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1、化学化学(人教版人教版选修修3)第三章第三第三章第三节金属晶体金属晶体【典例【典例1 1】下面叙述正确的是】下面叙述正确的是A.A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属原子之间有较强的作用于金属原子之间有较强的作用B.B.通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动，通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动，而形成电流而形成电流C.C.金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分分传到温度低的部分D.D.金属的导电性随温度的升高而减弱金属的导电性随温度的升高而减弱【自主解答】
2、【自主解答】选选D D。金属受外力作用时常常发生变形而。金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故但不会改变原来的排列方式，故A A项不正确；金属里的项不正确；金属里的自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流，自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流，故故B B项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属原子将能量进行传递，故原子将能量进行传递，故C C项不正确。项不正确。【典例【典例2 2】结合金属晶体的结构和性质，回答以
3、下问题：】结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：（1 1）有下列金属晶体：）有下列金属晶体：NaNa、PoPo、K K、FeFe、CuCu、MgMg、ZnZn、Au Au 其堆积方式为：其堆积方式为：简单立方堆积的是简单立方堆积的是_；体心立方堆积的是体心立方堆积的是_；六方最密堆积的是六方最密堆积的是_；面心立方最密堆积的是面心立方最密堆积的是_。（2 2）根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是）根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_。A.A.由分子间作用力形成，熔点很低由分子间作用力形成，熔点很低B.B.由共价键结合形成网状晶体，熔点很高由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C.C.固体有良好
4、的导电性、传热性和延展性固体有良好的导电性、传热性和延展性（3 3）下列关于金属晶体的叙述正确的是）下列关于金属晶体的叙述正确的是_。A.A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外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，不因形变而消失力作用下，不因形变而消失C.C.钙的熔、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾D.D.温度越高，金属的导电性越好温度越高，金属的导电性越好【思路点拨】【思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：【自主解答】【自主解答】（1 1）简单立方堆积的空间利用率太低，）
5、简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属只有金属PoPo采取这种方式。体心立方堆积是上层金属采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按种堆积方式。六方最密堆积按ABABABAB方式堆积，面方式堆积，面心立方最密堆积按心立方最密堆积按ABCABCABCABC方式堆积，六方最密堆方式堆积，六方最密堆积常见金属为积常见金属为MgMg、ZnZn、TiTi，面心立方最密堆积常见金，面心立方最密堆积常见金属
6、为属为CuCu、AgAg、AuAu。（2 2）A A项属于分子晶体；项属于分子晶体；B B项属于原子晶体；而项属于原子晶体；而C C项是项是金属的通性。金属的通性。（3 3）常温下，）常温下，HgHg为液态，为液态，A A错；因为金属键无方向性，错；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B B正确；钙的正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C C正确；温度升高，正确；温度升高，金属的导电性减弱，金属的导电性减弱，D D错。错。答案：答案：（1 1）Po NaPo Na、K K、Fe MgFe Mg、Zn
7、Zn Cu Cu、Au Au （2 2）C C （3 3）B B、C C 一、选择题（本题包括一、选择题（本题包括6 6小题，每小题小题，每小题6 6分，共分，共3636分）分）1.1.金属晶体、分子晶体采取密堆积方式的原因是金属晶体、分子晶体采取密堆积方式的原因是 （）A.A.构成晶体的微粒均可视为圆球构成晶体的微粒均可视为圆球B.B.金属键、范德华力均无方向性和饱和性金属键、范德华力均无方向性和饱和性C.C.两种晶体构成微粒相同两种晶体构成微粒相同D.D.两种晶体的构成微粒的多少及相互作用力均相同两种晶体的构成微粒的多少及相互作用力均相同【解析】【解析】选选B B。由于晶体的构成粒子之间的
8、相互作用均。由于晶体的构成粒子之间的相互作用均无饱和性和方向性，因此形成晶体时按最高配位数形无饱和性和方向性，因此形成晶体时按最高配位数形式进行堆积。式进行堆积。2.2.关于金属元素的特征，下列叙述中正确的是关于金属元素的特征，下列叙述中正确的是 （）金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性金属元素在化合物中一般显正价金属元素在化合物中一般显正价金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱金属元素只有金属性，没有非金属性金属元素只有金属性，没有非金属性价电子数越多的金属原子的金属性越强价电子数越多的金属原子的金属性越强A.B.
