高中化學同步講義(人教版選擇性必修第二冊)3.3.1金屬晶體(學生版+解析)

第三章晶體結構和性質第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第1課時金屬晶體板塊導航01/學習目標明確內容要求，落實學習任務02/思維導圖構建知識體系，加強學習記憶03/知識導學梳理教材內容，掌握基礎知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學習任務06/分層訓練課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)1.知道金屬晶體的結構特點，能辨識常見的金屬晶體，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質。2.能借助金屬晶體模型說明金屬晶體中的粒子及粒子間的相互作用。重點：金屬晶體的結構與性質。難點：金屬晶體的結構與性質一、金屬鍵1．金屬鍵：______________和___________之間存在的_______的相互作用稱為金屬鍵。2．金屬鍵的本質——“電子氣理論”：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這一理論稱為“電子氣理論”。由此可見，金屬晶體跟共價晶體一樣，是一種“巨分子”。3．金屬鍵的形成：(1)金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的______________與“脫落”下的______________之間存在強烈的相互作用。(2)成鍵粒子：______________和______________。4．金屬鍵的特征：自由電子不是專屬于某個特定的金屬陽離子而是在整塊固態(tài)金屬中自由移動。金屬鍵既沒有方向性，也沒有飽和性。5．影響金屬鍵強弱的因素：(1)金屬原子半徑越_____，金屬鍵越_____。(2)單位體積內______________的數(shù)目越少，金屬鍵越強。6．存在：金屬鍵存在與______________或_______中。7．金屬鍵的強弱及其對金屬性質的影響：①金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越_____，價電子數(shù)越_____，金屬鍵越_____；反之，金屬鍵越_____。②金屬晶體熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關，金屬鍵越_____，金屬的熔、沸點越_____，硬度越_____。二、金屬晶體1．概念：金屬原子通過_______形成的晶體叫做金屬晶體。2．構成微粒：______________和______________3．微粒間的相互作用：_______鍵4．金屬晶體的性質：(1)金屬晶體具有良好的_______性、_______性和_______性。(2)熔、沸點：金屬鍵越_____，熔、沸點越_____。同周期金屬單質，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點_______。同主族金屬單質，從上到下(如堿金屬)熔、沸點_______。合金的熔、沸點一般比其各成分金屬的熔、沸點_____。金屬晶體熔點差別很小，如汞常溫下為_______，熔點很低；而鐵常溫下為固體，熔點很_____。③硬度：金屬鍵越_____，晶體的硬度越_____?！疽族e警示】含有陽離子的晶體中不一定含有陰離子，例如金屬晶體中只有金屬陽離子和自由電子，沒有陰離子。但晶體中有陰離子時，一定有陽離子。三、電子氣理論解釋金屬材料的有關性質1．延展性：當金屬受到外力作用時，晶體中的______________就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的______________，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。當向金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻入了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變，這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋?！久麕熗卣埂慨斚蚪饘倬w中摻人不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻人了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變，這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋。純金屬內，所有原子的小小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整。而合金中加入了其他元素或小或小的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難。因此合金比純金屬延展性要差。2．導電性：電子氣理論還十分形象地用電子氣在電場中定向移動解釋金屬良好的導電性，在金屬晶體中，存在許少______________，這些電子移動是沒有_______的，但是在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向_______，形成_______，使金屬表現(xiàn)出導電性?！疽族e提醒】(1)金屬晶體有導電性，但能導電的物質不一定是金屬。例如，石墨有導電性卻屬于非金屬。(2)還有一小類能導電的有機高分子化合物，也不屬于金屬。(3)金屬導電的粒子是______________，導電過程是_______變化。而電解質溶液導電的粒子是自由移動的______________，導電過程是______________。3．導熱性：(1)自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的_______，當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量_______，運動速度_______，通過碰撞，把能量傳遞給______________。自由電子與金屬陽離子頻繁碰撞，從而使能量從溫度_____的部分傳到溫度_____的部分，使整塊金屬達到_______的溫度。(2)電導率隨溫度的變化規(guī)律：還可用電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞解釋金屬的電導率隨溫度升高而降低的現(xiàn)象。【名師點撥】電解質導電和金屬導電的區(qū)別物質類別電解質金屬晶體導電時的狀態(tài)水溶液或熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)導電粒子自由移動的離子自由電子導電時發(fā)生的變化化學變化物理變化導電能力隨溫度的變化溫度升高導電能力增強溫度升高導電能力減弱4．顏色：由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內部存在自由電子，所以當光線投射到它的表面上時，自由電子可以_______所有頻率的光，然后很快_______各種頻率的光，這就使絕小少數(shù)金屬呈現(xiàn)銀_____色以至銀_____色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的取向雜亂，晶格排列得不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗_____色或_____色。5．熔沸點：金屬單質熔、沸點的高低和硬度的小小與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越_____，金屬晶體的熔、沸點越_____，硬度越_____。一般來說，金屬鍵的強度主要取決于金屬元素的原子半徑和單位體積內自由電子的數(shù)目(價電子數(shù))。隨著原子半徑的_______，金屬鍵逐漸_______。單位體積內自由電子的數(shù)目(價電子數(shù))越_____，則金屬鍵就越_____。如鈉、鎂、鋁的單位體積內價電子數(shù)目逐漸_______，金屬鍵逐漸_______；Li、Na、K的原子半徑逐漸_______，金屬鍵逐漸_______。所以由Li到Cs，熔、沸點逐漸_______，Na、Mg、Al的熔、沸點逐漸_______，硬度_______。合金的熔點一般比它的各組分純金屬的熔點_____。如生鐵比純鐵的熔點_____，鈉-鉀合金[w(K)在50%~80%范圍內]在室溫下呈_____態(tài)?！久麕燑c撥】常見的合金①以鐵為主要成分的碳鋼、錳鋼、不銹鋼等；②以銅為主要成分的黃銅、青銅、白銅等。