第三章第三节 金属晶体

第三节金属晶体

1.初步了解金属键的含义，能用“电子气理论”解释金属的一些物理性质。

2．初步了解金属晶体的四种基本堆积模型。 3.了解混合晶体石墨的结构与性质。

金属键与金属晶体[学生用书P45]

1．金属键

(1)概念：“电子气理论”把金属键描述为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。

(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。

(3)金属键的强弱和对金属性质的影响

①金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。

②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。

2．金属晶体

(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。

(2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。

(3)用“电子气理论”解释金属的性质

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)不存在只有阳离子，而没有阴离子的物质。()

(2)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。()

(3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键也被破坏。()

(4)金属键没有饱和性和方向性。()

(5)金属原子半径越小，价电子数越多，其金属单质熔、沸点越高，硬度越大。()

(6)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()

答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×

2．下列关于金属键的叙述中不正确的是()

A．金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间强烈的相互作用，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．金属键是金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，金属键无饱和性和方向性

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

解析：选B。从构成物质的基本微粒的性质看，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所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。

1．金属晶体

(1)由金属晶体的“电子气理论”可知，金属晶体与原子晶体一样，是一种“巨分子”。

(2)在金属晶体里有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，但若有阴离子，则一定有阳离子。

2．金属晶体的熔点变化规律

金属晶体熔点变化差别较大。例如：汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而钨的熔点高达3 410 ℃。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别。

(1)一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少决定。阳离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，相互作用就越大，熔点就会越高。例如：熔点K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。

(2)一般合金的熔、沸点比各成分金属的熔、沸点低。

(1)(2019·镇江名校高二联考)下列叙述中正确的是________。

A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用

B．通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流

C．金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D．金属的导电性随温度的升高而减弱

(2)要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点的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．金属镁的熔点大于金属铝

B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的

C．金属铝的硬度大于金属钠

D．金属镁的硬度小于金属钙

[解析](1)金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；金属里的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流，故B项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递，故C项不正确。

(2)金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强，据此判断。

[答案](1)D(2)C

金属键与金属晶体的特性

1．金属键的实质是()

A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用

B．金属原子与金属原子间的相互作用

C．金属阳离子与阴离子的吸引力

D．自由电子与自由电子之间的相互作用

解析：选A。金属晶体由金属阳离子与自由电子构成，金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用即为金属键。

2．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阳离子间的相互作用

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

解析：选D。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间的相互作用，B错误；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，C错误；含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlO－2就是阴离子，D正确。

3．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，是因为金属晶体中金属原子共享了脱落下来的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流

C．金属具有良好的导热性能，是因为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解析：选A。金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再反射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属具有导电性是因为在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层可以滑动，但金属键未被破坏。

4．金属钠、镁、铝的熔点高低顺序正确的是()

A．Na＞Mg＞Al B．Al＞Mg＞Na

C．Mg＞Al＞Na D．Na＞Al＞Mg

解析：选B。金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属阳离子与“电子气”的作用力越大，金属键越强。钠、镁、铝离子的电荷数逐渐增多，半径逐渐减小，故钠、镁、铝的熔点逐渐升高。

金属晶体的原子堆积模型石墨[学生用书P47]

1．二维空间模型

金属原子在二维平面里放置有非密置层和密置层两种方式，配位数分别为4和6。如图：2．三维空间模型

(1)简单立方堆积

按非密置层方式堆积而成，其空间利用率为52%，配位数为6。晶胞构成：一个立方体，每个晶胞含有1个原子，如Po。

(2)体心立方堆积

按非密置层方式堆积而成，配位数为8，空间利用率为68%。晶胞构成：体心立方，每个晶胞含有2个原子，如碱金属。

(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积

六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照密置层的堆积方式堆积而成，配位数均为12，空间利用率均为74%。

