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.金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬原子之間有較強的作用B.通常情況下，金屬里的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流C.金屬是借助自由電子的運動，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。金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，故A項不正確；金屬里的自由電子要在外電場作用下才能發(fā)生定向移動產(chǎn)生電流，故B項不正確；金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子碰撞金屬原子將能量進行傳遞，故C項不正確。【典例2】結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問

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，熔點很低B.由共價鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點很高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.金屬陽離子與自由電子之間的強烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C.鈣的熔、沸點高于鉀D.溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好【思路點撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點：【自主解答】（1）簡單立方堆積的空間

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，六方最密堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。（2）A項屬于分子晶體；B項屬于原子晶體；而C項是金屬的通性。（3）常溫下，Hg為液態(tài)，A錯；因為金屬鍵無方向性，故金屬鍵在一定范圍內(nèi)不因形變而消失，B正確；鈣的金屬鍵強于鉀，故熔、沸點高于鉀，C正確；溫度升高，金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯。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飽和性和方向性，因此形成晶體時按最高配位數(shù)形式進行堆積。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金屬性越強的元素相應(yīng)的離子氧化性越弱金屬元素只有金屬性，沒有非金屬性價電子數(shù)越多的金屬原子的金屬性

5、越強A. B.C. D.【解析】選B。中的金屬若為變價元素，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；金屬性越強，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；價電子數(shù)與金屬性無關(guān)。3.金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體無關(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，所以和金屬晶體無關(guān)。4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論推出：金屬鍵越強，其金屬的硬度越大，熔

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

7、沸點高于鉀，所以D項正確。5.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(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)，每個碳原子為3個六元環(huán)共用，故平均每個六元環(huán)含2個碳原子，圖中7個六元環(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.因為共價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，每個碳原子通過_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€碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個碳原子以共價鍵結(jié)合，形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個碳原子還有一個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有一個未成對電子，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晶胞，請完成以下各題。該晶胞“實際”擁有的銅原子數(shù)是_個。該晶胞稱為_（填序號）。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為a cm，Cu的相對原子質(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_（用a,表示）?！窘馕觥肯却_定平面圖示中原子個數(shù)比例及所屬堆積模型；利用幾何知識進行相關(guān)運算。（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D.金屬晶體都有很高的熔點和很大的硬度【解析】選B。金屬晶體中的自由電子是金屬原子的價電子，A項錯；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，與失電子的多少無關(guān)，C項錯；金屬晶體的熔點和硬度差別較大，如堿金屬

11、元素的晶體一般熔點都很低，硬度很小，D項錯。2.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，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)的計算方法，用均攤法計算。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，如果金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力越大，金屬的熔沸點越高。由此判斷下列各組金屬熔沸點高低順序，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，一般合金的熔點低于組成的金屬單質(zhì)的熔點，而鋁與硅比較，硅屬于原子晶體具有較高的熔點，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)由共價鍵強弱決定。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個頂點各有一個金原子，各個面的中心有一個金原子，每個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