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1、第三节金属晶体学学习习目目标标1.1.理解金属晶体的概念、构成及物理性质。理解金属晶体的概念、构成及物理性质。2.2.能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。3.3.了解金属晶体中晶胞的堆积方式。了解金属晶体中晶胞的堆积方式。一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体1.1.金属键：金属键：金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子价电子价电子电子气电子气2.2.金属晶体：金属晶体：(1)(1)概念：原子间以概念：原子间以_结合形成的晶体。结合形成的晶体。(2)(2)物理性质：具有优良的导电性、导热性、延展性。物理性质：具有优良的导电性、导热性、延展性。金属键金属键
2、二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型1.1.二维空间模型：二维空间模型：堆堆积积方式方式非密置非密置层层密置密置层层图图示示配位数配位数_4 46 62.2.三维空间模型：三维空间模型：堆堆积积模型模型典例典例空空间间利用率利用率配位数配位数晶胞晶胞简单简单立立方堆方堆积积Po(Po(钋钋) )52%52%_体心立体心立方堆方堆积积NaNa、K K、FeFe68%68%_6 68 8堆堆积积模型模型典例典例空空间间利用率利用率配位数配位数晶胞晶胞六方最六方最密堆密堆积积MgMg、ZnZn、TiTi_面心立面心立方最密方最密堆堆积积CuCu、AgAg、AuAu_74%74%121
3、274%74%1212三、混合晶体三、混合晶体石墨晶体石墨晶体晶体模型晶体模型碳原子碳原子杂杂化化类类型型作用力作用力物理性物理性质质层层内内层间层间spsp2 2共价共价键键范德范德华华力力质软质软，能，能导电导电，熔、，熔、沸点高沸点高1.1.辨析下列辨析下列说说法的正法的正误误：(1)(1)晶体中有阳离子一定有阴离子。晶体中有阳离子一定有阴离子。( )( )分析：分析：晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体中有阳晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体中有阳离子却没有阴离子。离子却没有阴离子。(2)(2)金属在拉成金属在拉成丝丝或者或者压压成薄片的成薄片的过过程中，金属程中，金属键
4、键遭到了破遭到了破坏。坏。( )( )分析：分析：金属晶体在受外力作用下拉成细丝或者压成薄片时，金属晶体在受外力作用下拉成细丝或者压成薄片时，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏。各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏。(3)(3)固固态时态时能能导电导电是判断金属晶体的是判断金属晶体的标标志。志。( )( )分析：分析：固态时能导电的不一定是金属，如石墨能导电，却不是固态时能导电的不一定是金属，如石墨能导电，却不是金属晶体。金属晶体。(4)(4)金属晶体金属晶体绝绝大多数采用密堆大多数采用密堆积积方式。方式。( )( )分析：分析：由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方由
5、于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向相互靠近，紧密堆积成晶体，密堆积能充分利用空间，使晶向相互靠近，紧密堆积成晶体，密堆积能充分利用空间，使晶体能量降低。体能量降低。2.2.金属的下列性金属的下列性质质中与金属晶体无关的是中与金属晶体无关的是( () )A.A.良好的良好的导电导电性性 B. B.反反应应中易失中易失电电子子C.C.良好的延展性良好的延展性 D. D.良好的良好的导热导热性性【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，这些性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；选项质都是由金属晶体所决定的；选项B B，金属易
6、失电子是由原子，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。的结构决定的，所以和金属晶体无关。3.3.下列有关金属元素特征的叙述正确的是下列有关金属元素特征的叙述正确的是( () )A.A.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B.B.金属元素在一般化合物中只显正价金属元素在一般化合物中只显正价C.C.金属元素在不同的化合物中的化合价均不同金属元素在不同的化合物中的化合价均不同D.D.金属元素的单质在常温下均为金属晶体金属元素的单质在常温下均为金属晶体【解析】【解析】选选B B。A A项，对于具有变价的金属，较低价态的金属离项，对于具有变价的
7、金属，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如子既有氧化性，又有还原性，如FeFe2+2+。B B项，金属原子只具有项，金属原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。还原性，故在化合物中只显正价。C C项，金属元素有的有变价，项，金属元素有的有变价，有的无变价。有的无变价。D D项，金属汞常温下为液体。项，金属汞常温下为液体。4.4.金属晶体的形成原因是晶体中存在金属晶体的形成原因是晶体中存在( () )金属原子金属原子 金属阳离子金属阳离子自由自由电电子子 阴离子阴离子A.A.只有只有 B. B.只有只有C. D.C. D.【解析】【解析】选选C C。金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属
