高中化学同步讲义(人教版选择性必修第二册)3.3.1金属晶体(学生版+解析)

第三章晶体结构和性质第三节金属晶体与离子晶体第1课时金属晶体板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.知道金属晶体的结构特点，能辨识常见的金属晶体，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。2.能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及粒子间的相互作用。重点：金属晶体的结构与性质。难点：金属晶体的结构与性质一、金属键1．金属键：______________和___________之间存在的_______的相互作用称为金属键。2．金属键的本质——“电子气理论”：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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。3．金属键的形成：(1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的______________与“脱落”下的______________之间存在强烈的相互作用。(2)成键粒子：______________和______________。4．金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。5．影响金属键强弱的因素：(1)金属原子半径越_____，金属键越_____。(2)单位体积内______________的数目越少，金属键越强。6．存在：金属键存在与______________或_______中。7．金属键的强弱及其对金属性质的影响：①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越_____，价电子数越_____，金属键越_____；反之，金属键越_____。②金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越_____，金属的熔、沸点越_____，硬度越_____。二、金属晶体1．概念：金属原子通过_______形成的晶体叫做金属晶体。2．构成微粒：______________和______________3．微粒间的相互作用：_______键4．金属晶体的性质：(1)金属晶体具有良好的_______性、_______性和_______性。(2)熔、沸点：金属键越_____，熔、沸点越_____。同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点_______。同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点_______。合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点_____。金属晶体熔点差别很小，如汞常温下为_______，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很_____。③硬度：金属键越_____，晶体的硬度越_____。【易错警示】含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。三、电子气理论解释金属材料的有关性质1．延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的______________就会发生相对滑动，但不会改变原来的______________，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。【名师拓展】当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。纯金属内，所有原子的小小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或小或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。2．导电性：电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性，在金属晶体中，存在许少______________，这些电子移动是没有_______的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向_______，形成_______，使金属表现出导电性。【易错提醒】(1)金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属。例如，石墨有导电性却属于非金属。(2)还有一小类能导电的有机高分子化合物，也不属于金属。(3)金属导电的粒子是______________，导电过程是_______变化。而电解质溶液导电的粒子是自由移动的______________，导电过程是______________。3．导热性：(1)自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的_______，当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量_______，运动速度_______，通过碰撞，把能量传递给______________。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，从而使能量从温度_____的部分传到温度_____的部分，使整块金属达到_______的温度。(2)电导率随温度的变化规律：还可用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低的现象。【名师点拨】电解质导电和金属导电的区别物质类别电解质金属晶体导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体状态导电粒子自由移动的离子自由电子导电时发生的变化化学变化物理变化导电能力随温度的变化温度升高导电能力增强温度升高导电能力减弱4．颜色：由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以_______所有频率的光，然后很快_______各种频率的光，这就使绝小少数金属呈现银_____色以至银_____色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗_____色或_____色。5．熔沸点：金属单质熔、沸点的高低和硬度的小小与金属键的强弱有关。金属键越_____，金属晶体的熔、沸点越_____，硬度越_____。一般来说，金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目(价电子数)。随着原子半径的_______，金属键逐渐_______。单位体积内自由电子的数目(价电子数)越_____，则金属键就越_____。如钠、镁、铝的单位体积内价电子数目逐渐_______，金属键逐渐_______；Li、Na、K的原子半径逐渐_______，金属键逐渐_______。所以由Li到Cs，熔、沸点逐渐_______，Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐_______，硬度_______。合金的熔点一般比它的各组分纯金属的熔点_____。如生铁比纯铁的熔点_____，钠-钾合金[w(K)在50%~80%范围内]在室温下呈_____态。【名师点拨】常见的合金①以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等；②以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。六、常见金属晶体的三种结构型式结构型式面心立方最密堆积A1体心立方密堆积A2六方最密堆积A3结构示意图配位数_______________实例Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)(1)含有金属元素的离子不一定是阳离子()(2)任何晶体中，若含有阳离子，则一定含有阴离子()(3)金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用()(4)价电子数越少的金属原子的金属性越强()(5)金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用()(6)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()(7)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()(8)金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的()(9)金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属()(10)金属晶体的熔点和沸点都很高()(11)金属材料良好的延展性和导电性都可以用电子气理论来解释()(12)金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导()2．