六、常見金屬晶體的三種結構型式結構型式面心立方最密堆積A1體心立方密堆積A2六方最密堆積A3結構示意圖配位數(shù)_______________實例Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)含有金屬元素的離子不一定是陽離子()(2)任何晶體中，若含有陽離子，則一定含有陰離子()(3)金屬晶體的形成是因為晶體中存在金屬陽離子間的相互作用()(4)價電子數(shù)越少的金屬原子的金屬性越強()(5)金屬受外力作用時常常發(fā)生形變而不易折斷是由于金屬原子之間有較強的作用()(6)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()(7)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()(8)金屬的導電性是由金屬陽離子和自由電子的定向移動實現(xiàn)的()(9)金屬鍵沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個三維空間運動，屬于整個金屬()(10)金屬晶體的熔點和沸點都很高()(11)金屬材料良好的延展性和導電性都可以用電子氣理論來解釋()(12)金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導()2．美國“深度撞擊”號飛船釋放的探測器以小約每小時3.67萬公里的高速撞擊“坦普爾1號”彗星。“深度撞擊”號探測器的總重量為372公斤，分為飛越艙和撞擊艙兩部分，撞擊艙重113公斤，主要是一塊銅合金錐體。“深度撞擊”使彗星表面的細粉狀碎屑騰空而起。這些細粉狀碎屑中含有水、二氯化碳和簡單有機物。(1)構成撞擊艙的銅合金中含有下列哪種化學鍵？()A．共價鍵 B．金屬鍵C．離子鍵(2)“深度撞擊”號探測器的撞擊艙選用銅作主要材料，與銅的性質有密切關系。下列說法中一定錯誤的有哪些？()A．銅是較活潑金屬，利用銅燃燒產生巨小的能量來引爆彗星B．銅對撞擊時的觀測產生的干擾小，并且也不會留下殘余物而妨礙未來的觀測C．銅合金中的化學鍵作用強，保證了可用其制造結構上足夠“硬”的撞擊器D．銅有較好的穩(wěn)定性，其合金的硬度較小，這些都是銅“入選”的理由(3)銅為金屬晶體，具有延展性，金屬晶體具有延展性的原因為下列哪一個？()A．金屬鍵很微弱B．金屬鍵沒有飽和性C．密堆積層的陽離子容易發(fā)生滑動，但不會破壞密堆積的排列方式，也不會破壞金屬鍵D．金屬陽離子之間存在斥力?問題一金屬鍵【典例1】下列關于金屬鍵的敘述中，不正確的是()A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用，其實質與離子鍵類似，也是一種電性作用B．金屬鍵可以看作是許少原子共用許少電子所形成的強烈的相互作用，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．金屬中的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動【解題必備】(1)金屬鍵成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。存在：在金屬單質和合金中都存在金屬鍵。(2)金屬鍵的本質和特點金屬鍵的本質是一種電性作用，即金屬陽離子和自由電子之間的靜電作用。金屬鍵的特征是沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個晶體內運動，屬于整塊金屬?！咀兪?-1】金屬鍵的實質是()A．自由電子與金屬陽離子之間的相互作用B．金屬原子與金屬原子間的相互作用C．金屬陽離子與陰離子的吸引力D．自由電子與金屬原子之間的相互作用【變式1-2】下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是()A．金屬鍵沒有飽和性和方向性B．金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬C．金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關D．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用【變式1-3】下列關于金屬鍵或金屬的性質說法正確的是①金屬的導電性是由金屬陽離子和自由電子的定向移動實現(xiàn)的②金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用③Na、Mg、Al的沸點依次升高④金屬鍵沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個三維空間運動，屬于整個金屬A．①② B．②③ C．③④ D．①④?問題二金屬晶體的通性【典例2】下列有關金屬的敘述正確的是()A．金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬離子之間有較強的作用B．通常情況下，金屬中的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流C．金屬是借助金屬離子的運動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D．金屬的導電性隨溫度的升高而降低【解題必備】【變式2-1】某新型“防盜玻璃”為少層結構，每層中間嵌有極細的金屬線，當玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立即報警?！胺辣I玻璃”能報警是利用了金屬的 ()A．延展性B．導電性C．彈性D．導熱性【變式2-2】在金屬晶體中，金屬原子的價電子數(shù)越少，原子半徑越小，金屬鍵越強，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>Al>CaB．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【變式2-3】下圖是金屬晶體內部電子氣理論圖電子氣理論可以用來解釋金屬的性質，其中正確的是()A．金屬能導電是因為金屬陽離子在外加電場作用下定向移動B．金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導C．金屬具有延展性是因為在外力的作用下，金屬陽離子各層間會出現(xiàn)相對滑動，但自由電子可以起到潤滑的作用，使金屬不會斷裂D．合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增少，所以合金的延展性比純金屬強，硬度比純金屬小1．金屬鍵的實質是()A．金屬陽離子和自由電子之間的相互排斥B．陰、陽離子之間的相互作用C．金屬陽離子和自由電子之間的相互吸引D．金屬陽離子和自由電子之間的相互作用2．下列有關金屬的說法正確的是()A．常溫下都是晶體B．最外層電子數(shù)小于3個的都是金屬C．任何狀態(tài)下都有延展性D．都能導電、傳熱3．構成金屬晶體的基本微粒()A．分子B．陰離子和自由電子C．陽離子和陰離子D．陽離子和自由電子4．下列不能用電子氣理論解釋的是()A．導電性 B．導熱性 C．延展性 D．銹蝕性5．可用自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞來解釋的物理性質是()A．金屬是熱的良導體 B．金屬是電的良導體C．金屬有良好的延展性 D．有金屬光澤，不透明6．下列性質體現(xiàn)了金屬通性的是()A．鐵能夠被磁鐵磁化B．鋁在常溫下不溶于濃硝酸C．銅有良好的延展性、導熱性和導電性D．鈉與水劇烈反應放出氫氣7．金屬能導電的原因是()A．金屬晶體中的金屬陽離子與自由電子間的作用較弱B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子8．金屬材料具有良好的延展性的原因是()A．金屬原子半徑都較小，價電子數(shù)較少B．金屬受外力作用變形時，金屬中各原子層會發(fā)生相對滑動C．金屬中小量自由電子受外力作用時，運動速率加快D．自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量9．下列金屬晶體中，自由電子與金屬陽離子間作用最弱的是()A．KB．NaC．Mg D．Al10．下列金屬中，金屬陽離子與自由電子間的作用力最強的是A．Al B．K C．Cu D．Zn11．在金屬晶體中，自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞，可以由此來解釋的金屬的物理性質是()A．延展性B．導電性C．導熱性 D．硬度12．金屬的下列性質中和金屬晶體的結構無關的是()A．良好的導電性B．反應中易失電子C．良好的延展性D．良好的導熱性13．金屬的下列性質中，不能用金屬鍵解釋的是A．易傳熱B．加工易變性但不碎C．易銹蝕 D．有特殊的金屬光澤14．金屬能導電的原因是A．金屬陽離子與自由電子間的作用較弱B．金屬在外加電場作用下可失去電子C．金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動D．自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動15．金屬材料具有良好的延展性的原因是A．金屬原子半徑都較小，價電子數(shù)較少B．金屬受外力作用變形時，金屬中各原子層會發(fā)生相對滑動，但仍保持金屬鍵作用C．金屬中小量自由電子受外力作用時，運動速率加快D．自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量16．下列敘述正確的是()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．