8、键。金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属键形成的。形成的。5.5.金属晶体堆金属晶体堆积积密度大，原子配位数高，能充分利用空密度大，原子配位数高，能充分利用空间间的原的原因是因是( () )A.A.金属原子的价金属原子的价电电子数子数较较少少B.B.金属晶体存在自由移金属晶体存在自由移动动的的电电子子C.C.金属原子的原子半径金属原子的原子半径较较大大D.D.金属金属键键不具有方向性和不具有方向性和饱饱和性和性【解析】【解析】选选D D。金属晶体中微粒之间的作用力是金属键，金属。金属晶体中微粒之间的作用力是金属键，金属键不具有方向性和饱和性，所以金属原子以最紧密的方式堆积，键不具有方向性和饱
9、和性，所以金属原子以最紧密的方式堆积，故原子的配位数高。故原子的配位数高。一、金属键对金属物理性质的影响一、金属键对金属物理性质的影响【微思考】【微思考】(1)(1)纯铝纯铝的硬度不大，形成硬的硬度不大，形成硬铝铝合金后，硬度就很大，可以用合金后，硬度就很大，可以用来制造来制造飞飞机。金属形成合金以后机。金属形成合金以后为为什么有的物理性什么有的物理性质质会会发发生很生很大大变变化？化？提示：提示：这是因为金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，这是因为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，这样就就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，
10、这样就可以影响金属的延展性甚至硬度等。可以影响金属的延展性甚至硬度等。(2)(2)为为什么金属晶体的物理性什么金属晶体的物理性质质与原子晶体、分子晶体的物理与原子晶体、分子晶体的物理性性质质有非常明有非常明显显的区的区别别？提示：提示：因为金属晶体、原子晶体和分子晶体的物理性质分别由因为金属晶体、原子晶体和分子晶体的物理性质分别由金属键、共价键和分子间作用力的强弱决定，而金属键、共价金属键、共价键和分子间作用力的强弱决定，而金属键、共价键和分子间作用力的强弱不同。键和分子间作用力的强弱不同。【典【典题训练题训练】(2014(2014长长沙高二沙高二检测检测) )下列关于金属性下列关于金属性质质
11、和原因和原因的描述不正确的是的描述不正确的是( () )A.A.金属一般具有金属一般具有银银白色光白色光泽泽，是物理性，是物理性质质，与金属，与金属键键没有关系没有关系B.B.金属具有良好的金属具有良好的导电导电性，是因性，是因为为在金属晶体中共用了金属原在金属晶体中共用了金属原子的价子的价电电子，形成了子，形成了“电电子气子气”，在外，在外电场电场的作用下自由的作用下自由电电子子定向移定向移动动便形成了便形成了电电流，所以金属易流，所以金属易导电导电C.C.金属具有良好的导热性，是因为自由电子在受热后，加快了金属具有良好的导热性，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属原子
12、发生碰撞，传递了能量运动速率，自由电子通过与金属原子发生碰撞，传递了能量D.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相对滑动而不破坏金属键以相对滑动而不破坏金属键【解题指南】【解题指南】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：(1)(1)金属键影响物质的光泽、导电性、导热性、延展性等物理金属键影响物质的光泽、导电性、导热性、延展性等物理性质。性质。(2)(2)用用“电子气电子气”理论可以对金属的物理性质进行解释。理论可以对金属的物理性质进行解释。【解析】【解析】选选A A。金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了
13、。金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光再反射出来，因此金属一般显银白可见光，又把各种波长的光再反射出来，因此金属一般显银白色。金属导电性正是由于金属原子之间共用了价电子，才使得色。金属导电性正是由于金属原子之间共用了价电子，才使得金属晶体中有了自由移动的电子，也才能在外电场的作用下使金属晶体中有了自由移动的电子，也才能在外电场的作用下使电子发生定向移动形成电流。电子发生定向移动形成电流。B B、C C和和D D均正确。均正确。【变变式式训练训练】下列下列说说法正确的是法正确的是( () )A.A.金属的通性表明金属具有金属的通性表明金属具有类类似的内部似的内部结结构
14、和相同的化学构和相同的化学键类键类型型B.B.金属原子之金属原子之间间的相互作用即的相互作用即为为金属金属键键C.C.电电子很小，不可能是形成化学子很小，不可能是形成化学键键的微粒的微粒D.D.金属金属键键的的强强弱与金属阳离子的半径无关弱与金属阳离子的半径无关 【解析】【解析】选选A A。金属具有特殊的金属光泽、导电性、导热性及。金属具有特殊的金属光泽、导电性、导热性及延展性等通性，多数金属具有较高的密度、硬度、熔点和沸点。延展性等通性，多数金属具有较高的密度、硬度、熔点和沸点。这些共同性质表明金属具有类似的内部结构和相同的化学键类这些共同性质表明金属具有类似的内部结构和相同的化学键类型。金
15、属阳离子与自由电子之间存在着较强的相互作用，这种型。金属阳离子与自由电子之间存在着较强的相互作用，这种相互作用称为金属键。金属晶体中金属阳离子半径越小，离子相互作用称为金属键。金属晶体中金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用力越强，所带电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用力越强，故只有故只有A A正确。正确。【加固【加固训练训练】( (双双选选)(2014)(2014镇镇江高二江高二检测检测) )下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )A.A.同周期金属的原子半径越大熔点越高同周期金属的原子半径越大熔点越高B.B.同周期金属的原子半径越小熔点越高同周期
