2019高中化学第三章第三节金属晶体讲义新人教版

2019高中化学第三章第三节金属晶体讲义新人教版

金属晶体细读教材记主干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”，被所有原子所共用，从而把所有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，金属键的强弱决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堆积方式：简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积、面心立方最密堆积。[新知探究]1．概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。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”，被所有原子共用，从而把所有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)金属键的强弱主要决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]n　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强烈的静电吸引作用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”，被所有原子所共用，从而把所有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强烈作用，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．(2016·六安高二检测)要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键，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，由此判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是逐渐升高的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，对外层电子束缚能力减弱，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。n[新知探究]1．金属晶体2．金属晶体的物理通性及解释3．金属晶体的紧密堆积模型(1)二维空间模型堆积方式非密置层密置层图示配位数46(2)三维空间模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞n非密置层简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积Na、K、Fe68%8密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au74%124．石墨的晶体类型(1)结构特点——层状结构①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。碳原子中所有的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、沸点升高。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变化温度的影响金属导电自由电子物理变化升温，导电性减弱n电解质溶液导电阴、阳离子化学变化升温，导电性增强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．(2016·六安高二检测)金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积(镁型)、面心立方堆积(铜型)和体心立方堆积(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A　a中原子个数＝12×＋2×＋3＝6，b中原子个数＝8×＋6×＝4，c中原子个数＝1＋8×＝2，所以其原子个数比是6∶4∶2＝3∶2∶1，故选A。n4．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．(2016·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强烈作用，在一定外力作用下，不因变形而消失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强烈作用，在一定外力作用下，不因变形而消失，因此金属有延展性，B项正确；Ca、K属于同周期元素，半径：CaAl>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项应该是Al>Mg>Ca，错误，C正确；B项应该是Al>Li>Na，错误；D项应该是Al>Mg>Ba，D错误。4.关于体心立方堆积型晶体(如图所示)的结构的叙述中正确的是(　　)A．是密置层的一种堆积方式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堆积方式，体心立方堆积型晶体是非密置层的一种堆积方式，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×＋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n①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，金属铜的密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数为________(用a、ρ表示)。解析：(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为1∶2、1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。(2)①面心立方晶胞；②64·＝ρ·a3，NA＝。答案：(1)b　(2)①C　②