高中化學(xué) 第三章第三節(jié)《金屬晶體》課件(新人教版選修3)
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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,,,,,,,,,,,,,【典例1】下面敘述正確的是A.金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷,是由于金屬原子之間有較強的作用B.通常情況下,金屬里的自由電子會發(fā)生定向移動,而形成電流C.金屬是借助自由電子的運動,把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D.金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而減弱,【自主解答】選D。金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動,但不會改變原來的排列方式,故A項不正確;金屬里的自由電子要在外電場作用下才能發(fā)生定向移動產(chǎn)生電流,故B項不正確;金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子碰撞金屬原子將能量進(jìn)行傳遞,故C項不正確。,,,,,,,,,,,,,,,,,,【典例2】結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),回答以下問題:(1)有下列金屬晶體:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au其堆積方式為:①簡單立方堆積的是__________________________;②體心立方堆積的是__________________________;③六方最密堆積的是__________________________;④面心立方最密堆積的是______________________。,(2)根據(jù)下列敘述,判斷一定為金屬晶體的是____。A.由分子間作用力形成,熔點很低B.由共價鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體,熔點很高C.固體有良好的導(dǎo)電性、傳熱性和延展性(3)下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是____。A.常溫下,金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B.金屬陽離子與自由電子之間的強烈作用,在一定外力作用下,不因形變而消失C.鈣的熔、沸點高于鉀D.溫度越高,金屬的導(dǎo)電性越好,【思路點撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點:,【自主解答】(1)簡單立方堆積的空間利用率太低,只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中,這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高,多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB……方式堆積,面心立方最密堆積按ABCABC……方式堆積,六方最密堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti,面心立方最密堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。,(2)A項屬于分子晶體;B項屬于原子晶體;而C項是金屬的通性。(3)常溫下,Hg為液態(tài),A錯;因為金屬鍵無方向性,故金屬鍵在一定范圍內(nèi)不因形變而消失,B正確;鈣的金屬鍵強于鉀,故熔、沸點高于鉀,C正確;溫度升高,金屬的導(dǎo)電性減弱,D錯。答案:(1)①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au(2)C(3)B、C,一、選擇題(本題包括6小題,每小題6分,共36分)1.金屬晶體、分子晶體采取密堆積方式的原因是()A.構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球B.金屬鍵、范德華力均無方向性和飽和性C.兩種晶體構(gòu)成微粒相同D.兩種晶體的構(gòu)成微粒的多少及相互作用力均相同,【解析】選B。由于晶體的構(gòu)成粒子之間的相互作用均無飽和性和方向性,因此形成晶體時按最高配位數(shù)形式進(jìn)行堆積。,2.關(guān)于金屬元素的特征,下列敘述中正確的是()①金屬元素的原子只有還原性,離子只有氧化性②金屬元素在化合物中一般顯正價③金屬性越強的元素相應(yīng)的離子氧化性越弱④金屬元素只有金屬性,沒有非金屬性⑤價電子數(shù)越多的金屬原子的金屬性越強A.①②③B.②③C.①⑤D.①②③④⑤,【解析】選B。①中的金屬若為變價元素,則其離子可能既有氧化性又有還原性,如Fe2+;②中因金屬原子一般只能失電子,不能得電子,所以其在化合物中一般顯正價;③金屬性越強,原子失電子越容易,其離子越穩(wěn)定,得電子越難;④如Al既有金屬性,又有非金屬性;⑤價電子數(shù)與金屬性無關(guān)。,3.金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體無關(guān)的是()A.良好的導(dǎo)電性B.反應(yīng)中易失電子C.良好的延展性D.良好的導(dǎo)熱性【解析】選B。選項A、C、D都是金屬共有的物理性質(zhì),這些性質(zhì)都是由金屬晶體所決定的。選項B中,金屬易失電子是由金屬原子的結(jié)構(gòu)決定的,所以和金屬晶體無關(guān)。,4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論推出:金屬鍵越強,其金屬的硬度越大,熔、沸點越高。且研究表明,一般來說,金屬陽離子半徑越小,所帶電荷越多,則金屬鍵越強,由此判斷下列說法錯誤的是()A.硬度:Mg>AlB.熔、沸點:Mg>CaC.硬度:Mg>KD.熔、沸點:Ca>K,【解析】選A。根據(jù)金屬的物理性質(zhì)與金屬鍵的強弱進(jìn)行分析。根據(jù)題目所給信息,鎂和鋁原子的電子層數(shù)相同,價電子數(shù):Al>Mg,離子半徑:Al3+Mg2+,金屬鍵:Mg>Ca,鎂的熔、沸點高于鈣,所以B項不正確。用以上比較方法可推出,價電子數(shù):Mg>K,離子半徑:Mg2+K,鎂的硬度大于鉀,所以C項正確。鈣和,鉀元素位于同一周期,價電子數(shù):Ca>K,離子半徑:K+>Ca2+,金屬鍵:Ca>K,鈣的熔、沸點高于鉀,所以D項正確。,5.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu),在每一層內(nèi),每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合,如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖,則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是()A.10B.18C.24D.14,【解析】選D。