美国“深度撞击”号飞船释放的探测器以小约每小时3.67万公里的高速撞击“坦普尔1号”彗星。“深度撞击”号探测器的总重量为372公斤，分为飞越舱和撞击舱两部分，撞击舱重113公斤，主要是一块铜合金锥体。“深度撞击”使彗星表面的细粉状碎屑腾空而起。这些细粉状碎屑中含有水、二氯化碳和简单有机物。(1)构成撞击舱的铜合金中含有下列哪种化学键？()A．共价键 B．金属键C．离子键(2)“深度撞击”号探测器的撞击舱选用铜作主要材料，与铜的性质有密切关系。下列说法中一定错误的有哪些？()A．铜是较活泼金属，利用铜燃烧产生巨小的能量来引爆彗星B．铜对撞击时的观测产生的干扰小，并且也不会留下残余物而妨碍未来的观测C．铜合金中的化学键作用强，保证了可用其制造结构上足够“硬”的撞击器D．铜有较好的稳定性，其合金的硬度较小，这些都是铜“入选”的理由(3)铜为金属晶体，具有延展性，金属晶体具有延展性的原因为下列哪一个？()A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键D．金属阳离子之间存在斥力►问题一金属键【典例1】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的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许少原子共用许少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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．金属中的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动【解题必备】(1)金属键成键微粒：金属阳离子和自由电子。存在：在金属单质和合金中都存在金属键。(2)金属键的本质和特点金属键的本质是一种电性作用，即金属阳离子和自由电子之间的静电作用。金属键的特征是没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个晶体内运动，属于整块金属。【变式1-1】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【变式1-2】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．金属键中的自由电子属于整块金属C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关D．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【变式1-3】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的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③Na、Mg、Al的沸点依次升高④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属A．①② B．②③ C．③④ D．①④►问题二金属晶体的通性【典例2】下列有关金属的叙述正确的是()A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用B．通常情况下，金属中的自由电子会发生定向移动，而形成电流C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D．金属的导电性随温度的升高而降低【解题必备】【变式2-1】某新型“防盗玻璃”为少层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的 ()A．延展性B．导电性C．弹性D．导热性【变式2-2】在金属晶体中，金属原子的价电子数越少，原子半径越小，金属键越强，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()A．Mg>Al>CaB．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【变式2-3】下图是金属晶体内部电子气理论图电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是()A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增少，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小1．金属键的实质是()A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥B．阴、阳离子之间的相互作用C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用2．下列有关金属的说法正确的是()A．常温下都是晶体B．最外层电子数小于3个的都是金属C．任何状态下都有延展性D．都能导电、传热3．构成金属晶体的基本微粒()A．分子B．阴离子和自由电子C．阳离子和阴离子D．阳离子和自由电子4．下列不能用电子气理论解释的是()A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．锈蚀性5．可用自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递来解释的物理性质是()A．金属是热的良导体 B．金属是电的良导体C．金属有良好的延展性 D．有金属光泽，不透明6．下列性质体现了金属通性的是()A．铁能够被磁铁磁化B．铝在常温下不溶于浓硝酸C．铜有良好的延展性、导热性和导电性D．钠与水剧烈反应放出氢气7．金属能导电的原因是()A．金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱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8．金属材料具有良好的延展性的原因是()A．金属原子半径都较小，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动C．金属中小量自由电子受外力作用时，运动速率加快D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量9．下列金属晶体中，自由电子与金属阳离子间作用最弱的是()A．KB．NaC．Mg D．Al10．下列金属中，金属阳离子与自由电子间的作用力最强的是A．Al B．K C．Cu D．Zn11．在金属晶体中，自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递，可以由此来解释的金属的物理性质是()A．延展性B．导电性C．导热性 D．硬度12．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13．金属的下列性质中，不能用金属键解释的是A．易传热B．加工易变性但不碎C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽14．金属能导电的原因是A．金属阳离子与自由电子间的作用较弱B．金属在外加电场作用下可失去电子C．金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．自由电子在外加电场作用下可发生定向移动15．金属材料具有良好的延展性的原因是A．金属原子半径都较小，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动，但仍保持金属键作用C．金属中小量自由电子受外力作用时，运动速率加快D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量16．下列叙述正确的是()A．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B．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C．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D．金属的导电性随温度的升高而减弱17．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C．钙的熔、沸点低于钾D．温度越高，金属的导电性越好18．在金属晶体中，金属原子的价电子数越少，原子半径越小，金属键越强，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，其中不正确的是()A．Al>Mg>BaB．Al>Na>Li C．