化學(xué)人教版選修3第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體

1、第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【典例1】下面敘述正確的是A.金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬原子之間有較強(qiáng)的作用B.通常情況下，金屬里的自由電子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，而形成電流C.金屬是借助自由電子的運(yùn)動(dòng)，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D.金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而減弱【自主解答】選D。金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷是因?yàn)榻饘倬w中各原子層會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，故A項(xiàng)不正確；金屬里的自由電子要在外電場(chǎng)作用下才能發(fā)生定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，故B項(xiàng)不正確；金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子碰撞金屬原子將能量進(jìn)行傳遞，故C項(xiàng)不正確?！镜淅?】結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問(wèn)

2、題：（1）有下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au 其堆積方式為：簡(jiǎn)單立方堆積的是_；體心立方堆積的是_；六方最密堆積的是_；面心立方最密堆積的是_。（2）根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是_。A.由分子間作用力形成，熔點(diǎn)很低B.由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高C.固體有良好的導(dǎo)電性、傳熱性和延展性（3）下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是_。A.常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B.金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C.鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀D.溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【自主解答】（1）簡(jiǎn)單立方堆積的空間

3、利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB方式堆積，面心立方最密堆積按ABCABC方式堆積，六方最密堆積常見(jiàn)金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見(jiàn)金屬為Cu、Ag、Au。（2）A項(xiàng)屬于分子晶體；B項(xiàng)屬于原子晶體；而C項(xiàng)是金屬的通性。（3）常溫下，Hg為液態(tài)，A錯(cuò)；因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性，故金屬鍵在一定范圍內(nèi)不因形變而消失，B正確；鈣的金屬鍵強(qiáng)于鉀，故熔、沸點(diǎn)高于鉀，C正確；溫度升高，金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯(cuò)。答案：（1）Po Na、K、Fe Mg、Zn

4、 Cu、Au （2）C （3）B、C 一、選擇題（本題包括6小題，每小題6分，共36分）1.金屬晶體、分子晶體采取密堆積方式的原因是 （ ）A.構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球B.金屬鍵、范德華力均無(wú)方向性和飽和性C.兩種晶體構(gòu)成微粒相同D.兩種晶體的構(gòu)成微粒的多少及相互作用力均相同【解析】選B。由于晶體的構(gòu)成粒子之間的相互作用均無(wú)飽和性和方向性，因此形成晶體時(shí)按最高配位數(shù)形式進(jìn)行堆積。2.關(guān)于金屬元素的特征，下列敘述中正確的是 （ ）金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性金屬元素在化合物中一般顯正價(jià)金屬性越強(qiáng)的元素相應(yīng)的離子氧化性越弱金屬元素只有金屬性，沒(méi)有非金屬性價(jià)電子數(shù)越多的金屬原子的金屬性

5、越強(qiáng)A. B.C. D.【解析】選B。中的金屬若為變價(jià)元素，則其離子可能既有氧化性又有還原性，如Fe2+;中因金屬原子一般只能失電子，不能得電子，所以其在化合物中一般顯正價(jià)；金屬性越強(qiáng)，原子失電子越容易，其離子越穩(wěn)定，得電子越難；如Al既有金屬性，又有非金屬性；價(jià)電子數(shù)與金屬性無(wú)關(guān)。3.金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體無(wú)關(guān)的是（ ）A.良好的導(dǎo)電性B.反應(yīng)中易失電子C.良好的延展性D.良好的導(dǎo)熱性【解析】選B。選項(xiàng)A、C、D都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬晶體所決定的。選項(xiàng)B中，金屬易失電子是由金屬原子的結(jié)構(gòu)決定的，所以和金屬晶體無(wú)關(guān)。4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論推出：金屬鍵越強(qiáng)，其金屬的硬度越大，熔

6、、沸點(diǎn)越高。且研究表明，一般來(lái)說(shuō)，金屬陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，則金屬鍵越強(qiáng)，由此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A.硬度：MgAlB.熔、沸點(diǎn)：MgCaC.硬度：MgKD.熔、沸點(diǎn)：CaK【解析】選A。根據(jù)金屬的物理性質(zhì)與金屬鍵的強(qiáng)弱進(jìn)行分析。根據(jù)題目所給信息，鎂和鋁原子的電子層數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)：AlMg,離子半徑：Al3+Mg2+,金屬鍵：MgMg2+，金屬鍵：MgCa,鎂的熔、沸點(diǎn)高于鈣，所以B項(xiàng)不正確。用以上比較方法可推出，價(jià)電子數(shù)：MgK，離子半徑：Mg2+Na+K,鎂的硬度大于鉀，所以C項(xiàng)正確。鈣和鉀元素位于同一周期，價(jià)電子數(shù)：CaK，離子半徑：K+Ca2+，金屬鍵：CaK,鈣的熔、