石墨晶體中最小的碳環(huán)為六元環(huán),每個碳原子為3個六元環(huán)共用,故平均每個六元環(huán)含2個碳原子,圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)為14。,6.下列敘述不正確的是()A.金屬鍵無方向性和飽和性,原子配位數(shù)較高B.晶體盡量采取緊密堆積方式,以使其變得比較穩(wěn)定C.因為共價鍵有飽和性和方向性,所以原子晶體不遵循“緊密堆積”原理D.金屬銅和鎂均以ABAB……方式堆積,【解析】選D。晶體一般盡量采取緊密堆積方式,但化學(xué)鍵不應(yīng)有飽和性和方向性,原子晶體共價鍵有飽和性和方向性,所以不遵循緊密堆積方式;Mg以ABAB……方式堆積,但Cu以ABCABC……方式堆積。,二、非選擇題(本題包括2小題,共24分)7.(10分)(2010山東高考節(jié)選)碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成,其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體,每個碳原子通過____雜化與周圍碳原子成鍵,多層碳納米管的層與層之間靠______結(jié)合在一起。,【解析】石墨的每個碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個碳原子以共價鍵結(jié)合,形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個碳原子還有一個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道,并含有一個未成對電子,這些平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)再以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)。因碳納米管結(jié)構(gòu)與石墨類似,可得到答案。答案:sp2范德華力,8.(14分)(1)如圖所示為二維平面晶體示意圖,所表示的化學(xué)式為AX3的是___。,(2)如圖為金屬銅的一個晶胞,請完成以下各題。①該晶胞“實際”擁有的銅原子數(shù)是____個。②該晶胞稱為____(填序號)。A.六方晶胞B.體心立方晶胞C.面心立方晶胞,③此晶胞立方體的邊長為acm,Cu的相對原子質(zhì)量為64gmol-1,金屬銅的密度為ρg/cm3,則阿伏加德羅常數(shù)為______(用a,ρ表示)。,【解析】先確定平面圖示中原子個數(shù)比例及所屬堆積模型;利用幾何知識進(jìn)行相關(guān)運算。(1)由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求得①②中兩類原子數(shù)之比分別為1∶2、1∶3,求出化學(xué)式分別為AX2、AX3,故答案為②。(2)①用“均攤法”求解,8+6=4;②該晶胞為面心立方晶胞;③64=ρa3,NA=。答案:(1)②(2)①4②C③,,一、選擇題(本題包括4小題,每小題5分,共20分)1.下列有關(guān)金屬的說法正確的是()A.金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子B.六方最密堆積和面心立方最密堆積的原子堆積方式空間利用率最高C.金屬原子在化學(xué)變化中失去的電子數(shù)越多,其還原性越強D.金屬晶體都有很高的熔點和很大的硬度,【解析】選B。金屬晶體中的自由電子是金屬原子的價電子,A項錯;六方最密堆積和面心立方最密堆積空間利用率最高,B正確;金屬元素的還原性決定于金屬原子失去電子的難易程度,與失電子的多少無關(guān),C項錯;金屬晶體的熔點和硬度差別較大,如堿金屬元素的晶體一般熔點都很低,硬度很小,D項錯。,2.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式,六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積,如圖(a)、(b)、(c)分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu),其晶胞內(nèi)金屬原子個數(shù)比為(),A.3∶2∶1B.11∶8∶4C.9∶8∶4D.21∶14∶9【解析】選A。本題考查晶胞中微粒數(shù)的計算方法,用均攤法計算。晶胞a中所含原子=12+2+3=6,晶胞b中所含原子=8+6=4,晶胞c中所含原子=8+1=2。,3.在金屬晶體中,如果金屬原子的價電子數(shù)越多,原子半徑越小,自由電子與金屬陽離子間的作用力越大,金屬的熔沸點越高。由此判斷下列各組金屬熔沸點高低順序,其中正確的是()A.Mg>Al>CaB.Al>Na>LiC.Al>Mg>CaD.Mg>Ba>Al,【解析】選C。電荷數(shù)Al3+>Mg2+=Ca2+=Ba2+>Li+=Na+,金屬陽離子半徑:r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),則C正確;B中Li>Na,D中Al>Mg>Ba。,4.鋁硅合金(含硅13.5%)在凝固時收縮率很小,因而這種合金適合于鑄造?,F(xiàn)有下列三種晶體:①鋁②硅③鋁硅合金,它們的熔點從低到高的順序是()A.①②③B.②①③C.③②①D.③①②【解析】選D。三種晶體中,一般合金的熔點低于組成的金屬單質(zhì)的熔點,而鋁與硅比較,硅屬于原子晶體具有較高的熔點,故答案為D。,二、非選擇題(本題包括2小題,共20分)5.(4分)有下列4種物質(zhì):①冰、②干冰、③Fe、④金剛石,其熔點由高到低的順序是_____。【解析】金屬晶體中,金屬鍵決定金屬晶體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。原子晶體中,共價鍵決定晶體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。分子晶體中,物理性質(zhì)由分子間作用力決定;化學(xué)性質(zhì)由共價鍵強弱決定。答案:④③①②,6.(16分)金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體,即在立方體的8個頂點各有一個金原子,各個面的中心有一個金原子,每個金原子被相鄰的晶胞所共有,金原子的直徑為d,用NA表示阿伏加德羅常數(shù),M表示金的摩爾質(zhì)量。,(1)金晶體每個晶胞中含有____個金原子。(2)欲計算一個晶胞的體積,除假定金原子是剛性小球外,還應(yīng)假定______。(3)一個晶胞的體積是____。(4)金晶體的密度是____。,【解析】本題以一個面心立方晶胞為基礎(chǔ),綜合考查化學(xué)與數(shù)學(xué)相結(jié)合的運算能力。利用均攤法解題,8個頂角上金原子有屬于該晶胞,每個面上金原子有屬于該晶胞,共有6個,故每個晶胞中金原子個數(shù)=8+6=4。假設(shè)金原子間相接觸,則有正方形的對角線為2d,正方形邊長,為d,所以V晶=(d)3=2d3,Vm=NA=d3NA,所以ρ==。答案:(1)4(2)金原子間相接觸,即相切(3)2d3(4),同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 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