高中化学第三章晶体结构与性质3金属晶体同步检测含解析 人教版选修3 15页

第三节　金属晶体 记一记 探一探 一、金属键与金属晶体 ‎1．金属在通常状况下都是晶体吗？ 金属晶体中存在分子吗？金属晶体的组成微粒是什么、微粒间通过什么作用力结合在一起？‎ ‎[提示]　通常情况下，金属汞为液体；金属晶体不存在分子，或者说为“巨分子”；金属晶体是金属离子与自由电子通过金属键结合而成的。‎ ‎2．金属在发生变形延展时，金属键断裂吗？如何解释金属晶体有光泽、有良好的导电导热性？‎ ‎[提示]　不断裂，因为金属键没有方向性。金属光泽与自由电子有关，金属的良好导电、导热性能也与自由电子有关。导电是由于在电场作用下，电子能定向移动；导热是因为电子可以通过与金属原子碰撞而传递能量。‎ 二、金属晶体的堆积方式、石墨 ‎1．金属晶体有哪几种堆积方式？配位数分别为多少？‎ ‎[提示]　‎ 堆积方式 典型代表 空间利用率 配位数 简单立方堆积 Po(钋)‎ ‎52%‎ ‎6‎ 体心立方堆积 Na、K、Fe ‎68%‎ ‎8‎ - 15 -‎ 六方最密堆积 Mg、Zn、Ti ‎74%‎ ‎12‎ 面心立方最密堆积 Cu、Ag、Au ‎74%‎ ‎12‎ ‎2.石墨是属于什么晶体类型？为何能导电？石墨与金刚石属于什么关系？二者之间的转化属于物理变化还是化学变化？二者碳原子分别是什么杂化方式？‎ ‎[提示]　石墨为混合晶体。因为有自由移动电子，所以能导电；石墨与金刚石互为同素异形体，二者之间的转化为化学变化。二者碳原子分别是sp2、sp3杂化。‎ 判一判 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质。(×)‎ ‎(2)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。(×)‎ ‎(3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏。(×)‎ ‎(4)金属键没有饱和性和方向性。(√)‎ ‎(5)金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大。(√)‎ ‎(6)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(×)‎ ‎(7)所有的金属在室温下均为晶体。(×)‎ ‎(8)金属晶体有四种堆积方式，越活泼的金属晶胞中配位数一定越高。(×)‎ ‎(9)面心立方最密堆积与六方最密堆积的配位数以及空间利用率相同。(√)‎ ‎(10)石墨为混合晶体，晶体中含有共价键、范德华力和金属键。(√)‎ 练一练 ‎1.金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式，下列说法不正确的是(　　)‎ A．图a为密置层 B．图b为非密置层 C．图a配位数为6 D．图b配位数为6‎ 解析：金属原子在二维空间里有两种放置方式，一种是密置层，原子配位数为6；一种是非密置层，原子配位数为4。‎ 答案：D ‎2．下列关于金属键的叙述中不正确的是(　　)‎ A．金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间强烈的相互作用 - 15 -‎ B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性 C．金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，金属键无饱和性和方向性 D．构成金属键的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动 解析：从构成物质的基本微粒的性质看，金属键属于电性作用，特征是无方向性和饱和性；“自由电子”是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。‎ 答案：B ‎3．金属钠、镁、铝的熔点高低顺序正确的是(　　)‎ A．Na＞Mg＞Al B．Al＞Mg＞Na C．Mg＞Al＞Na D．Na＞Al＞Mg 解析：金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属阳离子与“电子气”的作用力越大，金属键越强。钠、镁、铝离子的电荷数逐渐增多，半径逐渐减小，故钠、镁、铝的熔点逐渐升高。‎ 答案：B ‎4．金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是(　　)‎ A．钋Po——简单立方堆积——52%——8‎ B．钠Na——体心立方堆积——74%——12‎ C．锌Zn——六方最密堆积——68%——8‎ D．银Ag——面心立方最密堆积——74%——12‎ 解析：A项中配位数应为6；B项中体心立方堆积的空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为六方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12。‎ 答案：D 知识点一 金属键与金属晶体 ‎1.金属的下列性质与金属键无关的是(　　)‎ A．金属材料形成合金后性能会发生改变 B．金属易导电、传热 C．金属具有较强的还原性 D．金属具有良好的延展性 解析：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用形成金属键，金属的导电热、导热性、延展性及其具有金属光泽等均与金属键有关。‎ - 15 -‎ 答案：C ‎2．关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)‎ A．金属一般具有银白色光泽，与金属键没有关系 B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中金属原子共享了脱落下来的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流 C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量 D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 解析：金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再反射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属具有导电性是因为在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层可以滑动，但金属键未被破坏。