9、A.B.C.D.C.D.【解析】【解析】选选B B。中的金属若为变价元素，则其离子可中的金属若为变价元素，则其离子可能既有氧化性又有还原性，如能既有氧化性又有还原性，如FeFe2+2+;中因金属原子一中因金属原子一般只能失电子，不能得电子，所以其在化合物中一般般只能失电子，不能得电子，所以其在化合物中一般显正价；显正价；金属性越强，原子失电子越容易，其离子金属性越强，原子失电子越容易，其离子越稳定，得电子越难；越稳定，得电子越难；如如AlAl既有金属性，又有非金既有金属性，又有非金属性；属性；价电子数与金属性无关。价电子数与金属性无关。3.3.金属的下列性质中和金属晶体无关的是（金属的下列性质
10、中和金属晶体无关的是（）A.A.良好的导电性良好的导电性B.B.反应中易失电子反应中易失电子C.C.良好的延展性良好的延展性D.D.良好的导热性良好的导热性【解析】【解析】选选B B。选项。选项A A、C C、D D都是金属共有的物理性质，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。选项这些性质都是由金属晶体所决定的。选项B B中，中，金属易失电子是由金属原子的结构决定的，所以和金属易失电子是由金属原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。金属晶体无关。4.4.物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说
11、，金属阳大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是（判断下列说法错误的是（）A.A.硬度：硬度：MgAlMgAlB.B.熔、沸点：熔、沸点：MgCaMgCaC.C.硬度：硬度：MgKMgKD.D.熔、沸点：熔、沸点：CaKCaK【解析】【解析】选选A A。根据金属的物理性质与金属键的强弱进。根据金属的物理性质与金属键的强弱进行分析。行分析。根据题目所给信息，镁和铝原子的电子层数相同，价根据题目所给信息，镁和铝原子的电子层数相同，价电子数：电子数：AlMg,AlMg,离子半径：离子
12、半径：AlAl3+3+MgMg2+2+,金属键：金属键：MgAlMgMgMg2+2+，金属键：，金属键：MgCa,MgCa,镁的镁的熔、沸点高于钙，所以熔、沸点高于钙，所以B B项不正确。用以上比较方法可项不正确。用以上比较方法可推出，价电子数：推出，价电子数：MgKMgK，离子半径：，离子半径：MgMg2+2+NaNa+KK,MgK,镁的硬度大于钾，所以镁的硬度大于钾，所以C C项正确。钙和项正确。钙和钾元素位于同一周期，价电子数：钾元素位于同一周期，价电子数：CaKCaK，离子半径：，离子半径：K K+CaCa2+2+，金属键：，金属键：CaK,CaK,钙的熔、沸点高于钾，所以钙的熔、沸点
13、高于钾，所以D D项正确。项正确。5.5.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他都跟其他3 3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中图，则图中7 7个六元环完全占有的碳原子数是（个六元环完全占有的碳原子数是（）A.10A.10B.18B.18C.24C.24D.14D.14【解析】【解析】选选D D。石墨晶体中最小的碳环为六元环，每个。石墨晶体中最小的碳环为六元环，每个碳原子为碳原子为3 3个六元环共用，故平均每个六元环含个六元环共用，故平均每个六元环含2 2个碳个碳原子，图中原子，图中7
14、 7个六元环完全占有的碳原子数为个六元环完全占有的碳原子数为1414。6.6.下列叙述不正确的是（下列叙述不正确的是（）A.A.金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高B.B.晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定C.C.因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循循“紧密堆积紧密堆积”原理原理D.D.金属铜和镁均以金属铜和镁均以ABABABAB方式堆积方式堆积【解析】【解析】选选D D。晶体一般尽量采取紧密堆积方式，但化。晶体一般尽量采取紧密堆积方式，但化学键不
15、应有饱和性和方向性，原子晶体共价键有饱和学键不应有饱和性和方向性，原子晶体共价键有饱和性和方向性，所以不遵循紧密堆积方式；性和方向性，所以不遵循紧密堆积方式；MgMg以以ABABABAB方式堆积，但方式堆积，但CuCu以以ABCABCABCABC方式堆积。方式堆积。二、非选择题（本题包括二、非选择题（本题包括2 2小题，共小题，共2424分）分）7.7.（1010分）（分）（20102010山东高考节选）碳纳米管由单层山东高考节选）碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键，多层碳纳杂