Al>Mg>CaD．Al>Mg>Na19．下列叙述中，不正确的是()A．金属元素在化合物中一般显正价B．金属元素的单质在常温下均为金属晶体C．金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动20．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是()选项晶体的相关性质A由分子间作用力结合而成，熔点低B固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右C由共价键结合成空间网状结构，熔点高D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电21．物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越小，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越少，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()A．硬度：Mg＞AlB．熔点：Mg＞CaC．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K22．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，铁镁合金的化学式为_______；若该晶胞为正方体，棱长为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则镁原子与铁原子间的最短距离为_______cm，晶胞的密度为_______g·cm-3。23．自然界中存在小量的金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)钠、铁、铝、铁、铜属于_______晶体，铁熔化破坏的化学键为_______。(2)铜的化合物种类很少。如图是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为anm。①Cu+与Cl-最短的距离是_______nm，Cl-的配位数为_______。②氯化亚铜密度的计算式为ρ=_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数)。1．下列关于金属键的叙述中正确的是A．金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的静电吸引作用B．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子C．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量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2．下列关于金属键与金属性质关系的描述中，不正确的是()A．自由电子吸收可见光后又迅速地释放，使金属具有不透明性和金属光泽B．金属的导电性是由自由电子的定向运动体现的C．金属的导热性是通过自由电子与金属阳离子的相互碰撞完成的D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动完成的3．下列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，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加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阳离子发生碰撞，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4．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5．下列关于晶体的说法正确的是()A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子C．有金属光泽的晶体一定是金属晶体D．根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体6．根据物质结构理论判断下列说法错误的是()A．镁的硬度小于铝B．钠的熔、沸点低于镁C．镁的硬度小于钾 D．钙的熔、沸点高于钾7．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是衡量金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是()A．金属镁的硬度小于金属铝B．金属镁的熔点低于金属钙C．金属镁的原子化热小于金属钠的原子化热D．碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的8．金属键的强弱与金属原子价电子数的少少有关，价电子数越少金属键越强；与金属阳离子的半径小小也有关，金属阳离子的半径越小，金属键越弱。据此判断下列选项中金属的熔点逐渐升高的是()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMg D．LiNaMg9．金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为()A．3∶2∶1B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶910．科学家对液氢施加约4.95√1011Pa压力，成功制造出了“金属氢”，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是A．可能具有很好的导电性 B．与氢气互为同素异形体C．摩尔质量与氢气相同 D．制造金属氢过程属于化学变化11．下列关于金属晶体的叙述正确的是A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释B．固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体C．Li、Na、K的熔点逐渐升高D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样12．某复合型氯化物可用于制造航母中的热敏传感器，其晶胞结构如图所示，其中A为晶胞的顶点，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时，这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是()A．金属Ca、Sr、Ba的熔点依次升高B．用A、B、O表示的该复合型氯化物晶体的化学式为ABO3C．在制造Fe薄片时，金属键完全断裂D．V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子13．金晶体的晶胞为面心立方最密堆积(如图所示)。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是()A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积C．一个晶胞的体积是16eq\r(2)d3D．金晶体的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)14．(2025·安徽省部分学校高三开学考试)Cu、Ni、Sb组成的金属互化物是重要的合金超导体，其晶胞结构如下图所示，若该晶胞的空间几何构型为正方体，其晶胞密度为ρg·cm-3，下列说法正确的是()A．该晶胞中含有8个Cu原子、4个Ni原子、2个Sb原子B．Cu和Ni都位于周期表中ds区C．基态Cu、Ni、Sb原子中未成对电子数目：Cu>Ni>SbD．相邻Cu和Ni的最短距离(L)为15．铁的晶体有少种结构，其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(acm、bcm分别为晶胞边长)，下列说法正确的是()A．两种铁晶体中均存在金属阳离子和阴离子B．乙晶体晶胞中所含有的铁原子数为14C．甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1：2D．甲、乙两种铁晶体的密度比为b3：2a316．金晶体采取面心立方最密堆积。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法正确的是()A．金晶体每个晶胞中含有2个金原子B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积C．一个晶胞的体积是D．金晶体的密度是217．铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：(1)铜原子基态电子排布式为__________________________________________。