金属晶体-2023-2024学年高二化学讲义+习题（人教版选择性必修2）

第三章晶体结构与性质

第三节金属晶体与离子晶体

第1课时金属晶体

学习目标知识点演览

1.认识金属晶体的结构和性质。知识点一金属键

2.能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物理性质。知识点二金属晶体

知识・对点清|

知识点一金属键

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：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。

4.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。

5.金属键强弱的影响因素

（1）金属阳离子的半径。

（2）金属阳离子的电荷数。

（3）金属阳离子（原子）的堆积方式。

6.金属键对金属性质的影响

（1）金属链越强，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。

-♦♦微自测♦♦-

1.金属键的实质是（）

A.自由电子与金属阳离子之间的相q作用B.金属原子与金属原子间的相q作用

C.金属阳离子与阴离子的吸引力D.自由电子与金属原子之间的相互作用

【答案】A

【解析】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作月，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子

之间的排斥作用，A项正确。

2.下列关于金属键的叙述中，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微粒间的强烈相互作用，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，故金属键无饱和性和方向性

D.金属中的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动

【答案】B

【解析】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有，从这个角度看，

金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属铤无方向性和饱和性。

3.下列有关金属键的叙述错误的是（）

A.金属键没有饱和性和方向性

B.金属键中的自由电子属于整块金属

C.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关

D.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

【答案】D

【解析】金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有,

所以金属键没有方向性和饱和性，A项正确；自由电子在金属中自由运动，为整个金属的所有阳离子所共

有，属于整块金属，B项正确；金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关，C项正确；金属键是金属阳

离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳

离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，D项错误。

5.在金属晶体中，自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递，可以由此来解释的金属的物理性质是（）

A.延展性B.导电性C.导热性D.硬度

【答案】C

【解析】金属晶体中的自由电子与金属阳子的碰撞过程中有能量传递，故热量从晶体温度高的一端传递给

温度低的一端。

知识点二金属晶体

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

当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生

延展性幽邈1，但金属原子排列方式不变,金属晶体中的

化学键没有被破坏,所以金属有良好的延展性

在外加电场的作用下，金届晶体中的“自由电子

导电性

做定向移动而形成电流，呈现良好的导电性

号芮耳“自由电子”在运动时会与金属面子不断发生碰

心.口撞，从而引起两者二能量的交换

4.常见金属晶体的三种结构型式

■♦♦微自测♦♦-

1.构成金属晶体的基本微粒（）

A.分子B.阴离子和自由电子C.阳离子和阴离子D.阳离子和自由电子

【答案】D

【解析】金属单质属于金属晶体，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，D符合题意。

2.金属的下列性质中和金属晶体的结构无关的是（）

A.良好的导电性B.反应中易失电子C.良好的延展性D.良好的导热性

【答案】B

【解析】金属的物理性质是由金属晶体所决定的，A、C、D三项都是金属共有的物理性质，这些性质都是

由金属晶体所决定的。B项，金属易失电子是由金属原子的结构决定的，和晶体结构无关。

3.下图是金属晶体内部电子气理论图

■♦♦核心归纳♦♦-

（1）利用物质的分类

金属圈子和酸根离子、OFT形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物（如Na?O和Na?。》活

泼金属的氢化物（如NaH）,活泼金属的硫化物等都是离子晶体。

⑵利用元素的性质和种类

如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素（特别是活泼的金属元素，IA、IIA族元素）与非金属

元素（特别是活泼的非金属元索，VIA、VHA族元素）组成的化合物。

（3）利用物质的性质

离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离

子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。

-♦♦实践应用♦♦-

［例I］下列关于晶体的说法正确的是（）

A.晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子B.晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子

C.有金属光泽的晶体一定是金属晶体D.根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体

【答案】B

【解析】金属晶体较特殊。金属晶体中，有金属阳离子和自由电子而没有阴离子，A项错：晶体中只要有

阴离子，根据电荷守恒，就一定有阳离子，B项正确；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、

晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨。

探究二金属晶体的熔、沸点比较

-♦♦核心归纳♦♦-

1、金属晶体的熔、沸点差别很大，如铸、伯等金属的熔、沸点很高，汞、钠等金属的熔、沸点很低。

2、金属晶体熔、沸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

多少及半径大小相关。

-♦♦实践应用♦♦-

【例2】金属钠、镁、铝的熔点高低顺序正确的是

A.Na>Mg>AlB.Al>Mg>NaC.Mg>Al>NaD.Na>Al>Mg

【答案】B

课时作业•智能提升

1.下列金属晶体中，自由电子与金属阳离子间作用最弱的是（）

A.KB.NaC.MgD.Al

【答案】A

【解析】四种金属中钾的原子半径最大，相同体积内自由电子数较少，所以金属键最弱，即金属阳离子和

自由电子间的作用最弱。

2.下列生活中的问题，不能用电子气理论知识解释的是（）

A.铁易生锈B.用金属铝制成导线

C.用金箔做外包装D.用铁制品做炊具

【答案】A

【解析】铁易生锈，是因为铁中含有碳，易发生电化学腐蚀，与金属键无关，A选；用金属铝制成导线，

是利用金属的导电性，金属中存在金属阳离子和自由电子，当给金属通电时，自由电子定向移动而导电，

能用金属键理论知识解释，B不选；用金箔做外包装，是因为有金属光泽，金属具有光泽是因为自由电子

能够吸收可见光，能用金属键理论知识解释，C不选；用铁制吊做炊具，是利用了金属的导热性，金属容

易导热是因为自由电子在运动时经常与金属离子碰撞而引起能量的交换，能用金属键理论知识解释，D不

选。

3.下列关于金属键或金属的性质说法正确的是

①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的

②金属键是金属阳离子和自由电了•之间存在的强烈的静电吸引作用

③Na、Mg、Al的沸点依次升高

④金属健没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属

A.B.②③C.®®D.®®

【答案】C

【解析】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离了•并没有移

动，①错误；金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，②

错误；一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬

度越大，Na\Mg2\AP+三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，③正确；

金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，④正确；C项正确。

4.下列叙述正确的是

A,金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，这是由于金属原子之间有较强的作用

B.通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流

C.金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D.金属的导电性随温度的升高而减弱

【答案】D

【解析】金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，这是因为金属晶体中各层会发生相对滑动，A项错