六方最密堆积如图所示，按ABABABAB……的方式堆积。

面心立方最密堆积如图所示，按ABCABCABC……的方式堆积。

3．混合晶体——石墨

(1)石墨晶体为层状结构，碳原子呈sp2杂化，层间没有化学键，靠范德华力维系。

(2)石墨像金属一样有金属键，有导电性。

综上可知，石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，是混合晶体。

1．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较少

B．金属晶体中存在自由移动的电子

C．金属晶体的原子半径较大

D．金属键不具有方向性和饱和性

解析：选D。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，所以金属原子能以最紧密的方式堆积，故金属晶体堆积密度大，原子的配位数高，这样能充分利用空间。

2．(2019·湖南雅礼中学检测)金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是()

A．钋Po——简单立方堆积——52%——8

B．钠Na——体心立方堆积——74%——12

C．锌Zn——六方最密堆积——68%——8

D．银Ag——面心立方最密堆积——74%——12

解析：选D。A项中配位数应为6；B项中体心立方堆积的空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为六方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12。

1．金属晶体的四种堆积模型的比较 堆积模型 表示符号 晶胞 每个晶

胞所含

原子数

采纳这种堆积的典型金属 配位数 空间利用率 非密

置层 简单立

方堆积 — 1 Po 6 52% 体心立

方堆积

— 2 Na 、K 、Fe 8 68% 密置

层 六方最

密堆积 ABAB … 2 Mg 、Zn 、Ti 12 74% 面心立

方最密

堆积 ABC ABC

… 4 Cu 、Ag 、Au 12 74%

晶胞类型

原子数 配位数 简单立方堆积

8×18＝1 6(上、下、左、右、前、后) 体心立方堆积

8×18＋1＝2 8(立方体的8个顶点) 六方最密堆积

8×18＋1＝2 12(上、下层各3个，中间层6个)

面心立方最密堆积

8×18＋6×12＝4 空间利用率＝晶胞含有原子（离子）的体积晶胞体积

×100%。 将原子(离子)设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子(离子)的数目计算原子(离子)的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶体(胞)的空间利用率。

(1)在简单立方堆积中，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a 3，金属原子的半径为a 2，则空间利用率为43π（a 2）3a 3

×100%＝π6

×100%≈52%。 (2)在体心立方堆积中，在立方体的体对角线上球是相互接触的。如图所示，设立方体的边长为a ，原子半径为r ，则3a ＝4r ，而1个晶胞中含有2个金属原子，所以空间利用率

为2×43πr 3a 3×100%＝2×43πr 3（43

r ）3×100%＝3π8×100%≈68%。 (3)在六方最密堆积中，如下图，设原子半径为r ，则底面边长为2r ，底面高h ＝3r ，所以底面积S ＝2r ×3r ＝23r 2。

晶胞的高H ＝2×263

r ， 所以晶胞体积V 晶胞＝S ×H ＝23r 2×

463

r ＝82r 3， 2个原子的体积V 球＝2×43

πr 3。 空间利用率为V 球V 晶胞×100%＝2×43πr 382r 3

×100%≈74%。 (4)在面心立方最密堆积中，如图，设原子半径为r ，晶胞边长为a ，

则a ＝22r ，V 球＝4×43

πr 3， V 晶胞＝a 3＝(22r )3＝162r 3。

空间利用率为V 球V 晶胞×100%＝4×43πr 3162r 3

×100%≈74%。 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(下图)，回答下列问题：

(1)四种堆积模型的堆积名称依次是________________、______________、______________、______________。

(2)如图所示甲中的堆积方式，空间利用率为________，只有金属________采用这种堆积方式。

(3)如图所示乙与丙中两种堆积方式中金属原子的配位数________(填“相同”或“不相同”)；乙中的空间利用率为________，丙中按____________的方式进行堆积。

(4)采取丁中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________。

[解析] (1)甲中的堆积方式是将非密置层的金属原子上下对齐，形成的晶胞是1个立方体，在立方体的每个顶角有1个金属原子，称为简单立方堆积。乙和丙中都是密置层原子的堆积方式，乙中上面A 层和下面A 层的3个原子组成的三角形方向相同，称为六方最密堆积。丙中A 层和C 层的3个原子组成的三角形方向相反，称为面心立方最密堆积。丁中的堆积方式是将非密置层的上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，

