高中化学《物质结构与性质》3.3金属晶体教案新人教版选修3

第三节金属晶体[学习目标][知识梳理]1.在金属单质的晶体中，原子之间以____________相互结合.描述金属键本质的最简单理论是__________理论. 构成金属晶体的粒子是_________和_________.2.金属键的强度差别_________.例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而_____是熔点最高,硬度最大的金属,这是由于_____________________________的缘故. 铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。

在①铝②硅③铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是_______________。

3.金属材料有良好的延展性是由于_____________________________.金属材料有良好的导电性是由于_____________________________.金属的热导率随温度升高而降低是由于_________________________________.4. 金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层,其配位数分别为______和__________.5.金属晶体可看成金属原子在_________________里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_______________,_____________________,_________________,__________________.金属晶体的最密堆积是___________________,配位数是__________.[方法导引]1.金属晶体性质及理论解释导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用2.金属晶体的熔点变化规律①金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9℃)，而钨的熔点高达3410℃．这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别．②一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定．金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高．例如，熔点：Na<Mg<Al；熔点：Li>Na>K>Rb>Cs．例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（）A．良好的导电性 B．反应中易失电子C．良好的延展性 D．良好的导热性解析：备选答案A、C、D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，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关．答案：B例2．关于晶体的下列说法正确的是（）A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低解析：只有认识四类晶体物理性质差异的本质原因才能对此题进行正确判断。

在四类晶体中，金属晶体的结构及物理性质最特殊，应予重视。

金属晶体中，构成晶体的微粒既有金属原子，又有金属阳离子，且二者不断转换，晶体中自由电子与金属离子间的电性作用形成了金属键。

因此晶体中有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体。

金属键强弱相差很大（主要由阳离子半径大小决定），因此金属晶体的熔、沸点、硬度等物理性质相差极大，它与其他类晶体相比很特殊，有的晶体熔沸点很低，甚至小于分子晶体如金属汞、碱金属等；有的金属熔沸点很高，甚至高于原子晶体如金属钨。

答案：A例3.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（）A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B、金属元素在一般化合物中只显正价C、金属元素在不同的化合物中的化合价均不同D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体解析：A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。

B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。

C、金属元素有的有变价，有的无变价，如Na+。

D、金属汞常温下为液体。

答案：B。

例4.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法错误的是( )A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔沸点低于钙C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔沸点高于钾解析：价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以Al的金属键更强，所以A的说法错误．Mg 和Ca的价电子数相同，而原子半径Mg＜Ca，所以金属键的强弱Mg＞Ca，所以B的说法错误．价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜Ca＜K，所以C的说法正确．价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，所以D的说法也正确．答案：AB[基础训练]1．下列有关金属元素的特征叙述正确的是( )A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性D．金属元素的化合价一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不相同D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体2．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 ( )A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B．金属元素在化合物中一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同D．金属单质在常温下都是金属晶体3．金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 ( )A．易导电 B．易导热C．有延展性 D．易锈蚀4．下列晶体中由原子直接构成的单质有 ( )A．白磷 B．氦C．金刚石 D．金属镁5．金属具有延展性的原因是( )A．金属原子半径都较大，价电子较少B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量6．下列说法不正确的是( )A．金属单质的熔点一定比非金属单质高B．离子晶体中不一定含有金属元素C．在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子D．含有金属元素的离子不一定是阳离子7．金属晶体的形成是因为晶体中存在( )A．金属离子间的相互作用 B．金属原子间产生相互作用C．金属离子与自由电子间的相互作用 D．金属原子与自由电子间的相互作用8． 关于金属元素的特征，下列叙述正确的是( )①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性②金属元素在化合物中一般显正价③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱④金属元素只有金属性，没有非金属性⑤价电子越多的金属原子的金属性越强A．①②③ B．②③ C．①⑤ D．全部9．金属的下列性质中，与自由电子无关的是 ( )A．密度大小B．容易导电 C．延展性好 D．易导热10．下列有关金属的叙述正确的是( )A．金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性B．金属元素的化合价—般表现为正价C．熔化状态能导电的物质—定是金属的化合物D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体11.下列叙述正确的是 ( )A．原子晶体中可能存在离子键 B．分子晶体中不可能存在氢键C．在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子 D．金属晶体导电是金属离子所致12.金属能导电的原因是（）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子13．下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B ．原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D ．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键14.在核电荷数1~18的元素中，其单质属于金属晶体的有 ，属于分子晶体的有 ，属于原子晶体的有 ．15. 简要填空：(1)金属导电是____________________的结果．(2)金属导热是____________________的结果．(3)金属抽成丝或压成薄板是金属受到外力作用，紧密堆积的原子(离子)层发生了________________，而金属离子和自由电子之间的____________________没有改变．16. 碱金属单质的熔点顺序为Li ＞Na ＞K ＞Rb ＞Cs ，试用金属晶体结构的知识加以解释．17.．在金属晶体中存在的粒子是____________和____________．通过______________形成的单质晶体叫做金属晶体．18.．(1)请描述金属晶体中自由电子的存在状态．答：_____________________________________________________________．(2)请说明金属晶体中自由电子所起的作用．答：___________________________________________________________________．19. 金属导电靠___________，电解质溶液导电靠_____________;金属导电能力随温度升高而_________, 溶液导电能力随温度升高而____________.20.有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。

该单元平均是由__________个金属原子组成的。

[拓展提高]21.晶胞是晶体中最小的重复单元．已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示．若铁原子的半径为m 101027.1-⨯，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中AB 的长度为______________m ．22. 某些金属晶体(Cu 、Ag 、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。

23.石墨片层结构如右图所示，问：（1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？（2）n g 碳原子可构成多少个正六边形？第三节 金属晶体 [基础训练]参考答案1．B 2．B 3．D 4．BC 5．B 6．AC 7．C 8．B 9．A 10．B 11. C12. B 13. B 14.答案： Li 、Be 、Na 、Mg 、Al ; H 2、He 、N 2、O 2、F 2、Ne 、P 4、S 、Cl 2、Ar ; C 、Si 、B15.答案(1)自由电子在电场作用下定向移动(2)自由电子碰撞金属离子而将能量传给金属离子(3)相对滑动 较强烈的相互作用(金属键)16.金属晶体的熔点高低取决于晶体中金属离子与自由电子之间的作用力大小，由库仑定律221r q q k F =可知，作用力的大小又取决于金属离子的半径和自由电子的数量，显然，半径越小，作用力越强，熔点越高．而离子的半径顺序为+++++<<<<Cs Rb K Na Li ，因此锂的熔点最高．17.金属离子；自由电子；金属键18.．(1)自由电子均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有．(2)使金属阳离子结合在一起形成晶体; 使金属晶体具有导电性、导热性和延展性．19. 自由电子；自由离子；减弱；增强20. 421．101059.3-⨯提示： 222AC BC AB =+21021027.1421）（-⨯⨯⨯=AB 101059.3-⨯=AB22. ．依题意画出侧面图，设正立方体边长为a ，则体积为a 3。