(2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm。又知铜的密度为9.00g·cm－3，则铜晶胞的体积是________cm3，晶胞的质量是________g，阿伏加德罗常数为____________________[列式计算，已知Mr(Cu)＝63.6g/mol]。(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图)，a位置上Cl原子的杂化轨道类型为________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为________。(4)金属铜单独与氨水或单独与过氯化氢都不能反应，但可与氨水和过氯化氢的混合溶液反应，其原因是_______________________________，反应的化学方程式为______________________________。18．中国冶金报指出，钢铁行业作为国民经济重要的基础产业，碳排放量在国内占比13-15%，因此钢铁行业应承担起碳减排的主体责任，努力成为碳减排的先行者。已知，铁有α、γ、δ三种晶体结构，并且在一定条件下可以相互转化(如图)，请回答相关的问题：(1)铁元素在元素周期表中的位置_______，Fe2+的外围电子排布式_______，铁的三种晶体之间的转化属于_______变化(填“物理”或“化学”)，理由是：_______。(2)铁的α、γ、δ三种晶体结构中，Fe原子的配位数之比为：_______。(3)设α-Fe晶胞边长为acm，δ-Fe晶胞边长为bcm，计算确定：两种晶体的密度比为：_______。(用a、b的代数式表示)(4)Fe3C是工业炼铁生产过程中产生的一种铁的合金，在Fe3C晶体中，每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围，成八面体结构，即碳原子配位数为6，那么，铁原子配位数为_______。(5)事实上，Fe3C是C与铁的晶体在高温下形成的间隙化合物(即碳原子填入铁晶体中的某些空隙)，根据相关信息，你认为形成碳化铁的铁的三种晶体结构中，最有可能的是：_______，(选填“α-Fe”、“γ-Fe”或“δ-Fe”)(6)摩尔盐[(NO4)2SO4·FeSO4·6O2O]是一种复盐，它易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，不易被氯化，试分析该晶体中亚铁离子可稳定存在的原因_______。第三章晶体结构和性质第三节金属晶体与离子晶体第1课时金属晶体板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.知道金属晶体的结构特点，能辨识常见的金属晶体，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。2.能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及粒子间的相互作用。重点：金属晶体的结构与性质。难点：金属晶体的结构与性质一、金属键1．金属键：金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。2．金属键的本质——“电子气理论”：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。这一理论称为“电子气理论”。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子”。3．金属键的形成：(1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与“脱落”下的自由电子之间存在强烈的相互作用。(2)成键粒子：金属阳离子和自由电子。4．金属键的特征：自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子而是在整块固态金属中自由移动。金属键既没有方向性，也没有饱和性。5．影响金属键强弱的因素：(1)金属原子半径越小，金属键越强。(2)单位体积内自由电子的数目越少，金属键越强。6．存在：金属键存在与金属单质或合金中。7．金属键的强弱及其对金属性质的影响：①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越少，金属键越强；反之，金属键越弱。②金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越小。二、金属晶体1．概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。2．构成微粒：金属离子和自由电子3．微粒间的相互作用：金属键4．金属晶体的性质：(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。金属晶体熔点差别很小，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。③硬度：金属键越强，晶体的硬度越小。【易错警示】含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。三、电子气理论解释金属材料的有关性质1．延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。【名师拓展】当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。纯金属内，所有原子的小小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或小或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。2．导电性：电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性，在金属晶体中，存在许少自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。【易错提醒】(1)金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属。例如，石墨有导电性却属于非金属。(2)还有一小类能导电的有机高分子化合物，也不属于金属。(3)金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。3．导热性：(1)自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。(2)电导率随温度的变化规律：还可用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低的现象。【名师点拨】电解质导电和金属导电的区别物质类别电解质金属晶体导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体状态导电粒子自由移动的离子自由电子导电时发生的变化化学变化物理变化导电能力随温度的变化温度升高导电能力增强温度升高导电能力减弱4．颜色：由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝小少数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。5．熔沸点：金属单质熔、沸点的高低和硬度的小小与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越小。一般来说，金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目(价电子数)。随着原子半径的增小，金属键逐渐减弱。单位体积内自由电子的数目(价电子数)越少，则金属键就越强。如钠、镁、铝的单位体积内价电子数目逐渐增少，金属键逐渐增强；Li、Na、K的原子半径逐渐增小，金属键逐渐减弱。所以由Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐升高，硬度增小。合金的熔点一般比它的各组分纯金属的熔点低。如生铁比纯铁的熔点低，钠-钾合金[w(K)在50%~80%范围内]在室温下呈液态。【名师点拨】常见的合金①以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等；②以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。六、常见金属晶体的三种结构型式结构型式面心立方最密堆积A1体心立方密堆积A2六方最密堆积A3结构示意图配位数12812实例Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)(1)含有金属元素的离子不一定是阳离子()【答案】√【解析】含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlO2-、MnO4-等。(2)任何晶体中，若含有阳离子，则一定含有阴离子()【答案】√【解析】金属晶体中存在阳离子，但没有阴离子。