型)、面心立方积累(铜型)和体心立方积累(钾型)，图(a)、(b)、(c)分别表示这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数之比为()A．3∶2∶1B．11∶8∶4C．9∶8∶4D．21∶14∶9解析：选Aa中原子个数＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，b中原子个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，c中原子个数＝1＋8×eq\f(1,8)＝2，所以其原子个数比是6∶4∶2＝3∶2∶1，故选A。4．金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是()A．金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同B．金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系：互为同素异形体C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2D．石墨与C60的晶体类型相同解析：选D金刚石中碳原子为sp3杂化，石墨烯中碳原子为sp2杂化，A项正确；金刚石、石墨、C60和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，它们互为同素异形体，B项正确；碳元素的同素异形体完全燃烧的产物都是CO2，C项正确；C60是分子晶体，石墨是混合晶体，D项错误。1．(2024·吉林高二检测)下列关于金属晶体的叙述正确的是()A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B．金属离子与自由电子之间的剧烈作用，在肯定外力作用下，不因变形而消逝C．钙的熔沸点低于钾D．温度越高，金属的导电性越好解析：选B汞在常温下呈液体，不是以晶体的形式存在，A项错误；金属键没有方向性，金属离子与自由电子之间有剧烈作用，在肯定外力作用下，不因变形而消逝，因此金属有延展性，B项正确；Ca、K属于同周期元素，半径：Ca<K，钙的金属键强于K，熔沸点Ca高于K，C项错误；温度高，金属离子的热运动加强，对自由电子的移动造成阻碍，导电性减弱，D项错误。2．(2024·闸北贵阳高二检测)金属能导电的缘由是()A．金属阳离子与自由电子间的作用较弱B．金属在外加电场作用下可失去电子C．金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．自由电子在外加电场作用下可发生定向移动解析：选D组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子，在外加电场作用下电子可发生定向移动，故金属能导电，与金属阳离子无关。3．(2024·盐城高二检测)在金属晶体中，依据影响金属键的因素推断下列各组金属熔沸点凹凸依次，其中正确的是()A．Mg>Al>CaB．Al>Na>LiC．Al>Mg>CaD．Mg>Ba>Al解析：选C构成金属晶体的金属键越强，金属晶体的熔沸点越高。金属键强弱与金属阳离子半径和所带电荷有关系，离子半径越小，电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。则A项应当是Al>Mg>Ca，错误，C正确；B项应当是Al>Li>Na，错误；D项应当是Al>Mg>Ba，D错误。4.关于体心立方积累型晶体(如图所示)的结构的叙述中正确的是()A．是密置层的一种积累方式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个原子解析：选C本题主要考查常见金属晶体的积累方式，体心立方积累型晶体是非密置层的一种积累方式，为立方体形晶胞，其中有8个顶点，1个体心，故晶胞所含原子数为8×eq\f(1,8)＋1＝2。5．(1)图甲为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是__________。甲(2)图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。乙①该晶胞称为________(填序号)。A．六方晶胞B．体心立方晶胞C．面心立方晶胞②此晶胞立方体的边长为acm，Cu的相对原子质量为64，金