‎ 答案：A 知识点二 金属晶体的原子堆积模型、石墨 ‎3.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．由于石墨的熔化要破坏共价键，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：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。‎ 答案：D ‎4．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为①1，②2，③2，④4‎ C．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12‎ D．空间利用率的大小关系为①＜②＜③＜④‎ 解析：②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞含有的原子数分别为①8×＝1，②8×＋1＝2，③8×＋1＝2，④8×＋6× - 15 -‎ ‎＝4，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，应为④＝③＞②＞①，D项错误。‎ 答案：B 综合考查 ‎5.合金是金属与一些非金属或其他金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下表中提供的数据，判断可以形成合金的是(　　)‎ 金属或非金属 钠 铝 铁 硅 硫 熔点/℃‎ ‎97.8‎ ‎660.4‎ ‎1 535‎ ‎1 410‎ ‎112.8‎ 沸点/℃‎ ‎883‎ ‎2 467‎ ‎2 750‎ ‎2 353‎ ‎444.6‎ A．铝与硅 B．铝与硫 C．钠与硫 D．钠与硅 解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C两项错误；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经变为气态，故它们不能形成合金，D项错误。‎ 答案：A ‎6．金属晶体的原子堆积方式常有以下四种方式，请认真观察模型(下图)，回答下列问题：‎ ‎(1)四种堆积模型的堆积名称依次是________、________、________、________。‎ ‎(2)如图所示甲中的堆积方式，空间利用率为________，只有金属________采用这种堆积方式。‎ ‎(3)如图所示乙与丙中两种堆积方式中金属原子的配位数________(填“相同”或“不相同”)；乙中的空间利用率为________，丙中配位数为________。‎ ‎(4)采取丁中堆积方式的金属通常有________(任写三种金属元素的符号)，每个晶胞中所含有的原子数为________。‎ - 15 -‎ 解析：(1)甲中的堆积方式是将非密置层的金属原子上下对齐，形成的晶胞是1个立方体，在立方体的每个顶角有1个金属原子，称为简单立方堆积。乙和丙中都是密置层原子的堆积方式，乙中上面A层和下面A层的3个原子组成的三角形方向相同，称为六方最密堆积。丙中A层和C层的3个原子组成的三角形方向相反，称为面心立方最密堆积。丁中的堆积方式是将非密置层的上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，形成的晶胞是1个立方体，在立方体的每个顶角有1个金属原子，立方体的中心含有1个金属原子，称为体心立方堆积。(2)简单立方堆积的空间利用率最低，为52%，采取这种堆积方式的金属只有Po。(3)乙和丙金属原子的配位数均为12，且其空间利用率均为74%。(4)丁中是体心立方堆积，采取这种堆积方式的金属有K、Na、Fe等。用“均摊法”可求得每个晶胞中含有金属原子的个数为1＋8×＝2。‎ 答案：(1)简单立方堆积　六方最密堆积　面心立方最密堆积　体心立方堆积　(2)52%　Po　(3)相同　74%　12　(4)K、Na、Fe(合理即可)　2‎ 基础达标 ‎1.下列有关金属键的叙述错误的是(　　)‎ 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．金属键中的价电子属于整块金属 D．金属的物理性质及金属晶体的形成都与金属键有关 解析：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，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，A项正确；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，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，B项错误；金属键中的价电子属于整块金属，C项正确；金属的物理性质及金属晶体的形成都与金属键的强弱有关，D项正确。‎ 答案：B ‎2．下列生活中的问题，不能用电子气理论知识解释的是(　　)‎ A．铁易生锈 B．用金属铝制成导线 C．用金箔做外包装 D．用铁制品做炊具 解析：铁易生锈，是因为铁中含有碳，易发生电化学腐蚀，与金属键无关，A项错误；用金属铝制成导线，是利用金属的导电性，金属中存在金属阳离子和“自由电子”，当给金属通电时，“自由电子”定向移动而导电，能用金属键理论知识解释，故B项正确；用金箔做外包装，是因为有金属光泽，金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，能用金属键理论知识解释，故C项正确；用铁制品做炊具，是利用了金属的导热性，金属容易导热是因为自由电子在运动时经常与金属离子碰撞而引起能量的交换，能用金属键理论知识解释，故D项正确。‎ - 15 -‎ 答案：A ‎3．下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是(　　)‎ A．金属Mg(六方最密堆积)和金属Cu(面心立方最密堆积)的空间利用率 B．BF3和CH4中心原子的价层电子对数 C．Si－O和C－O的键能 D．对羟基苯甲醛()和邻羟基苯甲醛()的沸点 解析：金属Mg(六方最密堆积)和金属Cu(面心立方最密堆积)的空间利用率都是74%，二者相同，A项错误；BF3的中心原子B的价层电子对数是3；CH4中心C原子的价层电子对数是4，前者小于后者，B项错误；由于原子半径Si>C，所以共价键的键长C－O