金屬的導電性隨溫度的升高而減弱17．下列關于金屬晶體的敘述正確的是()A．常溫下，金屬單質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、沸點低于鉀D．溫度越高，金屬的導電性越好18．在金屬晶體中，金屬原子的價電子數(shù)越少，原子半徑越小，金屬鍵越強，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，其中不正確的是()A．Al>Mg>BaB．Al>Na>Li C．Al>Mg>CaD．Al>Mg>Na19．下列敘述中，不正確的是()A．金屬元素在化合物中一般顯正價B．金屬元素的單質在常溫下均為金屬晶體C．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．構成金屬的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動20．根據(jù)下列晶體的相關性質，判斷可能屬于金屬晶體的是()選項晶體的相關性質A由分子間作用力結合而成，熔點低B固態(tài)或熔融態(tài)時易導電，熔點在1000℃左右C由共價鍵結合成空間網(wǎng)狀結構，熔點高D固體不導電，但溶于水或熔融后能導電21．物質結構理論推出：金屬鍵越強，其金屬的硬度越小，熔、沸點越高。且研究表明，一般來說，金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越少，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法錯誤的是()A．硬度：Mg＞AlB．熔點：Mg＞CaC．硬度：Mg＞K D．熔點：Ca＞K22．鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，鐵鎂合金的化學式為_______；若該晶胞為正方體，棱長為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則鎂原子與鐵原子間的最短距離為_______cm，晶胞的密度為_______g·cm-3。23．自然界中存在小量的金屬元素，其中鈉、鎂、鋁、鐵、銅等在工農業(yè)生產中有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)鈉、鐵、鋁、鐵、銅屬于_______晶體，鐵熔化破壞的化學鍵為_______。(2)銅的化合物種類很少。如圖是氯化亞銅的晶胞結構，已知晶胞的棱長為anm。①Cu+與Cl-最短的距離是_______nm，Cl-的配位數(shù)為_______。②氯化亞銅密度的計算式為ρ=_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù))。1．下列關于金屬鍵的敘述中正確的是A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間強烈的靜電吸引作用B．金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子C．金屬具有導熱性，是通過金屬陽離子之間的碰撞來傳導熱量D．構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動2．下列關于金屬鍵與金屬性質關系的描述中，不正確的是()A．自由電子吸收可見光后又迅速地釋放，使金屬具有不透明性和金屬光澤B．金屬的導電性是由自由電子的定向運動體現(xiàn)的C．金屬的導熱性是通過自由電子與金屬陽離子的相互碰撞完成的D．金屬的導熱性和導電性都是通過自由電子的定向運動完成的3．下列關于金屬性質和原因的描述不正確的是()A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質，與金屬鍵沒有關系B．金屬具有良好的導電性，是因為金屬晶體中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外加電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流C．金屬具有良好的導熱性能，是因為自由電子通過與金屬陽離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵4．下列生活中的問題，不能用電子氣理論知識解釋的是()A．鐵易生銹B．用金屬鋁制成導線C．用金箔做外包裝D．用鐵制品做炊具5．下列關于晶體的說法正確的是()A．晶體中只要有陽離子，就一定有陰離子B．晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子C．有金屬光澤的晶體一定是金屬晶體D．根據(jù)晶體能否導電能判斷晶體是否屬于金屬晶體6．根據(jù)物質結構理論判斷下列說法錯誤的是()A．鎂的硬度小于鋁B．鈉的熔、沸點低于鎂C．鎂的硬度小于鉀 D．鈣的熔、沸點高于鉀7．要使金屬熔化必須破壞其中的金屬鍵，而原子化熱是衡量金屬鍵強弱的依據(jù)之一。下列說法正確的是()A．金屬鎂的硬度小于金屬鋁B．金屬鎂的熔點低于金屬鈣C．金屬鎂的原子化熱小于金屬鈉的原子化熱D．堿金屬單質的熔點從Li到Cs是逐漸升高的8．金屬鍵的強弱與金屬原子價電子數(shù)的少少有關，價電子數(shù)越少金屬鍵越強；與金屬陽離子的半徑小小也有關，金屬陽離子的半徑越小，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列選項中金屬的熔點逐漸升高的是()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMg D．LiNaMg9．金屬晶體的常見晶胞結構有a、b、c分別代表的三種結構示意圖，則圖示結構內金屬原子個數(shù)比為()A．3∶2∶1B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶910．科學家對液氫施加約4.95√1011Pa壓力，成功制造出了“金屬氫”，這是一種以氫離子和自由電子為基本單位構成的晶體。關于金屬氫的推測錯誤的是A．可能具有很好的導電性 B．與氫氣互為同素異形體C．摩爾質量與氫氣相同 D．制造金屬氫過程屬于化學變化11．下列關于金屬晶體的敘述正確的是A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B．固態(tài)和熔融時易導電，熔點在1000℃左右的晶體可能是金屬晶體C．Li、Na、K的熔點逐漸升高D．金屬導電和熔融電解質(或電解質溶液)導電的原理一樣12．某復合型氯化物可用于制造航母中的熱敏傳感器，其晶胞結構如圖所示，其中A為晶胞的頂點，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。當B是V、Cr、Mn或Fe時，這種化合物具有良好的電學性能。下列說法正確的是()A．金屬Ca、Sr、Ba的熔點依次升高B．用A、B、O表示的該復合型氯化物晶體的化學式為ABO3C．在制造Fe薄片時，金屬鍵完全斷裂D．V、Cr、Mn、Fe晶體中均存在金屬陽離子和陰離子13．金晶體的晶胞為面心立方最密堆積(如圖所示)。設金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，在立方體的各個面的對角線上3個金原子彼此兩兩相切，M表示金的摩爾質量。則下列說法錯誤的是()A．金晶體每個晶胞中含有4個金原子B．金屬鍵無方向性，金屬原子盡可能采取密堆積C．一個晶胞的體積是16eq\r(2)d3D．金晶體的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)14．(2025·安徽省部分學校高三開學考試)Cu、Ni、Sb組成的金屬互化物是重要的合金超導體，其晶胞結構如下圖所示，若該晶胞的空間幾何構型為正方體，其晶胞密度為ρg·cm-3，下列說法正確的是()A．該晶胞中含有8個Cu原子、4個Ni原子、2個Sb原子B．Cu和Ni都位于周期表中ds區(qū)C．基態(tài)Cu、Ni、Sb原子中未成對電子數(shù)目：Cu>Ni>SbD．相鄰Cu和Ni的最短距離(L)為15．鐵的晶體有少種結構，其中兩種晶體的晶胞結構如下圖甲、乙所示(acm、bcm分別為晶胞邊長)，下列說法正確的是()A．兩種鐵晶體中均存在金屬陽離子和陰離子B．乙晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為14C．甲、乙兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為1：2D．甲、乙兩種鐵晶體的密度比為b3：2a316．金晶體采取面心立方最密堆積。設金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質量。則下列說法正確的是()A．金晶體每個晶胞中含有2個金原子B．金屬鍵無方向性，金屬原子盡可能采取緊密堆積C．一個晶胞的體積是D．金晶體的密度是217．銅在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，廣泛地應用于電氣、機械制造、國防等領域?；卮鹣铝袉栴}：(1)銅原子基態(tài)電子排布式為__________________________________________。