16、金属的原子半径越小熔点越高C.C.同主族金属的原子半径越大熔点越高同主族金属的原子半径越大熔点越高D.D.同主族金属的原子半径越小熔点越高同主族金属的原子半径越小熔点越高【解析】【解析】选选B B、D D。原子半径越小，单位体积内自由电子数目越。原子半径越小，单位体积内自由电子数目越多，金属键越强，金属的熔点越高。多，金属键越强，金属的熔点越高。二、金属晶体的熔沸点二、金属晶体的熔沸点1.1.影响因素：金属键越强，熔沸点越高。影响因素：金属键越强，熔沸点越高。2.2.金属晶体熔沸点高低的递变规律：金属晶体熔沸点高低的递变规律：(1)(1)同一周期，从左到右熔沸点依次升高。同一周期，从左到右熔沸
17、点依次升高。(2)(2)同主族，从上到下同主族，从上到下( (如碱金属如碱金属) )熔沸点依次降低。熔沸点依次降低。(3)(3)合金的熔沸点比其成分金属的熔沸点都低。合金的熔沸点比其成分金属的熔沸点都低。【微思考】【微思考】(1)(1)原子晶体的熔点一定大于金属晶体原子晶体的熔点一定大于金属晶体吗吗？提示：提示：不一定，金属晶体的熔点差别较大，有些金属晶体的熔不一定，金属晶体的熔点差别较大，有些金属晶体的熔点很高，比如金属钨的熔点甚至高于一般的原子晶体。点很高，比如金属钨的熔点甚至高于一般的原子晶体。(2)(2)某晶体具有金属光某晶体具有金属光泽泽，熔点，熔点较较高，能否由此判断高，能否由此判
18、断该该晶体属晶体属于金属晶体？于金属晶体？提示：提示：不能。金属晶体的熔点相差较大，有的很高，如钨，有不能。金属晶体的熔点相差较大，有的很高，如钨，有的很低，如汞；金属晶体有金属光泽，但有金属光泽、熔点较的很低，如汞；金属晶体有金属光泽，但有金属光泽、熔点较高的晶体不一定是金属晶体，有的非金属晶体也具有此性质，高的晶体不一定是金属晶体，有的非金属晶体也具有此性质，如晶体硅。如晶体硅。【典【典题训练题训练】(2014(2014枣枣庄高二庄高二检测检测) )要使金属晶体熔化必要使金属晶体熔化必须须破破坏其中的金属坏其中的金属键键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决。金属晶体熔、沸点高低和硬度大
19、小一般取决于金属于金属键键的的强强弱，而金属弱，而金属键键与金属阳离子所与金属阳离子所带电带电荷的多少及半荷的多少及半径大小有关。由此判断下列径大小有关。由此判断下列说说法正确的是法正确的是( () )A.A.金属金属镁镁的硬度大于金属的硬度大于金属铝铝B.B.碱金属碱金属单质单质的熔、沸点从的熔、沸点从LiLi到到CsCs是逐是逐渐渐增大的增大的C.C.金属金属镁镁的熔点大于金属的熔点大于金属钠钠D.D.金属金属镁镁的硬度小于金属的硬度小于金属钙钙【解题指南】【解题指南】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：(1)(1)金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子；金属键的成键微粒是
20、金属阳离子和自由电子；(2)(2)金属键的强弱决定了金属熔沸点高低。金属键的强弱决定了金属熔沸点高低。【解析】【解析】选选C C。镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所。镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从LiLi到到CsCs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因镁离子的半径小且所带电弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因镁离子的半径小且所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的荷
21、多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因镁离子的半径小而所带电荷相同，使熔、沸点和硬度都大；因镁离子的半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。和硬度都大。【方法规律】【方法规律】金属键对金属物理性质的影响金属键对金属物理性质的影响(1)(1)金属键越强，金属熔沸点越高。金属键越强，金属熔沸点越高。(2)(2)金属键越强，金属硬度越大。金属键越强，金属硬度越大。(3)(3)金属键越强，金属越难失电子，金属性越弱，如金属键越强，金属越难失电子，金属性越弱，如Na
22、Na的金属的金属键强于键强于K K，则，则NaNa比比K K难失电子，金属性难失电子，金属性NaNa比比K K弱。弱。【加固【加固训练训练】(2014(2014南京高二南京高二检测检测) )下列有关金属的下列有关金属的说说法正确法正确的是的是( () )A.A.金属原子的核外金属原子的核外电电子在金属晶体中都是自由子在金属晶体中都是自由电电子子B.B.六方最密堆六方最密堆积积和面心立方最密堆和面心立方最密堆积积的原子堆的原子堆积积方式空方式空间间利用利用率最高率最高C.C.金属原子在化学金属原子在化学变变化中失去的化中失去的电电子数越多，其子数越多，其还还原性越原性越强强D.D.金属晶体都有很
23、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电子，。金属晶体中的自由电子是金属原子的价电子，A 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，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 B项正确；金属元素的还原性取决于金属原子失去电子的难易程项正确；金属元素的还原性取决于金属原子失去电子的难易程度，与失电子的多少无关，度，与失电子的多少无关，C C项错；金属晶体的熔点和硬度差项错；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，别较大，如碱金属元素的晶体一般熔点都很低，硬度很小，D D项错。项错。