形成的晶胞是1个立方体，在立方体的每个顶角有1个金属原子，立方体的中心含有1个金属原子，称为体心立方堆积。(2)简单立方堆积的空间利用率最低，为52%，采取这种堆积方式的金属只有Po 。(3)乙和丙中两种堆积方式相同，金属原子的配位数均为12，且其空间利用率均为74%。(4)丁中是体心立方堆积，采取这种堆积方式的金属有K 、Na 、Fe 等。用

“均摊法”可求得每个晶胞中含有金属原子的个数为1＋8×18

＝2。 [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% ABCABCABC …… (4)K 、Na 、Fe(合理即可) 2

金属晶体的原子堆积模型

1．(2019·山东师大附中月考)

如图所示，下列说法不正确的是( )

A ．此种堆积方式为面心立方最密堆积

B ．该种堆积方式每一层上为密置层

C ．该种堆积方式可用符号“ABCABCABC ……”表示

D ．金属Mg 就属于此种堆积方式

解析：选D 。观察题图，该晶体为“ABCABCABC ……”的面心立方最密堆积，每一层上为密置层，金属Mg 属于六方最密堆积方式，所以D 错误。 2．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是( )

A ．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积

B ．每个晶胞含有的原子数分别为①1，②2，③2，④4

C ．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12

D ．空间利用率的大小关系为①＜②＜③＜④

解析：选B 。②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，②与③判断有误，A 项错误；每

个晶胞含有的原子数分别为①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×18＋1＝2，④8×18＋6×12

＝4，B 项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C 项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，应为④＝③＞②＞①，D 项错误。

3．(2019·陕西五校联考)第四周期金属元素D 的M 能层为全充满状态，其核外的未成对电子只有一个。则D 的基态原子中有________种能量不同的电子；D 2＋

的价电子排布式为________；图中________(填“甲”“乙”或“丙”)表示的是D 晶体中微粒的堆积方式。若该晶体中的一个晶胞的边长为a cm ，则D 晶体的密度为______________(写出含a 的表达式，用N A 表示阿伏加德罗常数的值)。若D 的原子半径为r ，则D 晶胞这种堆积模型的空间利用率为______________(用含r 的式子表示，不需化简)。

解析：由题意可推知D 是铜元素。其基态原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1，

核外电子排布在7个不同的能级上，因此有7种能量不同的电子。Cu 2＋

的价电子排布式为

3d 9。晶体Cu 是面心立方最密堆积，故选乙。该晶胞中有Cu 原子：8×18＋6×12＝4(个)，故ρ＝4×64N A a 3 g/cm 3＝256a 3N A

g/cm 3。Cu 原子半径为r ，晶胞边长为a ，则4r ＝2a ，即a ＝22r ，空间利用率为43πr 3×4a 3×100%＝4×43πr 3（22r ）3

×100%。 答案：7 3d 9 乙 256a 3N A g/cm 3 4×4πr 3

3（22r ）3

×100% 石墨的结构与性质

4．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图所示是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )

A ．10

B ．18

C ．24

D ．14 解析：选D 。每个六元环平均占有的碳原子数为6×13

＝2，7个六元环完全占有的碳原子数为2×7＝14。

重难易错提炼

1.物质中有阳离子不一定有阴离子，如金属晶体。

2.原子晶体的熔点不一定比金属晶体高，如钨的熔点比晶体硅的熔点高。

3.分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如金属汞的熔点比碘、白磷等的熔点低。

4.温度越高，金属的导电性反而越弱，因为自由电子和金属阳离子碰撞机会增多，影响自由电子的定向移动，因而导电性减弱。

[基础巩固]

1．下列有关金属键的叙述错误的是( )

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 ．金属的性质与金属键有关

解析：选B 。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，A 项正确；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，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，B项错误；金属键中的电子属于整块金属，C项正确；金属的性质与金属键的强弱有关，D项正确。

2．如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是()

A．金属能导电是因为金属阳离子在外电场的作用下做定向运动

B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导

C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但由于自由电子的存在，可以起到润滑的作用，使金属不会断裂

D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以延展性增强，硬度减小

解析：选C。金属能导电是因为自由电子在外电场作用下做定向运动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以延展性减小，硬度增大，D项错误。