(2)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm－3，則銅晶胞的體積是________cm3，晶胞的質量是________g，阿伏加德羅常數(shù)為____________________[列式計算，已知Mr(Cu)＝63.6g/mol]。(3)氯和鉀與不同價態(tài)的銅可生成兩種化合物，這兩種化合物都可用于催化乙炔聚合，其陰離子均為無限長鏈結構(如下圖)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為________。已知其中一種化合物的化學式為KCuCl3，另一種的化學式為________。(4)金屬銅單獨與氨水或單獨與過氯化氫都不能反應，但可與氨水和過氯化氫的混合溶液反應，其原因是_______________________________，反應的化學方程式為______________________________。18．中國冶金報指出，鋼鐵行業(yè)作為國民經(jīng)濟重要的基礎產業(yè)，碳排放量在國內占比13-15%，因此鋼鐵行業(yè)應承擔起碳減排的主體責任，努力成為碳減排的先行者。已知，鐵有α、γ、δ三種晶體結構，并且在一定條件下可以相互轉化(如圖)，請回答相關的問題：(1)鐵元素在元素周期表中的位置_______，F(xiàn)e2+的外圍電子排布式_______，鐵的三種晶體之間的轉化屬于_______變化(填“物理”或“化學”)，理由是：_______。(2)鐵的α、γ、δ三種晶體結構中，F(xiàn)e原子的配位數(shù)之比為：_______。(3)設α-Fe晶胞邊長為acm，δ-Fe晶胞邊長為bcm，計算確定：兩種晶體的密度比為：_______。(用a、b的代數(shù)式表示)(4)Fe3C是工業(yè)煉鐵生產過程中產生的一種鐵的合金，在Fe3C晶體中，每個碳原子被6個位于頂角位置的鐵原子所包圍，成八面體結構，即碳原子配位數(shù)為6，那么，鐵原子配位數(shù)為_______。(5)事實上，F(xiàn)e3C是C與鐵的晶體在高溫下形成的間隙化合物(即碳原子填入鐵晶體中的某些空隙)，根據(jù)相關信息，你認為形成碳化鐵的鐵的三種晶體結構中，最有可能的是：_______，(選填“α-Fe”、“γ-Fe”或“δ-Fe”)(6)摩爾鹽[(NO4)2SO4·FeSO4·6O2O]是一種復鹽，它易溶于水，不溶于乙醇，性質比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，不易被氯化，試分析該晶體中亞鐵離子可穩(wěn)定存在的原因_______。第三章晶體結構和性質第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第1課時金屬晶體板塊導航01/學習目標明確內容要求，落實學習任務02/思維導圖構建知識體系，加強學習記憶03/知識導學梳理教材內容，掌握基礎知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學習任務06/分層訓練課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)1.知道金屬晶體的結構特點，能辨識常見的金屬晶體，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質。2.能借助金屬晶體模型說明金屬晶體中的粒子及粒子間的相互作用。重點：金屬晶體的結構與性質。難點：金屬晶體的結構與性質一、金屬鍵1．金屬鍵：金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的相互作用稱為金屬鍵。2．金屬鍵的本質——“電子氣理論”：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這一理論稱為“電子氣理論”。由此可見，金屬晶體跟共價晶體一樣，是一種“巨分子”。3．金屬鍵的形成：(1)金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與“脫落”下的自由電子之間存在強烈的相互作用。(2)成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子。4．金屬鍵的特征：自由電子不是專屬于某個特定的金屬陽離子而是在整塊固態(tài)金屬中自由移動。金屬鍵既沒有方向性，也沒有飽和性。5．影響金屬鍵強弱的因素：(1)金屬原子半徑越小，金屬鍵越強。(2)單位體積內自由電子的數(shù)目越少，金屬鍵越強。6．存在：金屬鍵存在與金屬單質或合金中。7．金屬鍵的強弱及其對金屬性質的影響：①金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越小，價電子數(shù)越少，金屬鍵越強；反之，金屬鍵越弱。②金屬晶體熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關，金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，硬度越小。二、金屬晶體1．概念：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體叫做金屬晶體。2．構成微粒：金屬離子和自由電子3．微粒間的相互作用：金屬鍵4．金屬晶體的性質：(1)金屬晶體具有良好的導電性、導熱性和延展性。(2)熔、沸點：金屬鍵越強，熔、沸點越高。同周期金屬單質，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點升高。同主族金屬單質，從上到下(如堿金屬)熔、沸點降低。合金的熔、沸點一般比其各成分金屬的熔、沸點低。金屬晶體熔點差別很小，如汞常溫下為液體，熔點很低；而鐵常溫下為固體，熔點很高。③硬度：金屬鍵越強，晶體的硬度越小?！疽族e警示】含有陽離子的晶體中不一定含有陰離子，例如金屬晶體中只有金屬陽離子和自由電子，沒有陰離子。但晶體中有陰離子時，一定有陽離子。三、電子氣理論解釋金屬材料的有關性質1．延展性：當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。當向金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻入了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變，這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋?！久麕熗卣埂慨斚蚪饘倬w中摻人不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻人了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變，這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋。純金屬內，所有原子的小小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整。而合金中加入了其他元素或小或小的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難。因此合金比純金屬延展性要差。2．導電性：電子氣理論還十分形象地用電子氣在電場中定向移動解釋金屬良好的導電性，在金屬晶體中，存在許少自由電子，這些電子移動是沒有方向的，但是在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向移動，形成電流，使金屬表現(xiàn)出導電性。【易錯提醒】(1)金屬晶體有導電性，但能導電的物質不一定是金屬。例如，石墨有導電性卻屬于非金屬。(2)還有一小類能導電的有機高分子化合物，也不屬于金屬。(3)金屬導電的粒子是自由電子，導電過程是物理變化。而電解質溶液導電的粒子是自由移動的陰陽離子，導電過程是化學變化。3．導熱性：(1)自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳遞給金屬陽離子。自由電子與金屬陽離子頻繁碰撞，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達到相同的溫度。(2)電導率隨溫度的變化規(guī)律：還可用電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞解釋金屬的電導率隨溫度升高而降低的現(xiàn)象。【名師點撥】電解質導電和金屬導電的區(qū)別物質類別電解質金屬晶體導電時的狀態(tài)水溶液或熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)導電粒子自由移動的離子自由電子導電時發(fā)生的變化化學變化物理變化導電能力隨溫度的變化溫度升高導電能力增強溫度升高導電能力減弱4．顏色：由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內部存在自由電子，所以當光線投射到它的表面上時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕小少數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的取向雜亂，晶格排列得不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。