误；金属里的自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流，B项错误；金属的导热性是由于自

由电子碰撞金属原子将能量进行传递，C项错误；受热的自由电子的能量增大，无规则运动加剧，影响自

由电子的定向移动，导电能力减弱，D项正确。

5.下列叙述中，不正确的是（）

A.金属元素在化合物中一般显正价

B.金属元素的单质在常温下均为金属晶体

C.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性

D.构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动

【答案】B

【解析】因金属原子的最外层电子数很少，且原子核对外层电子的引力小，金属原子一般只能失电子，不

能得电子，所以在化合物中一般显正价，A项正确；Hg在常温下为液态，B项错误；金属原子脱落下来的

价也子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无方

向性和饱和性，C项正确；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，属于

整块固态金属，D项正确。

6.根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是（）

选项晶体的相关性质

A由分子间作用力结合而成，熔点低

B固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右

C由共价键结合成空间网状结构，熔点高

D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电

【答案】B

【解析】由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，A项错误；，金属晶体中有自由移动的电子，能导

电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔题态时易导电，熔点在1000C左右的晶体可

能属于金属晶体，B项正确；相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共，介晶体，C项

错误；固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电微粒，则不可能为金属晶体，D项错误。

7.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.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用卜，不因形变而消失

C.钙的熔、沸点低于钾

D.温度越高，金属的导电性越好

【答案】B

【脩析】A项，Hg在常温下为液态；D项，金属的导电性随温度升高而降低；C项，"Ca）<0（）且价电子数

Ca>K,所以金属键Ca>K,故熔、沸点Ca>K。

8.金属材料具有良好的延展性的原因是

A.金属原子半径都较大，价电子数较少

B.金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动，但仍保持金属键作用

C.金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率加快

D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量

【答案】B

【解析】A项，金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A项错误；金属受外力

作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B项正

确；金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C项错误；D项，自由电子传递能量与金

属延展性无关，可以影响金属的导热性，D项错误。

9.下列叙述正确的是（）

A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属原子之间有较强的作用

B.通常情况下，金属里的自由也子会发生定向移动而形成电流

C.金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D.金属的导电性随温度的升高而减弱

【答案】D

【解析】金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是因为金属晶体中金属阳离子与自由电了•存在较强

作用各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，A项错误；金属里的自由电子要在外力作用

下才能发生定向移动产生电流，B项错误；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递，C

项错误。

10.下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是

A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动

B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导

C.金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑

剂的作用，使金属不会断裂

D.合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数日增多，所以合金的延展性比纯金属强，

硬度比纯金属小

【答案】C

【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用卜定向移动，A项错误：金属能导热是因为自由电子

在热的作用卜.与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，B项错误；金属具有延展性是因为在外力的作

用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，C项正确；

合金与纯金属相比，由于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弱，硬度比纯金属大，D项错误。

11.下列关于金属性质的说法不正确的是

A.金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与电子气理论没有关系

B.金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中的自由电子可在抠块晶体中运动，在外加电场的作用下，自

由电子发生定向移动形成了电流

C.金属具有良好的导热性，是因为金属部分受热后，该区域的自由电子的能量增加，运动速率加快，自由

电子通过与金属阳离子发生频繁碰撞，传递了能量

D.金属晶体具有良好的延展性，是因为当金属受到外力作用时,金属晶体中的各原子层可以发生相对滑动

而不改变原来的排列方式，也不破坏金属键

【答案】A

【解析】金属一般具有银白色光运，与电子气理论密切相关。中于大多数金属原子以最紧密堆积方式排列，

内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面时，自由电子可以吸收可见光，然后又把各科波长的光大

部分再反射出来，这就使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽，A项错误；金属具有良好的导电性原因

是金属晶体中的自由电子可在整块晶体中运动，在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动形成了电流,

B项正确：金属具有良好的导热性的原因是金属部分受热后，该区域的自由电子的能量增加，运动速率加

快，自由电子通过与金属阳离子发生频繁碰撞，传递了能量，C项正确；金属晶体具有良好的延展性原因

是当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层可以发生相对滑动而不改变原来的排列方式，也不破坏

金属键，D项正确.

12.物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳

离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是（）

A.硬度：Mg>AIB.熔点：Mg>CaC.硬度：Mg>KD.熔点：Ca>K

【答案】A

【解析】Mg2+半径比A四大，带电荷数比AF+少，则金属键能MgVAl,硬度：Mg<Al,A项错误；Mg2+

半径比Ca2+小，带电荷数相同，则金属键能Mg>Ca,熔点：Mg>Ca,B项正确；Mg?+半径比K+小，带电

荷数比K+多，则金属键能Mg>K,硬度：Mg>K,C项正确；Ca2+半径比K+小，带电荷数比K+多，则金

属键能Ca>K,熔点：Ca>K,D项正确。

13.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列叙述错误的是

A.晶体中原子的配位数分别为：①6,②8,③12,@12

B.③为六方堆积

C.晶胞中含有的原子数分别为：③2,©4

D.金属晶体是一种“巨分子”，可能存在分子间作用力

【答案】D

14.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是

A.①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积

B.每个晶胞