1、第三节金属晶体问题导学1金属晶体的性质活动与探究1(1)导热是能量传递的一种形式，它必然是物质运动的结果，那么金属晶体导热过程中电子气中的自由电子担当什么角色？(2)请你解释为什么大多数金属具有延展性？(3)金属晶体的熔点变化差别很大。为什么Hg熔点低，在常温下为液态，而Fe等金属熔点高，常温下为固态？(4)为什么绝大多数金属晶体呈现银灰色以至银白色光泽，而金属粉末常呈暗灰色或黑色？迁移与应用下列叙述正确的是()A任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子B金属晶体的形成是因为晶体中存在金属离子间的相互作用C价电子数越多的金属原子的金属性越强D含有金属元素的离子不一定是阳离子1在金属晶体中只有
2、阳离子，而无阴离子，带负电的为自由电子。2金属导电与电解质溶液导电的比较运动的微粒过程中发生的变化温度的影响金属导电自由电子物理变化升温，导电性减弱电解质溶液导电阴、阳离子化学变化升温、导电性增强3影响金属熔点、硬度的因素(1)一般地，熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部作用力越强，晶体熔点越高，硬度越大。(2)合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。2金属晶体的原子堆积模型活动与探究2(1)将直径相等的圆球放置在平面上，使球面紧密接触，除下面两种方式外，还有没有第三种方式？你不妨用实物(如用乒乓球或玻璃球等)自己动手试一试。(
3、2)自己动手试一试以下三种堆积方式，体会一下它们的堆积方式相同吗？哪种空间利用率低？它们的配位数各是多少？迁移与应用结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆积方式为：简单立方堆积的是_；体心立方堆积的是_；六方最密堆积的是_；面心立方最密堆积的是_。(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_。A由分子间作用力形成，熔点很低B由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C固体有良好的导电性、导热性和延展性1明确三个概念(1)紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒尽可能地相互接近，使它们占有最小的空间。(2)空间利用率：空间被晶格质点占据
4、的百分数。用来表示紧密堆积的程度。(3)配位数：在晶体中，一个原子或离子周围最邻近的原子或离子的数目。2金属晶体的原子堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积(bcp)Na、K、Fe68%8六方最密堆积(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积(ccp)Cu、Ag、Au74%123空间利用率的计算活动与探究3如下图简单立方堆积方式(Po型)原子的空间利用率多大，如何计算？简单立方迁移与应用如下图体心立方堆积方式原子(K型)的空间利用率多大，如何计算？体心立方原子的空间利用率的计算方法：1首先把堆积方式抽象成晶胞模型。2均摊法
5、计算晶胞的微粒个数，计算微粒所占的体积。3计算晶胞的总体积。4空间利用率等于微粒总体积比晶胞总体积。当堂检测1下列关于金属及金属键的说法正确的是()A金属键具有方向性与饱和性B金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用C金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光2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，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()A硬度：MgAl B熔点：MgCaC硬度：MgK D熔点：CaK3下列有关金属的说法正确的是()A金属原子的核外电子在金属晶体中都是自
6、由电子B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C金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强D金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度4金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是()A金属原子的价电子数少B金属晶体中有自由电子C金属原子的原子半径大D金属键没有饱和性和方向性5金属晶体的原子堆积方式常有以下四种方式，请认真观察模型回答下列问题：图1图2图3图4(1)四种堆积模型的堆积名称依次是_、_、_、_。(2)图1方式的堆积，空间利用率为_，只有金属_采用这种堆积方式。(3)图2与图3两种堆积方式中金属原子的配位数_(填“相同”或“不相同”)，图2的空间利用
7、率为_，图3的表示符号为_。(4)采取图4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_。6如下图所示，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8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所共有。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。(1)金晶体每个晶胞中含有_个金原子。(2)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_。(3)一个晶胞的体积是_。(4)金的密度是_。参考答案【问题导学】活动与探究1：(1)答案：金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰
8、撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。(2)答案：大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。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，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，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。(3)答案：这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力(金属键)不同造成的。金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属
9、键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。(4)答案：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，这就使绝大多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。迁移与应用：D解析：金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子；金属晶体的形成是因为晶体中存在金属离子与自由电子间的相互作用；价电子数多的金属元素的金属性不一定强，如Fe的价电子数比Na多，但其金属性却没有Na强；含有金属元素的离子不一定是阳离子，如就是阴离子。活动与
10、探究2：(1)答案：没有。(2)答案：不相同。甲的空间利用率最低。甲、乙、丙、丁的配位数分别为6、8、12、12。迁移与应用：答案：(1)PoNa、K、FeMg、ZnCu、Au(2)C解析：(1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po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ABAB方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。(2)A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。活动
11、与探究3：答案：在简单立方中，各个原子是相互靠拢的，对于1个晶胞来说，含有1个金属原子，设立方体的边长为a，则其体积为a3，金属原子的半径为，则空间利用率为：100%100%52%。迁移与应用：答案：在钾型晶胞中，在立方体的体对角线上球是相互接触的。设立方体的边长为a，球的半径为r，则a4r，而1个晶胞中含有2个金属原子，所以空间利用率为：。密置层堆积的两种晶胞的空间利用率计算太复杂，就不介绍了。【当堂检测】1B解析：金属键没有方向性和饱和性，A错；金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，B对；金属导电是因为自由电子在外加电场作用下发生定向移动，C错；金属具有光泽是因为自由电子能够吸收并放出
12、可见光，D错。2A解析：根据题目所给信息，镁、铝原子的电子层数相同，价电子数：AlMg，离子半径：Al3Mg2，金属键：MgAl，铝的硬度大于镁，所以A项正确。镁、钙原子价电子数相同，但离子半径：Ca2Mg2，金属键：MgCa，镁的熔沸点高于钙，所以B项正确。用以上比较方法推出，价电子数：MgK，离子半径：Mg2NaK，所以金属键：MgK，镁的硬度大于钾，所以C项正确。钙和钾元素位于同一周期，价电子数：CaK，离子半径：KCa2，金属键：CaK，钙的熔点高于钾，所以D项正确。3B解析：金属晶体中的自由电子是金属原子的价电子，A项错；六方最密堆积和面心立方最密堆积空间利用率最高，B正确；金属元素
13、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，C项错；金属晶体的熔点和硬度差别较大，如碱金属元素的晶体一般熔点都很低，硬度很小，D项错。4D解析：这是因为分别借助于没有方向性的金属键形成的金属晶体的结构中，都趋向于使原子吸收尽可能多的原子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。5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%ABCABC(4)K、Na、Fe(合理即可)26答案：(1)4(2)金属原子间密切接触(3)d3(4)解析：利用均摊法解题，8个顶点上的8个金原子有属于该晶胞，每个面上的金原子有属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金原子个数为864。假设金原子间密切接触，则有，正方形的对角线长为2d，正方形的边长为d，所以V晶胞(d)3d3，Vm，所以。