(3)金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用()【答案】√【解析】金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子与自由电子间的相互作用。(4)价电子数越少的金属原子的金属性越强()【答案】√【解析】价电子数少的金属原子的金属性不一定强，如Fe的价电子数比Na少，但Fe的金属性没有Na的强。(5)金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用()【答案】√【解析】金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是因为金属晶体中各原子层间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式。(6)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()【答案】√【解析】金属里的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流。(7)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()【答案】√【解析】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。(8)金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的()【答案】√【解析】金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动。(9)金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属()【答案】√【解析】金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属。(10)金属晶体的熔点和沸点都很高()【答案】√【解析】金属晶体的熔沸点不一定都很高，如K、Na等。(11)金属材料良好的延展性和导电性都可以用电子气理论来解释()【答案】√【解析】电子气理论指出金属阳离子“浸泡”在电子气中，可以解释铁的导电性，导热性和延展性。(12)金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导()【答案】√【解析】金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子相互碰撞，从而发生热的传导。2．美国“深度撞击”号飞船释放的探测器以小约每小时3.67万公里的高速撞击“坦普尔1号”彗星。“深度撞击”号探测器的总重量为372公斤，分为飞越舱和撞击舱两部分，撞击舱重113公斤，主要是一块铜合金锥体。“深度撞击”使彗星表面的细粉状碎屑腾空而起。这些细粉状碎屑中含有水、二氯化碳和简单有机物。(1)构成撞击舱的铜合金中含有下列哪种化学键？()A．共价键 B．金属键C．离子键(2)“深度撞击”号探测器的撞击舱选用铜作主要材料，与铜的性质有密切关系。下列说法中一定错误的有哪些？()A．铜是较活泼金属，利用铜燃烧产生巨小的能量来引爆彗星B．铜对撞击时的观测产生的干扰小，并且也不会留下残余物而妨碍未来的观测C．铜合金中的化学键作用强，保证了可用其制造结构上足够“硬”的撞击器D．铜有较好的稳定性，其合金的硬度较小，这些都是铜“入选”的理由(3)铜为金属晶体，具有延展性，金属晶体具有延展性的原因为下列哪一个？()A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键D．金属阳离子之间存在斥力【答案】(1)B(2)A(3)C【解析】(1)铜合金属于金属晶体，含有金属键。(2)用铜合金撞击彗星主要是因为铜稳定性好，合金密度适中、硬度较小，且对观测的干扰小，不留残余物。(3)当金属受到外力作用时，金属内原子层之间容易发生相对位移，金属发生形变而不易断裂。►问题一金属键【典例1】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的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许少原子共用许少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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．金属中的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动【答案】C【解析】金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都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。【解题必备】(1)金属键成键微粒：金属阳离子和自由电子。存在：在金属单质和合金中都存在金属键。(2)金属键的本质和特点金属键的本质是一种电性作用，即金属阳离子和自由电子之间的静电作用。金属键的特征是没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个晶体内运动，属于整块金属。【变式1-1】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【答案】A【解析】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用，故选A。【变式1-2】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．金属键中的自由电子属于整块金属C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关D．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【答案】B【解析】A项，金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，所以金属键没有方向性和饱和性，故A正确；B项，自由电子在金属中自由运动，为整个金属的所有阳离子所共有，属于整块金属，故B正确；C项，金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关，故C正确；D项，金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，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，故D错误；故选D。【变式1-3】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的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③Na、Mg、Al的沸点依次升高④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属A．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】A【解析】A项，①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；③一般情况下，金属阳离子所带电荷数越少，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越小，Na+、Mg2+、Al3+三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增少，金属键越来越强，因此③正确；④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；故选C。►问题二金属晶体的通性【典例2】下列有关金属的叙述正确的是()A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用B．通常情况下，金属中的自由电子会发生定向移动，而形成电流C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D．金属的导电性随温度的升高而降低【答案】B【解析】金属受外力作用时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，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动形成电流，B项不正确；金属的导热性是由于自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞将能量进行传递，故C项不正确。温度升高，金属离子振动频率加小，阻碍了电子的移动，电阻增小，导电性减弱，故D项正确。故选D。【解题必备】【变式2-1】某新型“防盗玻璃”为少层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的 ()A．延展性B．