第三章　晶体结构与性质\n第三节　金属晶体与离子晶体第1课时　金属键与金属晶体\n学习目标核心素养1．认识金属晶体的结构和性质。2．能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物理性质。\n课堂素能探究名师博客呈现课堂达标验收课前素能奠基新课情境呈现\n新课情境呈现\n卫星、飞船、飞机、大炮和生活用品都离不开金属，为什么金属具有优良的导电、导热、延展性？构成金属的粒子是什么？金属晶体内部的作用力是什么？\n课前素能奠基\n金属键与金属晶体1．金属键新知预习\n金属键相对滑动排列方式\n电子气定向移动\n1．思考辨析：(1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。()(2)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。()(3)金属晶体的构成粒子为金属原子。()(4)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。()×√×√预习自测\n2．下列有关金属键的叙述中，错误的是()A．金属键没有饱和性和方向性B．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C．金属键中的电子属于整块金属D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关B\n解析：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，故金属键无饱和性和方向性；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键的强弱有关。\n3．下列关于金属键和金属晶体的说法中正确的是()A．金属晶体在外力作用下，压成薄片时，金属键被破坏B．金属晶体的熔点一定比分子晶体高C．合金也属于金属晶体D．有机化合物一定不能导电C\n解析：金属晶体中的化学键是金属键，金属键是所有金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，各层在滑动时，金属键仍然存在，所以金属有很好的延展性，A项不正确；分子晶体的熔点一定比金属晶体的低不正确，有的分子晶体常温下是固体，如单质硫，但是有个别金属晶体常温下为液体，比如汞，金属晶体的熔点跨度很大，有的很高，有的很低，B项不正确；D错误，聚乙炔就属于导电塑料。故选C。\n4．金属具有延展性的原因是()A．金属原子半径都较大，价电子数较少B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈的作用C．金属中大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解析：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，所以金属一般都有良好的延展性。B\n5．根据物质的性质，判断下列晶体类型：(1)SiI4：熔点120.5℃，沸点271.5℃，易水解________________。(2)硼：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大________________。(3)硒：熔点217℃，沸点685℃，溶于氯仿________________。(4)锑：熔点630.74℃，沸点1750℃，导电________________。分子晶体共价晶体分子晶体金属晶体\n课堂素能探究\n问题探究：1．含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？2．金属键强弱的影响因素有哪些？知识点金属键对金属的物理性质的影响\n探究提示：1．提示：不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。2．提示：由于金属键是产生在自由电子(带负电)和金属阳离子(带正电)之间的电性作用，所以金属阳离子电荷越多，半径越小，则金属键越强。由于堆积方式影响空间利用率，所以它也是金属键强弱的影响因素之一。\n知识归纳总结：1．金属键(1)金属键的特征金属键无方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。\n(2)金属键的强弱比较金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。(3)金属键对物质性质的影响①金属键越强，晶体的熔、沸点越高。②金属键越强，晶体的硬度越大。\n2．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。①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。\n3．金属晶体物理特性分析(1)金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(3)金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子碰撞而引起能量的交换，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。\n下列关于金属键的叙述不正确的是()A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间的强烈相互作用，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多原子共用许多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，故金属键无方向性和饱和性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典例1B\n解析：从基本构成粒子的性质来看，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共用，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但二者又有明显的区别，如金属键无方向性和饱和性等。\n〔变式训练1〕要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A．金属镁的硬度大于金属铝B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C．金属镁的熔点大于金属钠D．金属镁的硬度小于金属钙C\n解析：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Li到Cs，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、沸点和硬度都大。\n问题探究：怎样计算晶胞体积、粒子体积？知识点有关金属晶体晶胞的计算\n\n\n\n\n2．利用均摊法计算金属晶体的密度的方法(1)首先利用均摊法确定一个晶胞中平均含有的原子数目。(2)其次确定金属原子的半径和晶胞棱长之间的关系。具体方法是：根据晶胞中金属原子的位置，灵活运用数学上立体几何的对角线(体对角线或面对角线)和棱长的关系，将金属原子的半径和晶胞的棱长放在同一个直角三角形中，通过解直角三角形即可。\n(3)计算金属晶体的密度。首先求一个晶胞的质量：m＝NM/NA，N表示一个晶胞中平均含有的金属原子数，M表示金属的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数。然后求金属晶体的密度：ρ＝m/V，V表示一个晶胞的体积。\n金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，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。请回答下列问题：(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)金晶体的密度是__________。典例24金属原子间相接触，即相切\n\nC\n\n名师博客呈现\n高考考点易错点抛砖引玉(老师教你如何整理)1．金属键与金属物理性质的关系2．金属晶体的堆积模型及熔点的比较1．金属晶体中，原子之间以金属键相结合，金属键的强弱决定金属晶体的熔点和硬度，而金属键的强度取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小2．金属在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏3．金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性，但能导电的晶体不一定是金属晶体大显身手(请结合你的学习实际进行补充整理)\n〔即时训练〕1．(双选)下列叙述不正确的是()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阳离子和自由电子的相互作用C．金属在常温下绝大多数都是晶体D．价电子数越多，金属元素的金属性越强AD\n解析：金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子，A错误；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之间的相互作用，B正确；金属晶体常温下大多数都是晶体，只有很少量为液体，比如金属汞，C正确；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Fe的金属性却没有Na的强，D错误；故选AD。\n2．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中都是自由电子B．金属不透明且具有金属光泽与自由电子有关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．金属导电的实质是金属阳离子在外加电场作用下的定向移动解析：一般说金属的价电子是自由电子而不是核外所有的电子，A项错误；金属的还原性与失去的电子数多少无关，C项错误；金属导电的实质是自由电子在外加电场作用下定向移动形成电流，D项错误。B\n课堂达标验收\n1．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．温度越高，金属的导电性越好B\n解析：A项，用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释；B项，金属晶体在固态和熔融时能导电，其熔点差异很大，故题设条件下的晶体可能是金属晶体；C项，一般来说，金属中单位体积内自由电子的数目越多，金属元素的原子半径越小，金属键越强，故金属键强弱顺序为Li＞Na＞K，其熔点高低顺序为Li＞Na＞K；D项，金属的导电性随温度的升高而降低，温度越高，其导电性越差。\n2．如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。仔细观察并用该理论解释金属导电的原因是()A．金属能导电是因为含有金属阳离子B．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动C．金属能导电是因为含有电子且无规则运动D．金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用B\n解析：电子气理论可以很好地解释金属的一些现象，如金属的导电、导热、延展性等。金属中含有金属阳离子和自由电子，在外加电场的作用下，自由电子定向移动，从而形成电流。\n3．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，是因为在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，所以金属易导电C．金属具有良好的导热性能，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A\n解析：金属一般具有银白色的金属光泽，与金属键密切相关。由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽，故A项错误；B、C、D项均正确。\n4．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．良好的导热性解析：金属的物理性质是由金属晶体结构所决定的，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结构所决定的。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。B\n5．(1)金属导电靠________________，电解质溶液导电靠______________________。(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_________(填字母)。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结构，熔点很高C．固体有良好的导电性、导热性和延展性自由电子自由移动的离子C\n解析：(1)金属导电靠的是金属晶体中的自由电子，电解质溶液导电靠的是电解质在溶液中电离出来的自由移动的离子。(2)由分子间作用力形成的熔点很低的晶体是分子晶体，故A项错误；由共价键结合形成网状结构的熔点很高的晶体是共价晶体，故B项错误；金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性，故C项正确。