16、化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠米管的层与层之间靠_结合在一起。结合在一起。【解析】【解析】石墨的每个碳原子用石墨的每个碳原子用spsp2 2杂化轨道与邻近的三杂化轨道与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成无限的六边形平面网状个碳原子以共价键结合，形成无限的六边形平面网状结构，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与结构，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的杂化的2p2p轨道，并含有一个未成对电子，这些平面网轨道，并含有一个未成对电子，这些平面网状结构再以范德华力结合形成层状结构。因碳纳米管状结构再以范德华力结合形成层状结构。因碳纳米管结构与石墨类似，可得到答案。结构与石
17、墨类似，可得到答案。答案：答案：spsp2 2 范德华力范德华力8.8.（1414分）（分）（1 1）如图所示为二维平面晶体示意图，所）如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为表示的化学式为AXAX3 3的是的是_。（2 2）如图为金属铜的一个晶胞，请完成以下各题。）如图为金属铜的一个晶胞，请完成以下各题。该晶胞该晶胞“实际实际”拥有的铜原子数是拥有的铜原子数是_个。个。该晶胞称为该晶胞称为_（填序号）。（填序号）。A.A.六方晶胞六方晶胞B.B.体心立方晶胞体心立方晶胞C.C.面心立方晶胞面心立方晶胞此晶胞立方体的边长为此晶胞立方体的边长为a cma cm，CuCu的相对原子质量为的相
18、对原子质量为64 gmol64 gmol-1-1，金属铜的密度为，金属铜的密度为 g/cm g/cm3 3,则阿伏加德罗则阿伏加德罗常数为常数为_（用（用a,a,表示）。表示）。【解析】【解析】先确定平面图示中原子个数比例及所属堆积先确定平面图示中原子个数比例及所属堆积模型；利用几何知识进行相关运算。模型；利用几何知识进行相关运算。（1 1）由图中直接相邻的原子数可以求得）由图中直接相邻的原子数可以求得中两类原中两类原子数之比分别为子数之比分别为1212、1313，求出化学式分别为，求出化学式分别为AXAX2 2、AXAX3 3，故答案为，故答案为。（。（2 2）用用“均摊法均摊法”求解，求解
19、，8 8 +6 =4;+6 =4;该晶胞为面心立方晶胞；该晶胞为面心立方晶胞；64=64=aa3 3,NA A=。答案：答案：（1 1）（2 2）4 C 4 C 一、选择题（本题包括一、选择题（本题包括4 4小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共2020分）分）1.1.下列有关金属的说法正确的是（下列有关金属的说法正确的是（）A.A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子B.B.六方最密堆积和面心立方最密堆积的原子堆积方式六方最密堆积和面心立方最密堆积的原子堆积方式空间利用率最高空间利用率最高C.C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原
20、金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强性越强D.D.金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度【解析】【解析】选选B B。金属晶体中的自由电子是金属原子的价。金属晶体中的自由电子是金属原子的价电子，电子，A A项错；六方最密堆积和面心立方最密堆积空间项错；六方最密堆积和面心立方最密堆积空间利用率最高，利用率最高，B B正确；金属元素的还原性决定于金属原正确；金属元素的还原性决定于金属原子失去电子的难易程度，与失电子的多少无关，子失去电子的难易程度，与失电子的多少无关，C C项错；项错；金属晶体的熔点和硬度差别较大，如碱金属元素的晶金属晶体的熔点和硬度差别较
21、大，如碱金属元素的晶体一般熔点都很低，硬度很小，体一般熔点都很低，硬度很小，D D项错。项错。2.2.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，如图（堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，如图（a)a)、（b)b)、(c)(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为（原子个数比为（）A.321 B.1184A.321 B.1184C.984 D.21149C.984 D.21149【解析】【解析】选选A A。本题考查晶胞中微粒数的计算方法，用。本题考查晶胞中微粒数的计算
22、方法，用均摊法计算。晶胞均摊法计算。晶胞a a中所含原子中所含原子=12 +2 +3=6,=12 +2 +3=6,晶晶胞胞b b中所含原子中所含原子=8 +6 =4=8 +6 =4，晶胞，晶胞c c中所含原子中所含原子=8 +1=2=8 +1=2。3.3.在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是（低顺序，其中正确的是（）A.MgAlCa B.