3．下列有关金属晶体的说法中不正确的是()

A．金属晶体是一种“巨分子”

B．“电子气”为所有原子所共用

C．简单立方堆积的空间利用率最低

D．体心立方堆积的空间利用率最高

解析：选D。根据金属晶体的“电子气理论”，选项A、B都是正确的。金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为74%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高，选项C正确，选项D错误。

4．下列对各组物质性质的比较中，正确的是()

A．熔点：Li＜Na＜K

B．导电性：Ag＞Cu＞Al＞Fe

C．密度：Na＞Mg＞Al

D．空间利用率：体心立方堆积＜六方最密堆积＜面心立方最密堆积

解析：选B。同主族的金属单质，原子序数越大，熔点越低，这是因为它们的价电子数相同，随着原子半径的增大，金属键逐渐减弱，A项错误；Na、Mg、Al是同周期的金属单质，密度逐渐增大，C项错误；不同堆积方式的金属晶体空间利用率分别是简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%，D项错误。

5．下列可能属于金属晶体的是()

A．由分子间作用力结合而成，熔点低

B．固态时或熔融后易导电，熔点在1 000 ℃左右

C．由共价键结合成网状结构，熔点高

D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电

解析：选B。A中为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1 000 ℃左右，可能为金属晶体；C中由共价键结合成的网状结构，是原子晶体的结构特点；D中固态时不导电、熔融后能导电是离子晶体的特征。

6．下列有关石墨晶体的说法正确的是()

A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体

B．由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体

C．由于石墨质软，所以它是分子晶体

D．石墨晶体是一种混合晶体

解析：选D。石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，因此它是一种混合晶体。

7．铝硅合金(含硅13.5%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。有下列三种晶体：①铝②硅③铝硅合金，它们的熔点由低到高的顺序是()

A．①②③B．②①③

C．③②①D．③①②

解析：选D。合金的熔点一般比其各成分金属的熔点都要低，所以最低的是铝硅合金。硅晶体是熔点极高的原子晶体。

8．金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法中正确的是() A．图(a)为非密置层，配位数为6

B．图(b)为密置层，配位数为4

C．图(a)在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积

D．图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方堆积

解析：选C。金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种是密置层排列，一种是非密置层排列。密置层排列的空间利用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，配位数为4。由此可知，图(a)为密置层，图(b)为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积和体心立方堆积两种模型。所以只有C选项正确。

9.

金属钠晶体为体心立方晶胞(如图所示)，实验测得钠的密度为ρ(g·cm－3)。已知钠的相对原子质量为a，设N A为阿伏加德罗常数的值。假定金属钠原子为等径的钢性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为()

A. 32a N A ρ

B.3·32a N A ρ

C.34·32a N A ρ

D.12·32a N A ρ

解析：选C 。该晶胞中实际含钠原子两个，晶胞边长为4×r 3，则ρ＝2×a N A ×? ??

??4×r 33，进一步化简后可得答案。

10．结合金属晶体的结构和性质，回答下列问题：

(1)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

(2)下列关于金属晶体的叙述正确的是________。

A ．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在

B ．金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失

C ．钙的熔、沸点高于钾

D ．温度越高，金属的导电性越好

解析：(1)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。(2)常温下，Hg 为液态，A 项错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B 项正确；钙的金属键强于钾，故钙的熔、沸点高于钾，C 项正确；温度升高，金属的导电性减弱，D 项错误。

答案：(1)C (2)BC

11．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1个金原子，各个面的中心有1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N A 表示阿伏加德罗常数的值，M 表示金的摩尔质量。

(1)金晶体的每个晶胞中含有__________个金原子。

(2)欲计算1个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定__________。

(3)1个晶胞的体积是__________。

(4)金晶体的密度是__________。

解析：(1)由题中对金晶体晶胞的叙述，可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数，即8×18

＋6×12

＝4。 (2)金原子的排列是密置层方式堆积形成的，每个面心的原子和4个顶点的原子要相互

接触。

(3)如图是金晶体中原子之间相互位置关系的平面图，AC 为金原子直径的2倍，AB 为立方体的边长，由图可得，立方体的边长为 2d ，所以一个晶胞的体积为(2d )3＝22d 3。