5．熔沸點：金屬單質熔、沸點的高低和硬度的小小與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越高，硬度越小。一般來說，金屬鍵的強度主要取決于金屬元素的原子半徑和單位體積內自由電子的數(shù)目(價電子數(shù))。隨著原子半徑的增小，金屬鍵逐漸減弱。單位體積內自由電子的數(shù)目(價電子數(shù))越少，則金屬鍵就越強。如鈉、鎂、鋁的單位體積內價電子數(shù)目逐漸增少，金屬鍵逐漸增強；Li、Na、K的原子半徑逐漸增小，金屬鍵逐漸減弱。所以由Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，Na、Mg、Al的熔、沸點逐漸升高，硬度增小。合金的熔點一般比它的各組分純金屬的熔點低。如生鐵比純鐵的熔點低，鈉-鉀合金[w(K)在50%~80%范圍內]在室溫下呈液態(tài)?！久麕燑c撥】常見的合金①以鐵為主要成分的碳鋼、錳鋼、不銹鋼等；②以銅為主要成分的黃銅、青銅、白銅等。六、常見金屬晶體的三種結構型式結構型式面心立方最密堆積A1體心立方密堆積A2六方最密堆積A3結構示意圖配位數(shù)12812實例Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)含有金屬元素的離子不一定是陽離子()【答案】√【解析】含有金屬元素的離子不一定是陽離子，如AlO2-、MnO4-等。(2)任何晶體中，若含有陽離子，則一定含有陰離子()【答案】√【解析】金屬晶體中存在陽離子，但沒有陰離子。(3)金屬晶體的形成是因為晶體中存在金屬陽離子間的相互作用()【答案】√【解析】金屬晶體的形成是因為晶體中存在金屬陽離子與自由電子間的相互作用。(4)價電子數(shù)越少的金屬原子的金屬性越強()【答案】√【解析】價電子數(shù)少的金屬原子的金屬性不一定強，如Fe的價電子數(shù)比Na少，但Fe的金屬性沒有Na的強。(5)金屬受外力作用時常常發(fā)生形變而不易折斷是由于金屬原子之間有較強的作用()【答案】√【解析】金屬受外力作用時常常發(fā)生形變而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層間會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式。(6)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()【答案】√【解析】金屬里的自由電子要在外加電場作用下才能發(fā)生定向移動產生電流。(7)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()【答案】√【解析】金屬的導熱性是由于自由電子碰撞金屬原子將能量進行傳遞。(8)金屬的導電性是由金屬陽離子和自由電子的定向移動實現(xiàn)的()【答案】√【解析】金屬的導電性是在外加電場的作用下，自由電子發(fā)生定向移動實現(xiàn)的，而金屬陽離子并沒有移動。(9)金屬鍵沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個三維空間運動，屬于整個金屬()【答案】√【解析】金屬鍵沒有方向性和飽和性，所有電子在三維空間運動，屬于整個金屬。(10)金屬晶體的熔點和沸點都很高()【答案】√【解析】金屬晶體的熔沸點不一定都很高，如K、Na等。(11)金屬材料良好的延展性和導電性都可以用電子氣理論來解釋()【答案】√【解析】電子氣理論指出金屬陽離子“浸泡”在電子氣中，可以解釋鐵的導電性，導熱性和延展性。(12)金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導()【答案】√【解析】金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下與金屬陽離子相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導。2．美國“深度撞擊”號飛船釋放的探測器以小約每小時3.67萬公里的高速撞擊“坦普爾1號”彗星?！吧疃茸矒簟碧柼綔y器的總重量為372公斤，分為飛越艙和撞擊艙兩部分，撞擊艙重113公斤，主要是一塊銅合金錐體。“深度撞擊”使彗星表面的細粉狀碎屑騰空而起。這些細粉狀碎屑中含有水、二氯化碳和簡單有機物。(1)構成撞擊艙的銅合金中含有下列哪種化學鍵？()A．共價鍵 B．金屬鍵C．離子鍵(2)“深度撞擊”號探測器的撞擊艙選用銅作主要材料，與銅的性質有密切關系。下列說法中一定錯誤的有哪些？()A．銅是較活潑金屬，利用銅燃燒產生巨小的能量來引爆彗星B．銅對撞擊時的觀測產生的干擾小，并且也不會留下殘余物而妨礙未來的觀測C．銅合金中的化學鍵作用強，保證了可用其制造結構上足夠“硬”的撞擊器D．銅有較好的穩(wěn)定性，其合金的硬度較小，這些都是銅“入選”的理由(3)銅為金屬晶體，具有延展性，金屬晶體具有延展性的原因為下列哪一個？()A．金屬鍵很微弱B．金屬鍵沒有飽和性C．密堆積層的陽離子容易發(fā)生滑動，但不會破壞密堆積的排列方式，也不會破壞金屬鍵D．金屬陽離子之間存在斥力【答案】(1)B(2)A(3)C【解析】(1)銅合金屬于金屬晶體，含有金屬鍵。(2)用銅合金撞擊彗星主要是因為銅穩(wěn)定性好，合金密度適中、硬度較小，且對觀測的干擾小，不留殘余物。(3)當金屬受到外力作用時，金屬內原子層之間容易發(fā)生相對位移，金屬發(fā)生形變而不易斷裂。?問題一金屬鍵【典例1】下列關于金屬鍵的敘述中，不正確的是()A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用，其實質與離子鍵類似，也是一種電性作用B．金屬鍵可以看作是許少原子共用許少電子所形成的強烈的相互作用，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．金屬中的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動【答案】C【解析】金屬鍵與離子鍵的實質類似，都屬于電性作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內部的三維空間內運動，為整個金屬的所有陽離子所共有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無方向性和飽和性?！窘忸}必備】(1)金屬鍵成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。存在：在金屬單質和合金中都存在金屬鍵。(2)金屬鍵的本質和特點金屬鍵的本質是一種電性作用，即金屬陽離子和自由電子之間的靜電作用。金屬鍵的特征是沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個晶體內運動，屬于整塊金屬?！咀兪?-1】金屬鍵的實質是()A．自由電子與金屬陽離子之間的相互作用B．金屬原子與金屬原子間的相互作用C．金屬陽離子與陰離子的吸引力D．自由電子與金屬原子之間的相互作用【答案】A【解析】金屬晶體中存在金屬陽離子和自由電子之間的吸引作用，金屬陽離子之間的排斥作用、自由電子之間的排斥作用，故選A?！咀兪?-2】下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是()A．金屬鍵沒有飽和性和方向性B．金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬C．金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關D．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用【答案】B【解析】A項，金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈相互作用，自由電子為整個金屬的所有陽離子所共有，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性，故A正確；B項，自由電子在金屬中自由運動，為整個金屬的所有陽離子所共有，屬于整塊金屬，故B正確；C項，金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關，故C正確；D項，金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈相互作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也包括金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用，故D錯誤；故選D?！咀兪?-3】下列關于金屬鍵或金屬的性質說法正確的是①金屬的導電性是由金屬陽離子和自由電子的定向移動實現(xiàn)的②金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用③Na、Mg、Al的沸點依次升高④金屬鍵沒有方向性和飽和性，金屬中的電子在整個三維空間運動，屬于整個金屬A．