23、AlNaLiA.MgAlCa B.AlNaLiC.AlMgCa D.MgBaAlC.AlMgCa D.MgBaAl【解析解析】选选C C。电荷数。电荷数AlAl3+3+MgMg2+2+=Ca=Ca2+2+=Ba=Ba2+2+LiLi+=Na=Na+,金属阳离子半径：金属阳离子半径：r(Bar(Ba2+2+)r(Ca)r(Ca2+2+)r(Na)r(Na+)r(Mg)r(Mg2+2+)r(Alr(Al3+3+)r(Li)r(Li+),),则则C C正确；正确；B B中中LiNa,DLiNa,D中中AlMgBaAlMgBa。4.4.铝硅合金（含硅铝硅合金（含硅13.5%)13.5%)在凝固时收缩率
24、很小，因而在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。现有下列三种晶体：这种合金适合于铸造。现有下列三种晶体：铝铝 硅硅铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是（铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是（）A.B.A.B.C.D.C.D.【解析】【解析】选选D D。三种晶体中，一般合金的熔点低于组成。三种晶体中，一般合金的熔点低于组成的金属单质的熔点，而铝与硅比较，硅属于原子晶体的金属单质的熔点，而铝与硅比较，硅属于原子晶体具有较高的熔点，故答案为具有较高的熔点，故答案为D D。二、非选择题（本题包括二、非选择题（本题包括2 2小题，共小题，共2020分）分）5.5.（4 4分）有下列分）有下列4 4
25、种物质：种物质：冰、冰、干冰、干冰、FeFe、金金刚石，其熔点由高到低的顺序是刚石，其熔点由高到低的顺序是_。【解析】【解析】金属晶体中，金属键决定金属晶体的物理性金属晶体中，金属键决定金属晶体的物理性质和化学性质。质和化学性质。原子晶体中，共价键决定晶体的物理性质和化学性质。原子晶体中，共价键决定晶体的物理性质和化学性质。分子晶体中，物理性质由分子间作用力决定；化学性分子晶体中，物理性质由分子间作用力决定；化学性质由共价键强弱决定。质由共价键强弱决定。答案：答案：6.6.（1616分）金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面分）金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方体，即在立方体的心立方体，
26、即在立方体的8 8个顶点各有一个金原子，各个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有，金原子的直径为所共有，金原子的直径为d d，用，用NA A表示阿伏加德罗常数，表示阿伏加德罗常数，M M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。（1 1）金晶体每个晶胞中含有）金晶体每个晶胞中含有_个金原子。个金原子。（2 2）欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小）欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定球外，还应假定_。（3 3）一个晶胞的体积是）一个晶胞的体积是_。（4 4）金晶体的密度是）金晶体的密度是_。
27、【解析】【解析】本题以一个面心立方晶胞为基础，综合考查本题以一个面心立方晶胞为基础，综合考查化学与数学相结合的运算能力。利用均摊法解题，化学与数学相结合的运算能力。利用均摊法解题，8 8个个顶角上金原子有顶角上金原子有 属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，共有属于该晶胞，共有6 6个，故每个晶胞中金原子个数个，故每个晶胞中金原子个数=8 =8 +6 =4 +6 =4。假设金原子间相接触，则有。假设金原子间相接触，则有 正方形的对角线为正方形的对角线为2d2d，正方形边长，正方形边长为为 d d，所以，所以V V晶晶=（d)d)3 3=2 d=2 d3 3,V,Vm m=NA A=d d3 3NA A，所以，所以=。答案：答案：（1 1）4 4 （2 2）金原子间相接触，即相切）金原子间相接触，即相切（3 3）2 d2 d3 3 （4 4）人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。