(4)1个晶胞的质量等于4个金原子的质量，所以ρ＝4M N A ·22d 3＝2M N A d 3

。 答案：(1)4 (2)每个面心的原子和4个顶点的原子相互接触 (3)22d 3 (4)

2M N A d 3 [能力提升]

12．(2019·武汉高二测试)已知某金属晶体的晶胞结构如图所示，则在该晶胞中所含金属原子的配位数为( )

A ．6

B ．8

C ．10

D ．12

解析：选D 。在该晶胞中，与每个顶角的原子距离相等且最近的原子共有12个，因此其配位数为12。

13．铁有δ、γ、α三种同素异形体，其结构分别如图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是( )

δ

Fe 1 394 ℃γFe 912 ℃αFe A ．δFe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个

B ．αFe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个

C ．若δFe 晶胞边长为a cm ，αFe 晶胞边长为b cm ，则两种晶体密度比为2b 3∶a 3

D ．将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体的堆积模型相同

答案：D

14．石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为C x K ，其平面图形如图所示。x 的值为( )

A ．8

B ．12

C ．24

D ．60

解析：选A 。可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3

个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×13

＋1＝3，该六边形内的碳原子数为24，故钾原子数与碳原子数之比为1∶8。

15．(2019·苏州高二检测)铝单质的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。

若已知铝原子半径为d ，N A 表示阿伏加德罗常数，铝的摩尔质量为M ，则该晶体的密

度可表示为___________________________________。

据上图计算，铝原子采取的面心立方堆积的空间利用率为____________。

解析：由图甲可知每个晶胞中含有的铝原子数为8×1

8＋6×

1

2＝4。由图乙知晶胞的棱长

为4d

2

＝22d。若该晶体的密度为ρ，则ρ×(22d)3＝

4

N A×M，ρ＝

2M

8d3N A。

答案：

2M

8d3N A74%

16．如图是ZnS、CsCl、NaCl晶体的结构模型，根据图示回答下列问题：

(1)试写出三种结构分别对应的化学式：图甲________、图乙________、图丙________。

在这三种晶体中，每个阳离子周围的阴离子在空间构成的几何构型分别为__________________________。

(2)在NaCl、CsCl晶体中，每个Cl－的周围和它等距离且最近的Cl－分别有________个。

解析：在ZnS晶体中，阴、阳离子的配位数都是4，故图丙表示该晶体结构，在Zn2＋周围的S2－构成正四面体结构；在NaCl晶体中阴、阳离子的配位数为6，在Na＋周围的6个Cl－形成正八面体，由于晶体中Cl－采用六方最密堆积，故每个Cl－周围和它等距离且最近的Cl－有12个；在CsCl晶体中，每个Cs＋周围的8个Cl－形成立方体；设定图甲中心离子为Cl－，每个Cl－周围和它等距离且最近的Cl－位于该立方体周围的6个立方体的体心。

答案：(1)CsCl NaCl ZnS立方体、正八面体、正四面体(2)12、6

第一章+金属的晶体结构作业+答案

第一章金属的晶体结构 1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性. 答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。 (2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。 (3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。 (4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。 (5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。 2、填空： 1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。 2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。 3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。 4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。 5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。 6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ））. 7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为（ī10），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。 8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。 9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。 3、判断 1)正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（√） 2)金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。（×） 3) 晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。(× ) 4) 在室温下,金属的晶粒越细,则其强度愈高和塑性愈低。(×) 5) 实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 (×) 6)体心立方晶格中最密原子面是｛110｝，原子排列最密的方向也是<111> .（对） 7)面心立方晶格中最密的原子面是｛111}，原子排列最密的方向是<110>。 ( 对 ) 8)纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变，体积会发生膨胀。 ( 错 ) 9)晶胞是从晶格中任意截取的一个小单元。(错) 10)纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。 (错) 4、选择题 1)金属原子的结合方式是（ C ）