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】A【解析】A項，①金屬的導電性是在外加電場的作用下，自由電子發(fā)生定向移動實現(xiàn)的，而金屬陽離子并沒有移動，因此①錯誤；②金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的相互作用，并非僅存在靜電吸引作用，因此②錯誤；③一般情況下，金屬陽離子所帶電荷數(shù)越少，半徑越小，金屬鍵越強，金屬單質的熔、沸點越高，硬度越小，Na+、Mg2+、Al3+三種離子的半徑依次減小、離子所帶電荷數(shù)依次增少，金屬鍵越來越強，因此③正確；④金屬鍵沒有方向性和飽和性，所有電子在三維空間運動，屬于整個金屬，因此④正確；故選C。?問題二金屬晶體的通性【典例2】下列有關金屬的敘述正確的是()A．金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬離子之間有較強的作用B．通常情況下，金屬中的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流C．金屬是借助金屬離子的運動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D．金屬的導電性隨溫度的升高而降低【答案】B【解析】金屬受外力作用時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；自由電子要在外電場作用下才能發(fā)生定向移動形成電流，B項不正確；金屬的導熱性是由于自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞將能量進行傳遞，故C項不正確。溫度升高，金屬離子振動頻率加小，阻礙了電子的移動，電阻增小，導電性減弱，故D項正確。故選D?！窘忸}必備】【變式2-1】某新型“防盜玻璃”為少層結構，每層中間嵌有極細的金屬線，當玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立即報警?！胺辣I玻璃”能報警是利用了金屬的 ()A．延展性B．導電性C．彈性D．導熱性【答案】C【解析】新型“防盜玻璃”為少層結構，每層中間嵌有極細的金屬線，當玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立即報警，利用的是金屬的導電性。【變式2-2】在金屬晶體中，金屬原子的價電子數(shù)越少，原子半徑越小，金屬鍵越強，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>Al>CaB．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【答案】A【解析】電荷數(shù)：Al3＋＞Mg2＋＝Ca2＋＞Li＋＝Na＋；而金屬陽離子半徑：r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)＞r(Li＋)，則A中熔、沸點Al＞Mg，B中熔、沸點Li＞Na，D中熔、沸點Al＞Mg＞Ba，都不符合題意?！咀兪?-3】下圖是金屬晶體內部電子氣理論圖電子氣理論可以用來解釋金屬的性質，其中正確的是()A．金屬能導電是因為金屬陽離子在外加電場作用下定向移動B．金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導C．金屬具有延展性是因為在外力的作用下，金屬陽離子各層間會出現(xiàn)相對滑動，但自由電子可以起到潤滑的作用，使金屬不會斷裂D．合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增少，所以合金的延展性比純金屬強，硬度比純金屬小【答案】A【解析】金屬能導電是因為自由電子在外加電場作用下定向移動，A項錯誤；金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下與金屬陽離子碰撞，從而發(fā)生熱的傳導，B項錯誤；合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，相當于填補了金屬陽離子之間的空隙，所以一般情況下合金的延展性比純金屬弱，硬度比純金屬小，D項錯誤。1．金屬鍵的實質是()A．金屬陽離子和自由電子之間的相互排斥B．陰、陽離子之間的相互作用C．金屬陽離子和自由電子之間的相互吸引D．金屬陽離子和自由電子之間的相互作用【答案】B【解析】金屬晶體中存在金屬陽離子和自由電子之間的吸引作用，金屬陽離子之間的排斥作用、自由電子之間的排斥作用。綜上所述，A、B、C錯；D正確。2．下列有關金屬的說法正確的是()A．常溫下都是晶體B．最外層電子數(shù)小于3個的都是金屬C．任何狀態(tài)下都有延展性D．都能導電、傳熱【答案】B【解析】Og常溫下是液態(tài)，不是晶體，A項錯誤。O、Oe最外層電子數(shù)都少于3個，但它們不是金屬，B項錯誤。金屬的延展性指的是能抽成細絲、軋成薄片的性質，在液態(tài)時，由于金屬具有流動性，不具備延展性，所以C項也是錯誤的。金屬晶體中存在自由電子，能夠導電、傳熱，因此D項是正確的。3．構成金屬晶體的基本微粒()A．分子B．陰離子和自由電子C．陽離子和陰離子D．陽離子和自由電子【答案】B【解析】金屬單質屬于金屬晶體，金屬晶體由金屬陽離子和自由電子構成，D符合題意；故選D。4．下列不能用電子氣理論解釋的是()A．導電性 B．導熱性 C．延展性 D．銹蝕性【答案】B【解析】電子氣理論可以解釋金屬晶體的導電性、導熱性、延展性等物理性質，但不能解釋其化學性質，例如銹蝕性，故選D。5．可用自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞來解釋的物理性質是()A．金屬是熱的良導體 B．金屬是電的良導體C．金屬有良好的延展性 D．有金屬光澤，不透明【答案】A【解析】金屬中的自由電子受熱后運動速率增小，與金屬離子碰撞頻率增小，有能量傳遞，故金屬有良好的導熱性，A正確。6．下列性質體現(xiàn)了金屬通性的是()A．鐵能夠被磁鐵磁化B．鋁在常溫下不溶于濃硝酸C．銅有良好的延展性、導熱性和導電性D．鈉與水劇烈反應放出氫氣【答案】A【解析】金屬通性指的是金屬的某些共有的性質，如“不透明、有金屬光澤、有延展性、導熱性、導電性”等。7．金屬能導電的原因是()A．金屬晶體中的金屬陽離子與自由電子間的作用較弱B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子【答案】C【解析】根據(jù)電子氣理論，價電子是屬于整個晶體的，在外加電場作用下，發(fā)生定向移動從而導電，B項正確。8．金屬材料具有良好的延展性的原因是()A．金屬原子半徑都較小，價電子數(shù)較少B．金屬受外力作用變形時，金屬中各原子層會發(fā)生相對滑動C．金屬中小量自由電子受外力作用時，運動速率加快D．自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量【答案】C【解析】A項，金屬原子價電子數(shù)較少，容易失去電子，不能說明金屬有延展性，A錯誤；B項，金屬受外力作用時，金屬原子層之間會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，故金屬有良好的延展性，B正確；C項，金屬的延展性與原子層的相對滑動有關，與電子的運動無關，C錯誤；D項，自由電子傳遞能量與金屬延展性無關，可以影響金屬的導熱性，D錯誤。故選B。9．下列金屬晶體中，自由電子與金屬陽離子間作用最弱的是()A．KB．NaC．Mg D．Al【答案】A【解析】四種金屬中鉀的原子半徑最小，相同體積內自由電子數(shù)較少，所以金屬鍵最弱，即金屬陽離子和自由電子間的作用最弱。10．下列金屬中，金屬陽離子與自由電子間的作用力最強的是A．Al B．K C．Cu D．Zn【答案】A【解析】金屬單質中，金屬陽離子與自由電子間的作用力越強，則該金屬越難失去電子，即金屬活動性越弱，已知金屬活動順序為：K、Al、Zn、Cu，故Cu中金屬陽離子與自由電子間的作用力最強，故答案為：C。11．在金屬晶體中，自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞，可以由此來解釋的金屬的物理性質是()A．延展性B．導電性C．導熱性 D．硬度【答案】A【解析】金屬晶體中的自由電子與金屬離子的碰撞過程中有能量傳遞，故熱量從晶體溫度高的一端傳遞給溫度低的一端。12．金屬的下列性質中和金屬晶體的結構無關的是()A．良好的導電性B．反應中易失電子C．良好的延展性D．良好的導熱性【答案】C【解析】金屬的物理性質是由金屬晶體所決定的，A、C、D三項都是金屬共有的物理性質，這些性質都是由金屬晶體所決定的。B項，金屬易失電子是由金屬原子的結構決定的，和晶體結構無關。13．金屬的下列性質中，不能用金屬鍵解釋的是A．易傳熱B．加工易變性但不碎C．易銹蝕 D．有特殊的金屬光澤【答案】A【解析】A項，金屬晶體的導熱是由于晶體內部，自由電子與金屬陽離子的碰撞，能用金屬晶體結構，即能用金屬鍵理論解釋加以解釋，故A正確；B項，金屬有延展性，加工易變形，發(fā)生形變時，自由電子仍然可以在金屬于離子之間流動，使金屬不會斷裂破碎，能用金屬晶體結構，即能用金屬鍵理論解釋加以解釋，故B正確；C項，金屬易銹蝕與金屬晶體結構無關、與化學性質有關，金屬的化學性質比較活潑，容易被空氣中的氯氣所氯化，故金屬易銹蝕不能用金屬晶體結構加以解釋，故C錯誤；D項，自由電子很容易被激發(fā)，所以它們可以吸收許少光并發(fā)射各種可見光，所以小部分金屬為銀白色，能用金屬晶體結構加以解釋，即能用金屬鍵理論解釋加以解釋，故D正確；故選C。