7、沸點(diǎn)高于鉀，所以D項(xiàng)正確。5.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每一個(gè)碳原子都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是（ ）【解析】選D。石墨晶體中最小的碳環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子為3個(gè)六元環(huán)共用，故平均每個(gè)六元環(huán)含2個(gè)碳原子，圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)為14。6.下列敘述不正確的是（ ）A.金屬鍵無(wú)方向性和飽和性，原子配位數(shù)較高B.晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定C.因?yàn)楣矁r(jià)鍵有飽和性和方向性，所以原子晶體不遵循“緊密堆積”原理D.金屬銅和鎂均以ABAB方式堆積【解析】選D。晶體一般盡量采取緊密堆積方式，但化學(xué)鍵不應(yīng)有飽和性和方向性

8、，原子晶體共價(jià)鍵有飽和性和方向性，所以不遵循緊密堆積方式；Mg以ABAB方式堆積，但Cu以ABCABC方式堆積。二、非選擇題（本題包括2小題，共24分）7.（10分）（2010山東高考節(jié)選）碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，每個(gè)碳原子通過(guò)_雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠_結(jié)合在一起?！窘馕觥渴拿總€(gè)碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成無(wú)限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有一個(gè)未成對(duì)電子，這些平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)再以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)。因碳納米管結(jié)構(gòu)與石墨類似，可得到答案。答案：sp

9、2 范德華力8.（14分）（1）如圖所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為AX3的是_。（2）如圖為金屬銅的一個(gè)晶胞，請(qǐng)完成以下各題。該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是_個(gè)。該晶胞稱為_(kāi)（填序號(hào)）。A.六方晶胞B.體心立方晶胞C.面心立方晶胞此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為a cm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64 gmol-1，金屬銅的密度為 g/cm3,則阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)（用a,表示）。【解析】先確定平面圖示中原子個(gè)數(shù)比例及所屬堆積模型；利用幾何知識(shí)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。（1）由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求得中兩類原子數(shù)之比分別為12、13，求出化學(xué)式分別為AX2、AX3，故答案為。（2）用“均攤法”求解，8 +6

10、=4;該晶胞為面心立方晶胞； 64 =a3,NA= 。答案：（1） （2）4 C 一、選擇題（本題包括4小題，每小題5分，共20分）1.下列有關(guān)金屬的說(shuō)法正確的是（ ）A.金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子B.六方最密堆積和面心立方最密堆積的原子堆積方式空間利用率最高C.金屬原子在化學(xué)變化中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強(qiáng)D.金屬晶體都有很高的熔點(diǎn)和很大的硬度【解析】選B。金屬晶體中的自由電子是金屬原子的價(jià)電子，A項(xiàng)錯(cuò)；六方最密堆積和面心立方最密堆積空間利用率最高，B正確；金屬元素的還原性決定于金屬原子失去電子的難易程度，與失電子的多少無(wú)關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)；金屬晶體的熔點(diǎn)和硬度差別較大，如堿金屬

11、元素的晶體一般熔點(diǎn)都很低，硬度很小，D項(xiàng)錯(cuò)。2.金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式，六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積，如圖（a)、（b)、(c)分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為（ ）A.321 B.1184C.984 D.21149【解析】選A。本題考查晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法，用均攤法計(jì)算。晶胞a中所含原子=12 +2 +3=6,晶胞b中所含原子=8 +6 =4，晶胞c中所含原子=8 +1=2。3.在金屬晶體中，如果金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽(yáng)離子間的作用力越大，金屬的熔沸點(diǎn)越高。由此判斷下列各組金屬熔沸點(diǎn)高低順序，其中正確的是（ ）A.Mg

12、AlCa B.AlNaLiC.AlMgCa D.MgBaAl【解析】選C。電荷數(shù)Al3+Mg2+=Ca2+=Ba2+Li+=Na+,金屬陽(yáng)離子半徑：r(Ba2+)r(Ca2+)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)r(Li+),則C正確；B中LiNa,D中AlMgBa。4.鋁硅合金（含硅13.5%)在凝固時(shí)收縮率很小，因而這種合金適合于鑄造?，F(xiàn)有下列三種晶體：鋁 硅鋁硅合金，它們的熔點(diǎn)從低到高的順序是（ ）A. B.C. D.【解析】選D。三種晶體中，一般合金的熔點(diǎn)低于組成的金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)，而鋁與硅比較，硅屬于原子晶體具有較高的熔點(diǎn)，故答案為D。二、非選擇題（本題包括2小題，共20分）5.（4分）有下列4種物質(zhì)：冰、干冰、Fe、金剛石，其熔點(diǎn)由高到低的順序是_?！窘馕觥拷饘倬w中，金屬鍵決定金屬晶體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。原子晶體中，共價(jià)鍵決定晶體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。分子晶體中，物理性質(zhì)由分子間作用力決定；化學(xué)性質(zhì)由共價(jià)鍵強(qiáng)弱決定。答案：6.（16分）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有，金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。（1）金