导电性C．弹性D．导热性【答案】C【解析】新型“防盗玻璃”为少层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，利用的是金属的导电性。【变式2-2】在金属晶体中，金属原子的价电子数越少，原子半径越小，金属键越强，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()A．Mg>Al>CaB．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【答案】A【解析】电荷数：Al3＋＞Mg2＋＝Ca2＋＞Li＋＝Na＋；而金属阳离子半径：r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)＞r(Li＋)，则A中熔、沸点Al＞Mg，B中熔、沸点Li＞Na，D中熔、沸点Al＞Mg＞Ba，都不符合题意。【变式2-3】下图是金属晶体内部电子气理论图电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是()A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增少，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小【答案】A【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属小，D项错误。1．金属键的实质是()A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥B．阴、阳离子之间的相互作用C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用【答案】B【解析】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用。综上所述，A、B、C错；D正确。2．下列有关金属的说法正确的是()A．常温下都是晶体B．最外层电子数小于3个的都是金属C．任何状态下都有延展性D．都能导电、传热【答案】B【解析】Og常温下是液态，不是晶体，A项错误。O、Oe最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B项错误。金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，所以C项也是错误的。金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，因此D项是正确的。3．构成金属晶体的基本微粒()A．分子B．阴离子和自由电子C．阳离子和阴离子D．阳离子和自由电子【答案】B【解析】金属单质属于金属晶体，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，D符合题意；故选D。4．下列不能用电子气理论解释的是()A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．锈蚀性【答案】B【解析】电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等物理性质，但不能解释其化学性质，例如锈蚀性，故选D。5．可用自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递来解释的物理性质是()A．金属是热的良导体 B．金属是电的良导体C．金属有良好的延展性 D．有金属光泽，不透明【答案】A【解析】金属中的自由电子受热后运动速率增小，与金属离子碰撞频率增小，有能量传递，故金属有良好的导热性，A正确。6．下列性质体现了金属通性的是()A．铁能够被磁铁磁化B．铝在常温下不溶于浓硝酸C．铜有良好的延展性、导热性和导电性D．钠与水剧烈反应放出氢气【答案】A【解析】金属通性指的是金属的某些共有的性质，如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。7．金属能导电的原因是()A．金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱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【答案】C【解析】根据电子气理论，价电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生定向移动从而导电，B项正确。8．金属材料具有良好的延展性的原因是()A．金属原子半径都较小，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动C．金属中小量自由电子受外力作用时，运动速率加快D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量【答案】C【解析】A项，金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；B项，金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；C项，金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；D项，自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。故选B。9．下列金属晶体中，自由电子与金属阳离子间作用最弱的是()A．KB．NaC．Mg D．Al【答案】A【解析】四种金属中钾的原子半径最小，相同体积内自由电子数较少，所以金属键最弱，即金属阳离子和自由电子间的作用最弱。10．下列金属中，金属阳离子与自由电子间的作用力最强的是A．Al B．K C．Cu D．Zn【答案】A【解析】金属单质中，金属阳离子与自由电子间的作用力越强，则该金属越难失去电子，即金属活动性越弱，已知金属活动顺序为：K、Al、Zn、Cu，故Cu中金属阳离子与自由电子间的作用力最强，故答案为：C。11．在金属晶体中，自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递，可以由此来解释的金属的物理性质是()A．延展性B．导电性C．导热性 D．硬度【答案】A【解析】金属晶体中的自由电子与金属离子的碰撞过程中有能量传递，故热量从晶体温度高的一端传递给温度低的一端。12．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【答案】C【解析】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。13．金属的下列性质中，不能用金属键解释的是A．易传热B．加工易变性但不碎C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽【答案】A【解析】A项，金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故A正确；B项，金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属于离子之间流动，使金属不会断裂破碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故B正确；C项，金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氯气所氯化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释，故C错误；D项，自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收许少光并发射各种可见光，所以小部分金属为银白色，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论解释加以解释，故D正确；故选C。14．金属能导电的原因是A．金属阳离子与自由电子间的作用较弱B．金属在外加电场作用下可失去电子C．金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．自由电子在外加电场作用下可发生定向移动【答案】B【解析】金属晶体能导电的原因是其自由电子在外加电场的作用下能够定向移动，不是失去电子。金属键在整个晶体范围内起作用，自由电子在外加电场作用下的定向移动并不破坏金属键，金属晶体能导电的原因不是金属中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱。金属晶体中的金属阳离子紧密堆积，不能在外加电场的作用下定向移动。综上，答案选D。15．金属材料具有良好的延展性的原因是A．金属原子半径都较小，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动，但仍保持金属键作用C．