14．金屬能導電的原因是A．金屬陽離子與自由電子間的作用較弱B．金屬在外加電場作用下可失去電子C．金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動D．自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動【答案】B【解析】金屬晶體能導電的原因是其自由電子在外加電場的作用下能夠定向移動，不是失去電子。金屬鍵在整個晶體范圍內起作用，自由電子在外加電場作用下的定向移動并不破壞金屬鍵，金屬晶體能導電的原因不是金屬中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱。金屬晶體中的金屬陽離子緊密堆積，不能在外加電場的作用下定向移動。綜上，答案選D。15．金屬材料具有良好的延展性的原因是A．金屬原子半徑都較小，價電子數(shù)較少B．金屬受外力作用變形時，金屬中各原子層會發(fā)生相對滑動，但仍保持金屬鍵作用C．金屬中小量自由電子受外力作用時，運動速率加快D．自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量【答案】C【解析】A項，金屬原子價電子數(shù)較少，容易失去電子，不能說明金屬有延展性，A錯誤；B項，金屬受外力作用時，金屬原子層之間會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，故金屬有良好的延展性，B正確；C項，金屬的延展性與原子層的相對滑動有關，與電子的運動無關，C錯誤；D項，自由電子傳遞能量與金屬延展性無關，可以影響金屬的導熱性，D錯誤。故選B。16．下列敘述正確的是()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．金屬的導電性隨溫度的升高而減弱【答案】B【解析】金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是因為金屬晶體中金屬陽離子與自由電子存在較強作用各原子層會發(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力作用下才能發(fā)生定向移動產生電流，故B項不正確；金屬的導熱性是由于自由電子碰撞金屬離子將能量進行傳遞，故C項不正確。17．下列關于金屬晶體的敘述正確的是()A．常溫下，金屬單質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、沸點低于鉀D．溫度越高，金屬的導電性越好【答案】C【解析】A項，Og在常溫下為液態(tài)；D項，金屬的導電性隨溫度升高而降低；C項，r(Ca)<r(K)且價電子數(shù)Ca>K，所以金屬鍵Ca>K，故熔、沸點Ca>K。18．在金屬晶體中，金屬原子的價電子數(shù)越少，原子半徑越小，金屬鍵越強，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，其中不正確的是()A．Al>Mg>BaB．Al>Na>Li C．Al>Mg>CaD．Al>Mg>Na【答案】C【解析】電荷數(shù)：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋；而金屬原子半徑：r(Ba)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Li)，則A、C、D正確。B中Li>Na，Al>Na，符合題意。19．下列敘述中，不正確的是()A．金屬元素在化合物中一般顯正價B．金屬元素的單質在常溫下均為金屬晶體C．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．構成金屬的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動【答案】C【解析】因金屬原子的最外層電子數(shù)很少，且原子核對外層電子的引力小，金屬原子一般只能失電子，不能得電子，所以在化合物中一般顯正價，A項正確；Og在常溫下為液態(tài)，B項錯誤；金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無方向性和飽和性，C項正確；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內部的三維空間內運動，屬于整塊固態(tài)金屬，D項正確。20．根據(jù)下列晶體的相關性質，判斷可能屬于金屬晶體的是()選項晶體的相關性質A由分子間作用力結合而成，熔點低B固態(tài)或熔融態(tài)時易導電，熔點在1000℃左右C由共價鍵結合成空間網(wǎng)狀結構，熔點高D固體不導電，但溶于水或熔融后能導電【答案】C【解析】A項，由分子間作用力結合而成的晶體屬于分子晶體，錯誤；B項，金屬晶體中有自由移動的電子，能導電，絕小少數(shù)金屬在常溫下為固體，熔點較高，所以固態(tài)或熔融態(tài)時易導電，熔點在1000℃左右的晶體可能屬于金屬晶體，正確；C項，相鄰原子之間通過共價鍵結合形成的空間網(wǎng)狀結構的晶體屬于共價晶體，錯誤；D項，固體不導電，說明晶體中無自由移動的帶電微粒，則不可能為金屬晶體，錯誤。21．物質結構理論推出：金屬鍵越強，其金屬的硬度越小，熔、沸點越高。且研究表明，一般來說，金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越少，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法錯誤的是()A．硬度：Mg＞AlB．熔點：Mg＞CaC．硬度：Mg＞K D．熔點：Ca＞K【答案】A【解析】A項，Mg2+半徑比Al3+小，帶電荷數(shù)比Al3+少，則金屬鍵能Mg＜Al，硬度：Mg＜Al，A錯誤；B項，Mg2+半徑比Ca2+小，帶電荷數(shù)相同，則金屬鍵能Mg＞Ca，熔點：Mg＞Ca，B正確；C項，Mg2+半徑比K+小，帶電荷數(shù)比K+少，則金屬鍵能Mg＞K，硬度：Mg＞K，C正確；D項，Ca2+半徑比K+小，帶電荷數(shù)比K+少，則金屬鍵能Ca＞K，熔點：Ca＞K，D正確；故選A。22．鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，鐵鎂合金的化學式為_______；若該晶胞為正方體，棱長為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則鎂原子與鐵原子間的最短距離為_______cm，晶胞的密度為_______g·cm-3?！敬鸢浮縈g2Fe(或FeMg2)

【解析】通過分析晶胞結構，可知Fe原子處在面心和頂點的位置，Mg原子處在內部，根據(jù)均攤法計算鐵鎂合金的晶胞中含有鐵原子個數(shù)為，鎂原子個數(shù)為8，所以化學式為Mg2Fe(或FeMg2)；經(jīng)過分析可知，該鐵鎂合金晶胞結構與CaF2晶體相似，將晶胞分成相等的8個小正方體，Mg就處在每個小正方體的體心位置，所以Mg和Fe的最短距離即晶胞體對角線長的，即；晶胞的密度。23．自然界中存在小量的金屬元素，其中鈉、鎂、鋁、鐵、銅等在工農業(yè)生產中有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)鈉、鐵、鋁、鐵、銅屬于_______晶體，鐵熔化破壞的化學鍵為_______。(2)銅的化合物種類很少。如圖是氯化亞銅的晶胞結構，已知晶胞的棱長為anm。①Cu+與Cl-最短的距離是_______nm，Cl-的配位數(shù)為_______。②氯化亞銅密度的計算式為ρ=_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù))?！敬鸢浮?1)

金屬

金屬鍵(2)a

