2012高中化學課件：第三章第三節(jié)__金屬晶體(人教版選修3)

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1、 【 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 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

2、 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 熱 性 是 由 于 自 由 電 子 碰 撞 金 屬原 子 將 能 量 進 行 傳 遞 ， 故 C項 不 正 確 。 【 典 例 2】 結(jié) 合 金 屬 晶 體 的 結(jié) 構 和 性 質(zhì) ， 回 答 以 下 問 題 ：（ 1） 有 下 列 金 屬 晶 體 ： Na、 Po、 K、 Fe、 Cu、 Mg

3、、 Zn、Au 其 堆 積 方 式 為 ： 簡 單 立 方 堆 積 的 是 _； 體 心 立 方 堆 積 的 是 _； 六 方 最 密 堆 積 的 是 _； 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 電 性 、 傳 熱 性 和 延 展 性（ 3） 下 列 關 于 金 屬 晶 體 的 敘 述 正 確 的 是 _。A.常 溫 下 ， 金 屬 單 質(zhì) 都

4、 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 電 性 越 好 【 思 路 點 撥 】 解 答 本 題 應 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

5、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

6、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 電 性 減 弱 ， D錯 。答 案 ： （ 1） Po Na、 K、 Fe Mg、 Zn Cu、 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 成 晶 體 的 微 粒 均 可 視 為 圓 球B.金 屬 鍵 、 范 德

7、華 力 均 無 方 向 性 和 飽 和 性C.兩 種 晶 體 構 成 微 粒 相 同D.兩 種 晶 體 的 構 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 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 行 堆 積 。 2.關 于 金 屬 元 素 的 特 征 ， 下 列 敘 述 中 正 確 的 是 （ ） 金 屬 元 素 的 原 子 只 有 還 原 性 ， 離 子 只 有 氧 化 性 金 屬 元 素 在 化 合 物 中 一 般 顯 正 價

8、 金 屬 性 越 強 的 元 素 相 應 的 離 子 氧 化 性 越 弱 金 屬 元 素 只 有 金 屬 性 ， 沒 有 非 金 屬 性 價 電 子 數(shù) 越 多 的 金 屬 原 子 的 金 屬 性 越 強A. B. C. D. 【 解 析 】 選 B。 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+; 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 ； 金 屬 性 越 強 ， 原 子 失 電 子 越 容 易 ， 其 離 子越 穩(wěn) 定 ， 得

9、 電 子 越 難 ； 如 Al既 有 金 屬 性 ， 又 有 非 金屬 性 ； 價 電 子 數(shù) 與 金 屬 性 無 關 。 3.金 屬 的 下 列 性 質(zhì) 中 和 金 屬 晶 體 無 關 的 是 （ ）A.良 好 的 導 電 性B.反 應 中 易 失 電 子C.良 好 的 延 展 性D.良 好 的 導 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 決 定 的 ， 所 以 和金 屬 晶 體 無 關 。 4

10、.物 質(zhì) 結(jié) 構 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 ： MgAlB.熔 、 沸 點 ： MgCaC.硬 度 ： MgKD.熔 、 沸 點 ： CaK 【 解 析 】 選 A。 根 據(jù) 金 屬 的 物 理 性 質(zhì) 與 金 屬 鍵 的 強 弱 進行 分 析 。根 據(jù) 題 目 所 給 信 息 ， 鎂 和 鋁 原 子 的 電 子 層

11、 數(shù) 相 同 ， 價電 子 數(shù) ： AlMg,離 子 半 徑 ： Al3+Mg2+,金 屬 鍵 ： MgMg2+， 金 屬 鍵 ： MgCa,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) ： MgK， 離 子 半 徑 ： Mg 2+Na+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) ： CaK， 離 子 半 徑 ：K+Ca2+， 金 屬 鍵 ： CaK,鈣 的 熔 、 沸 點 高 于 鉀 ， 所 以 D項 正 確 。 5.石 墨 晶 體

12、 是 層 狀 結(jié) 構 ， 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 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.

13、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 鍵 不 應 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 ；

14、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 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

15、鍵 結(jié) 合 ， 形 成 無 限 的 六 邊 形 平 面 網(wǎng) 狀結(jié) 構 ， 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 再 以 范 德 華 力 結(jié) 合 形 成 層 狀 結(jié) 構 。 因 碳 納 米 管結(jié) 構 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 式 為 AX3的 是 _。 （ 2） 如 圖 為 金 屬 銅 的

16、一 個 晶 胞 ， 請 完 成 以 下 各 題 。 該 晶 胞 “ 實 際 ” 擁 有 的 銅 原 子 數(shù) 是 _個 。 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 此 晶 胞 立 方 體 的 邊 長 為 a cm， Cu的 相 對 原 子 質(zhì) 量 為64 g mol-1， 金 屬 銅 的 密 度 為 g/cm3,則 阿 伏 加 德 羅常 數(shù) 為 _（ 用 a, 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 行 相 關 運

17、算 。（ 1） 由 圖 中 直 接 相 鄰 的 原 子 數(shù) 可 以 求 得 中 兩 類 原子 數(shù) 之 比 分 別 為 1 2、 1 3， 求 出 化 學 式 分 別 為 AX2、AX3， 故 答 案 為 。 （ 2） 用 “ 均 攤 法 ” 求 解 ， 8 +6 =4; 該 晶 胞 為 面 心 立 方 晶 胞 ； 64 = a3,NA= 。答 案 ： （ 1） （ 2） 4 C 1812 A4N3256a 3256a 一 、 選 擇 題 （ 本 題 包 括 4小 題 ， 每 小 題 5分 ， 共 20分 ）1.下 列 有 關 金 屬 的 說 法 正 確 的 是 （ ）A.金 屬 原 子 的 核

18、 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 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

19、 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 ， 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 ， 其 晶 胞 內(nèi) 金 屬原 子 個 數(shù) 比 為 （ ） A.3 2 1 B.

20、11 8 4C.9 8 4 D.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。 16 1218 1218 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

21、沸 點 高低 順 序 ， 其 中 正 確 的 是 （ ）A.MgAlCa B.AlNaLiC.AlMgCa D.MgBaAl 【 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 LiNa,D中 AlMgBa。 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 。 現(xiàn) 有 下 列 三 種 晶 體 ： 鋁 硅 鋁 硅 合 金 ， 它 們 的 熔 點

22、從 低 到 高 的 順 序 是 （ ）A. B. C. D. 【 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) ： 冰 、 干 冰 、 Fe、 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)

23、 和 化 學 性 質(zhì) 。原 子 晶 體 中 ， 共 價 鍵 決 定 晶 體 的 物 理 性 質(zhì) 和 化 學 性 質(zhì) 。分 子 晶 體 中 ， 物 理 性 質(zhì) 由 分 子 間 作 用 力 決 定 ； 化 學 性質(zhì) 由 共 價 鍵 強 弱 決 定 。答 案 ： 6.（ 16分 ） 金 晶 體 的 最 小 重 復 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

24、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 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 ， 綜 合 考 查化 學 與 數(shù) 學 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 金 原 子 間 相 接 觸 ， 則 有 正 方 形 的 對 角 線 為 2d， 正 方 形 邊 長18 1218 12 為 d， 所 以 V晶 =（ d)3=2 d3,Vm= NA= d3NA， 所 以 = = 。答 案 ： （ 1） 4 （ 2） 金 原 子 間 相 接 觸 ， 即 相 切（ 3） 2 d3 （ 4） 22 2 V4晶22 mMV N3 A2Md2 N3 A2Md