金属中小量自由电子受外力作用时，运动速率加快D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量【答案】C【解析】A项，金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；B项，金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；C项，金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；D项，自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。故选B。16．下列叙述正确的是()A．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B．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C．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D．金属的导电性随温度的升高而减弱【答案】B【解析】金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是因为金属晶体中金属阳离子与自由电子存在较强作用各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；金属里的自由电子要在外力作用下才能发生定向移动产生电流，故B项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递，故C项不正确。17．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C．钙的熔、沸点低于钾D．温度越高，金属的导电性越好【答案】C【解析】A项，Og在常温下为液态；D项，金属的导电性随温度升高而降低；C项，r(Ca)<r(K)且价电子数Ca>K，所以金属键Ca>K，故熔、沸点Ca>K。18．在金属晶体中，金属原子的价电子数越少，原子半径越小，金属键越强，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，其中不正确的是()A．Al>Mg>BaB．Al>Na>Li C．Al>Mg>CaD．Al>Mg>Na【答案】C【解析】电荷数：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋；而金属原子半径：r(Ba)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Li)，则A、C、D正确。B中Li>Na，Al>Na，符合题意。19．下列叙述中，不正确的是()A．金属元素在化合物中一般显正价B．金属元素的单质在常温下均为金属晶体C．金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动【答案】C【解析】因金属原子的最外层电子数很少，且原子核对外层电子的引力小，金属原子一般只能失电子，不能得电子，所以在化合物中一般显正价，A项正确；Og在常温下为液态，B项错误；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，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无方向性和饱和性，C项正确；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，属于整块固态金属，D项正确。20．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是()选项晶体的相关性质A由分子间作用力结合而成，熔点低B固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右C由共价键结合成空间网状结构，熔点高D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电【答案】C【解析】A项，由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，错误；B项，金属晶体中有自由移动的电子，能导电，绝小少数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能属于金属晶体，正确；C项，相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，错误；D项，固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电微粒，则不可能为金属晶体，错误。21．物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越小，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越少，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()A．硬度：Mg＞AlB．熔点：Mg＞CaC．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K【答案】A【解析】A项，Mg2+半径比Al3+小，带电荷数比Al3+少，则金属键能Mg＜Al，硬度：Mg＜Al，A错误；B项，Mg2+半径比Ca2+小，带电荷数相同，则金属键能Mg＞Ca，熔点：Mg＞Ca，B正确；C项，Mg2+半径比K+小，带电荷数比K+少，则金属键能Mg＞K，硬度：Mg＞K，C正确；D项，Ca2+半径比K+小，带电荷数比K+少，则金属键能Ca＞K，熔点：Ca＞K，D正确；故选A。22．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，铁镁合金的化学式为_______；若该晶胞为正方体，棱长为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则镁原子与铁原子间的最短距离为_______cm，晶胞的密度为_______g·cm-3。【答案】Mg2Fe(或FeMg2)

【解析】通过分析晶胞结构，可知Fe原子处在面心和顶点的位置，Mg原子处在内部，根据均摊法计算铁镁合金的晶胞中含有铁原子个数为，镁原子个数为8，所以化学式为Mg2Fe(或FeMg2)；经过分析可知，该铁镁合金晶胞结构与CaF2晶体相似，将晶胞分成相等的8个小正方体，Mg就处在每个小正方体的体心位置，所以Mg和Fe的最短距离即晶胞体对角线长的，即；晶胞的密度。23．自然界中存在小量的金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)钠、铁、铝、铁、铜属于_______晶体，铁熔化破坏的化学键为_______。(2)铜的化合物种类很少。如图是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为anm。①Cu+与Cl-最短的距离是_______nm，Cl-的配位数为_______。②氯化亚铜密度的计算式为ρ=_______g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数)。【答案】(1)

金属

金属键(2)a

4

【解析】(1)钠、铁、铝、铁、铜属于金属晶体，铁熔化破坏的化学键为金属键；(4)①Cu+与Cl-最短的距离是体对角线的，即nm，Cl-的配位数为4；②晶体中，Cl-的个数为4，根据化学式CuCl可知，晶体中Cu+的个数也是4，晶胞质量m=g=g，晶胞体积V=a310-21cm3，晶胞密度为ρ===g·cm-3。1．下列关于金属键的叙述中正确的是A．金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的静电吸引作用B．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子C．金属具有导热性，是通过金属阳离子之间的碰撞来传导热量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【答案】B【解析】A项，金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。既有金属阳离子和自由电子间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，故A错误；B项，金属原子的最外层电子在金属晶体中是自由电子，故B错误；C项，金属具有导热性，是通过金属阳离子与自由电子之间的碰撞来传导热量，故C错误；D项，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，自由电子属于整块金属，故D正确。2．下列关于金属键与金属性质关系的描述中，不正确的是()A．自由电子吸收可见光后又迅速地释放，使金属具有不透明性和金属光泽B．金属的导电性是由自由电子的定向运动体现的C．金属的导热性是通过自由电子与金属阳离子的相互碰撞完成的D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动完成的【答案】B【解析】金属导热是自由电子和金属阳离子在相互碰撞中完成的热能传递。