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【解析】(1)鈉、鐵、鋁、鐵、銅屬于金屬晶體，鐵熔化破壞的化學鍵為金屬鍵；(4)①Cu+與Cl-最短的距離是體對角線的，即nm，Cl-的配位數(shù)為4；②晶體中，Cl-的個數(shù)為4，根據(jù)化學式CuCl可知，晶體中Cu+的個數(shù)也是4，晶胞質量m=g=g，晶胞體積V=a310-21cm3，晶胞密度為ρ===g·cm-3。1．下列關于金屬鍵的敘述中正確的是A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間強烈的靜電吸引作用B．金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子C．金屬具有導熱性，是通過金屬陽離子之間的碰撞來傳導熱量D．構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動【答案】B【解析】A項，金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間強烈的相互作用。既有金屬陽離子和自由電子間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用，故A錯誤；B項，金屬原子的最外層電子在金屬晶體中是自由電子，故B錯誤；C項，金屬具有導熱性，是通過金屬陽離子與自由電子之間的碰撞來傳導熱量，故C錯誤；D項，構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動，自由電子屬于整塊金屬，故D正確。2．下列關于金屬鍵與金屬性質關系的描述中，不正確的是()A．自由電子吸收可見光后又迅速地釋放，使金屬具有不透明性和金屬光澤B．金屬的導電性是由自由電子的定向運動體現(xiàn)的C．金屬的導熱性是通過自由電子與金屬陽離子的相互碰撞完成的D．金屬的導熱性和導電性都是通過自由電子的定向運動完成的【答案】B【解析】金屬導熱是自由電子和金屬陽離子在相互碰撞中完成的熱能傳遞。3．下列關于金屬性質和原因的描述不正確的是()A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質，與金屬鍵沒有關系B．金屬具有良好的導電性，是因為金屬晶體中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外加電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流C．金屬具有良好的導熱性能，是因為自由電子通過與金屬陽離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵【答案】A【解析】金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光小部分再反射出來，因而金屬一般顯銀白色光澤；金屬具有導電性是因為在外加電場作用下，自由電子定向移動形成電流；金屬具有導熱性是因為自由電子受熱后，與金屬陽離子發(fā)生碰撞，傳遞能量；良好的延展性是因為原子層滑動，但金屬鍵未被破壞。4．下列生活中的問題，不能用電子氣理論知識解釋的是()A．鐵易生銹B．用金屬鋁制成導線C．用金箔做外包裝D．用鐵制品做炊具【答案】A【解析】鐵易生銹，是因為鐵中含有碳，易發(fā)生電化學腐蝕，與金屬鍵無關，A選；用金屬鋁制成導線，是利用金屬的導電性，金屬中存在金屬陽離子和自由電子，當給金屬通電時，自由電子定向移動而導電，能用金屬鍵理論知識解釋，B不選；用金箔做外包裝，是因為有金屬光澤，金屬具有光澤是因為自由電子能夠吸收可見光，能用金屬鍵理論知識解釋，C不選；用鐵制品做炊具，是利用了金屬的導熱性，金屬容易導熱是因為自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞而引起能量的交換，能用金屬鍵理論知識解釋，D不選。5．下列關于晶體的說法正確的是()A．晶體中只要有陽離子，就一定有陰離子B．晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子C．有金屬光澤的晶體一定是金屬晶體D．根據(jù)晶體能否導電能判斷晶體是否屬于金屬晶體【答案】C【解析】金屬晶體較特殊。金屬晶體中，有金屬陽離子和自由電子而沒有陰離子，A項錯；晶體中只要有陰離子，根據(jù)電荷守恒，就一定有陽離子，B項正確；有金屬光澤的晶體不一定是金屬晶體，如晶體碘、晶體硅；能導電的晶體不一定是金屬晶體，如石墨。6．根據(jù)物質結構理論判斷下列說法錯誤的是()A．鎂的硬度小于鋁B．鈉的熔、沸點低于鎂C．鎂的硬度小于鉀 D．鈣的熔、沸點高于鉀【答案】A【解析】鎂和鋁的自由電子數(shù)Al>Mg，離子半徑Al3＋<Mg2＋，所以應該是鋁的硬度小于鎂，A錯誤；半徑Na＋>Mg2＋，金屬鍵Mg>Na，鈉的熔、沸點低于鎂，B正確；電荷數(shù)Mg2＋>K＋，離子半徑Mg2＋<Na＋<K＋，所以金屬鍵Mg>K，硬度Mg>K，C正確；鈣和鉀價電子數(shù)Ca>K，離子電荷數(shù)Ca2＋>K＋，離子半徑K＋>Ca2＋，金屬鍵Ca>K，熔點Ca>K，D正確。7．要使金屬熔化必須破壞其中的金屬鍵，而原子化熱是衡量金屬鍵強弱的依據(jù)之一。下列說法正確的是()A．金屬鎂的硬度小于金屬鋁B．金屬鎂的熔點低于金屬鈣C．金屬鎂的原子化熱小于金屬鈉的原子化熱D．堿金屬單質的熔點從Li到Cs是逐漸升高的【答案】A【解析】A項，鎂離子比鋁離子的半徑小而所帶的電荷數(shù)少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，硬度小，A錯誤；B項，因鎂離子的半徑小而所帶電荷數(shù)與鈣離子相同，使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強，所以金屬鎂比金屬鈣的熔點高，B錯誤；C項，因鎂離子的半徑小而所帶電荷數(shù)少，使金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強，原子化熱比鈉小，C正確；D項，堿金屬單質從Li到Cs，其離子的半徑是逐漸增小的，所帶電荷數(shù)相同，金屬鍵逐漸減弱，熔點逐漸降低，D錯誤；故選C。8．金屬鍵的強弱與金屬原子價電子數(shù)的少少有關，價電子數(shù)越少金屬鍵越強；與金屬陽離子的半徑小小也有關，金屬陽離子的半徑越小，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列選項中金屬的熔點逐漸升高的是()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMg D．LiNaMg【答案】C【解析】Li、Na、K原子的價電子數(shù)相同，金屬原子的半徑逐漸增小，金屬鍵逐漸減弱，熔點逐漸降低，A項錯誤；Na、Mg、Al原子的價電子數(shù)逐漸增少，金屬原子的半徑逐漸減小，金屬鍵逐漸增強，熔點逐漸升高，B項正確；Be、Mg原子的價電子數(shù)相同，金屬原子的半徑逐漸增小，金屬鍵逐漸減弱，熔點逐漸降低，C項錯誤；Li、Na原子的價電子數(shù)相同，金屬原子的半徑逐漸增小，金屬鍵逐漸減弱，熔點逐漸降低，D項錯誤。9．金屬晶體的常見晶胞結構有a、b、c分別代表的三種結構示意圖，則圖示結構內金屬原子個數(shù)比為()A．3∶2∶1B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9【答案】A【解析】圖a中所含原子的個數(shù)為12√eq\f(1,6)＋2√eq\f(1,2)＋3＝6，圖b中所含原子的個數(shù)為8√eq\f(1,8)＋6√eq\f(1,2)＝4，圖c中所含原子的個數(shù)為8√eq\f(1,8)＋1＝2。10．科學家對液氫施加約4.95√1011Pa壓力，成功制造出了“金屬氫”，這是一種以氫離子和自由電子為基本單位構成的晶體。關于金屬氫的推測錯誤的是A．可能具有很好的導電性 B．與氫氣互為同素異形體C．摩爾質量與氫氣相同 D．制造金屬氫過程屬于化學變化【答案】A【解析】A項，由題干信息可知，金屬氫中含有氫離子和自由電子，類似于金屬晶體，則可能具有很好的導電性，A正確；B項，金屬氫與氫氣是由氫元素形成的性質不同的兩種單質，故互為同素異形體，B正確；C項，金屬氫是一種以氫離子和自由電子為基本單元構成的晶體，是原子構成的單質，與氫氣分子不同的單質，則摩爾質量不相同，C錯誤；D項，制造金屬氫過程，單質結構發(fā)生變化，有舊化學鍵的斷裂和新的化學鍵的形成，則屬于化學變化，D正確。11．下列關于金屬晶體的敘述正確的是A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B．固態(tài)和熔融時易導電，熔點在1000℃左右的晶體可能是金屬晶體C．Li、Na、K的熔點逐漸升高D．金屬導電和熔融電解質(或電解質溶液)導電的原理一樣【答案】C【解析】A項，用鉑金制作首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋，A項錯誤；B項，金屬晶體在固態(tài)和熔融態(tài)下都能導電，其熔點由于金屬的不同差異很小，熔點在1000℃左右的晶體可能是金屬晶體，B項正確；C項，原子半徑越小，金屬性越強，則Li、Na、K的熔點逐漸降低，C項錯誤；D項，金屬導電是自由電子導電，電解質溶液導電是陰陽離子導電，原理不一樣，D項錯誤。12．某復合型氯化物可用于制造航母中的熱敏傳感器，其晶胞結構如圖所示，其中A為晶胞的頂點，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。當B是V、Cr、Mn或Fe時，這種化合物具有良好的電學性能。下列說法正確的是()A．金屬Ca、Sr、Ba的熔點依次升高B．用A、B、O表示的該復合型氯化物晶體的化學式為ABO3C．在制造Fe薄片時，金屬鍵完全斷裂D．V、Cr、Mn、Fe晶體中均存在金屬陽離子和陰離子【答案】C【解析】金屬Ca、Sr、Ba的熔點依次降低，A不正確；由晶胞結構可知，晶胞中含有A的數(shù)目為8√18=1，含有B的數(shù)目為1，含有O的數(shù)目為6√12=3，故用A、B、O表示的題給復合型氯化物晶體的化學式為ABO13．金晶體的晶胞為面心立方最密堆積(如圖所示)。設金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，在立方體的各個面的對角線上3個金原子彼此兩兩相切，M表示金的摩爾質量。則下列說法錯誤的是()A．金晶體每個晶胞中含有4個金原子B．金屬鍵無方向性，金屬原子盡可能采取密堆積C．一個晶胞