2024-2024年人教版高中化学选修三教学案：第三章 第三节 金属晶体(含答案)

第三节 金属晶体

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1．知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 2．能列举金属晶体的基本堆积模型。

3．知道金属晶体的结构微粒、微粒间作用力以及与其他晶体的区别。

2024-2024年人教版高中化学选修三教学案：第三章 第三节 金属晶体(含答案)

1．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。

2．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。

3．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。

4．金属原子在三维空间里有四种堆积方式：①简单立方堆积，②体心立方堆积，

③六方最密堆积，④面心立方最密堆积。

金属键与金属晶体

1．金属键

(1)概念：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。

(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。 (3)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，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。

②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 [特别提醒]

(1)同周期从左到右金属单质(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高；同主族从上到下金属单质(如碱金属)熔、沸点降低。

(2)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。

(3)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(1 535 ℃)。

2．金属晶体

(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。

(2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。 (3)用电子气理论解释金属的性质：

[特别提醒] 温度越高，金属的导电能力越弱。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在( )

(2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失( ) (3)钙的熔、沸点低于钾( )

(4)温度越高，金属的导电性越好( ) 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)×

2．金属的下列性质中和金属晶体的结构无关的是( ) 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：选B 金属的物理性质是由金属晶体所决定的，A、C、D三项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。B项，金属易失电子是由金属原子的结构决定的，和晶体结构无关。

金属晶体的原子堆积模型

1．二维空间模型

堆积方式 非密置层 密置层 图示 配位数

2．三维空间模型

(1)简单立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，其空间利用率52%，配位数为6，晶胞构成：一个立方体，每个晶胞含有1个原子，如Po。

4 6

(2)体心立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，配位数为8，空间利用率为68%。晶胞构成：体心立方，每个晶胞含有2个原子，如碱金属。

(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积：六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照密置层(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数均为12，空间利用率均为74%。

六方最密堆积 按ABABABAB……的方式堆积 面心立方最密堆积 按ABCABCABC……的方式堆积

1．连线题。 金属 A．铜 B．钋 C．钾 D．镁

晶胞类型 ①简单立方 ②体心立方 ③六方 ④面心立方

解析：简单立方的是钋，体心立方的有Na、K、Fe等，六方最密堆积的有Mg、Zn等，面心立方最密堆积的有Cu、Ag、Au。

答案：A－④ B－① C－② D－③

2．金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式，下列说法中正确的是( )

A．图(a)为非密置层，配位数为6 B．图(b)为密置层，配位数为4

C．图(a)在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积 D．图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方堆积

解析：选C 金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种是密置层排列，另一种是非密置层排列。密置层排列的空间利用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，原子的配位数为4。由此可知，图中(a)为密置层，(b)为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积和体心立方两种堆积模型。所以，只有C选项正确。

石墨——混合晶体

1．石墨的结构特点

(1)同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p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．石墨的晶体类型

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。

1．下列有关石墨晶体的说法正确的是( ) A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体 B．由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体 C．由于石墨质软，所以它是分子晶体 D．石墨晶体是一种混合晶体

解析：选D 石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，因此它是一种混合晶体。

2．石墨的片层结构如图所示，试回答：

(1)片层中平均每个正六边形含有________个碳原子。

(2)在片层结构中，碳原子数、C—C键、六元环数之比为__________。 (3)n g碳原子可构成__________个正六边形。

解析：在石墨的片层结构中，以一个六元环为研究对象，由于每个碳原子被3个六元1

环共用，即组成每个六元环需碳原子数为6×＝2；另外每个碳碳键被2个六元环共用，即

3n g1

属于每个六元环的碳碳键数为6×＝3。n g碳原子可构成正六边形的个数为－×212 g·mol11nNA－

NA mol1×＝。

224

nNA答案：(1)2 (2)2∶3∶1 (3) 24

[三级训练·节节过关]

1．金属键的实质是( )

A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B．金属原子与金属原子间的相互作用 C．金属阳离子与阴离子的吸引力 D．自由电子与金属原子之间的相互作用

解析：选A 金属键就是金属中金属阳离子与自由电子间的相互作用，其本质上是一种电性作用。

2．下列有关金属晶体的说法中不正确的是( ) A．金属晶体是一种“巨分子” B．“电子气”为所有原子所共用