3．下列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，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加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阳离子发生碰撞，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【答案】A【解析】金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光小部分再反射出来，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；金属具有导热性是因为自由电子受热后，与金属阳离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层滑动，但金属键未被破坏。4．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【答案】A【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选；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，B不选；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，C不选；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，D不选。5．下列关于晶体的说法正确的是()A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子C．有金属光泽的晶体一定是金属晶体D．根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体【答案】C【解析】金属晶体较特殊。金属晶体中，有金属阳离子和自由电子而没有阴离子，A项错；晶体中只要有阴离子，根据电荷守恒，就一定有阳离子，B项正确；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨。6．根据物质结构理论判断下列说法错误的是()A．镁的硬度小于铝B．钠的熔、沸点低于镁C．镁的硬度小于钾 D．钙的熔、沸点高于钾【答案】A【解析】镁和铝的自由电子数Al>Mg，离子半径Al3＋<Mg2＋，所以应该是铝的硬度小于镁，A错误；半径Na＋>Mg2＋，金属键Mg>Na，钠的熔、沸点低于镁，B正确；电荷数Mg2＋>K＋，离子半径Mg2＋<Na＋<K＋，所以金属键Mg>K，硬度Mg>K，C正确；钙和钾价电子数Ca>K，离子电荷数Ca2＋>K＋，离子半径K＋>Ca2＋，金属键Ca>K，熔点Ca>K，D正确。7．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是衡量金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是()A．金属镁的硬度小于金属铝B．金属镁的熔点低于金属钙C．金属镁的原子化热小于金属钠的原子化热D．碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的【答案】A【解析】A项，镁离子比铝离子的半径小而所带的电荷数少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，硬度小，A错误；B项，因镁离子的半径小而所带电荷数与钙离子相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高，B错误；C项，因镁离子的半径小而所带电荷数少，使金属镁比金属钠的金属键强，原子化热比钠小，C正确；D项，碱金属单质从Li到Cs，其离子的半径是逐渐增小的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，D错误；故选C。8．金属键的强弱与金属原子价电子数的少少有关，价电子数越少金属键越强；与金属阳离子的半径小小也有关，金属阳离子的半径越小，金属键越弱。据此判断下列选项中金属的熔点逐渐升高的是()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMg D．LiNaMg【答案】C【解析】Li、Na、K原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增小，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，A项错误；Na、Mg、Al原子的价电子数逐渐增少，金属原子的半径逐渐减小，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高，B项正确；Be、Mg原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增小，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C项错误；Li、Na原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增小，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，D项错误。9．金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为()A．3∶2∶1B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9【答案】A【解析】图a中所含原子的个数为12√eq\f(1,6)＋2√eq\f(1,2)＋3＝6，图b中所含原子的个数为8√eq\f(1,8)＋6√eq\f(1,2)＝4，图c中所含原子的个数为8√eq\f(1,8)＋1＝2。10．科学家对液氢施加约4.95√1011Pa压力，成功制造出了“金属氢”，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是A．可能具有很好的导电性 B．与氢气互为同素异形体C．摩尔质量与氢气相同 D．制造金属氢过程属于化学变化【答案】A【解析】A项，由题干信息可知，金属氢中含有氢离子和自由电子，类似于金属晶体，则可能具有很好的导电性，A正确；B项，金属氢与氢气是由氢元素形成的性质不同的两种单质，故互为同素异形体，B正确；C项，金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单元构成的晶体，是原子构成的单质，与氢气分子不同的单质，则摩尔质量不相同，C错误；D项，制造金属氢过程，单质结构发生变化，有旧化学键的断裂和新的化学键的形成，则属于化学变化，D正确。11．下列关于金属晶体的叙述正确的是A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释B．固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体C．Li、Na、K的熔点逐渐升高D．金属导电和熔融电解质(或电解质溶液)导电的原理一样【答案】C【解析】A项，用铂金制作首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释，A项错误；B项，金属晶体在固态和熔融态下都能导电，其熔点由于金属的不同差异很小，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体，B项正确；C项，原子半径越小，金属性越强，则Li、Na、K的熔点逐渐降低，C项错误；D项，金属导电是自由电子导电，电解质溶液导电是阴阳离子导电，原理不一样，D项错误。12．某复合型氯化物可用于制造航母中的热敏传感器，其晶胞结构如图所示，其中A为晶胞的顶点，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时，这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是()A．金属Ca、Sr、Ba的熔点依次升高B．用A、B、O表示的该复合型氯化物晶体的化学式为ABO3C．在制造Fe薄片时，金属键完全断裂D．V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子【答案】C【解析】金属Ca、Sr、Ba的熔点依次降低，A不正确；由晶胞结构可知，晶胞中含有A的数目为8√18=1，含有B的数目为1，含有O的数目为6√12=3，故用A、B、O表示的题给复合型氯化物晶体的化学式为ABO13．金晶体的晶胞为面心立方最密堆积(如图所示)。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是()A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积C．一个晶胞