人教版化学选修三教学案：第三节 金属晶体教案

第三节金属晶体（第１课时） 【教学目标】 １、理解金属键的概念和电子气理论 ２、初步学会用电子气理论解释金属的物理性质 【教学难点】金属键和电子气理论 【教学重点】金属具有共同物理性质的解释。 【教学过程设计】 【引入】大家都知道晶体有固定的几何外形、有确定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力结合在一起，金刚石、金刚砂等都是原子晶体，靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结合在一起的呢？ 【板书】一、金属键 金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键。 【讲解】金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同整体吸引自由电子而结合在一起。这种金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。 【强调】金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。 【板书】二、电子气理论及其对金属通性的解释 １．电子气理论 【讲解】经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。

２．金属通性的解释 【展示金属实物】展示的金属实物有金属导线（铜或铝）、铁丝、镀铜金属片等，并将铁丝随意弯曲，引导观察铜的金属光泽。叙述应用部分包括电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板等。 【教师引导】从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢？ 【学生分组讨论】请一位同学归纳，其他同学补充。 【板书】金属共同的物理性质 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。 ⑴金属导电性的解释 在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”，这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下电子气就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电。 【设问】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？ ⑵金属导热性的解释 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。 ⑶金属延展性的解释 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。【练习】 １．金属晶体的形成是因为晶体中存在

第三节金属晶体

第二节金属晶体 ［学习目标］ 知道金属键的涵义 能用金属键理论解释金属的物理性质 能列举金属晶体的基本堆积模型 了解金属晶体性质的一般特点 理解金属晶体的类型与性质的关系. ［知识梳理］ 1?在金属单质的晶体中，原子之间以_______________ 相互结合?描述金属键本质的最简单理论是_____________ 理论?构成金属晶体的粒子是___________ 和__________ . 2?金属键的强度差别 _________ .例如,金属钠的熔点较低，硬度较小，而_____ 是熔点最高，硬度最大的金属，这 是由于________________________________ 的缘故?铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。 在①铝②硅③铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是________________ 。 金属材料有良好的延展性是由于.金属材料有良好的导电性是由于.金属的热导率随温度升高而降低是由于 3.金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层，其配位数分别为______ 和___________ . 4._____________________________________ 金属晶体可看成金属原子在里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式，分别是 金属晶体的最密堆积是_____________________ ，配位数是__________ ［方法导引］ 1.金属晶体性质及理论解释 2.金属晶体的熔点变化规律 ①金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低（一38.9C ），而钨的熔点高达3410C.这是由于 金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别. ②一般情况下（同类型的金属晶体），金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定.金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高.例如，熔点： NaNa>K>Rb>Cs ．例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（

复习第三章金属的晶体结构与结晶

第三章金属的晶体结构与结晶 1、根据原子排列的特征，固体物质可分为、两类。如等都是非晶体。 2、晶体是指，具有的特征. 3、晶格是 4、晶胞是 5、金属晶格的基本类型有代表金属有、 代表金属、 代表金属。 6、晶粒是指 7、晶界是 8、实际金属的晶体缺陷有、、三类。 9、金属结晶的过程是一个和的过程。 10、金属结晶的必要条件是，金属的实际结晶温度是一个恒定值。 11、金属结晶时越大，过冷度越大，金属的温度越低。 12、金属的晶粒愈细小，其强度，硬度，塑性、韧性。 13、金属的同素异构转变是在温情况下发生的，由和 两个基本过程完成。 14、合金的晶体结构可分为、、三种类型。 15、根据溶质原子在溶剂中所占位置不同，固溶体可分为____ ___和___ ____两种。按溶质溶解度不同又分为和。 16、金属铸锭呈现三个不同外形的晶粒区，分别为、、 17、金属铸锭可分为和，存在的组织缺陷有、 、、、。 18、常见金属铜室温下的晶格结构类型（） A.与Zn相同 B. 与δ-Fe相同 C.与γ-Fe相同 D. 与α-Fe相同 19、金属锌室温下的晶格类型为（） A体心立方晶格 B. 面心立方晶格 C.体心六方晶格 D.密排六方晶格 20、实际晶体的线缺陷表现为（） A.晶界 B.位错 C. 空位和间隙原子 D.亚晶界 21、晶体中的间隙原子属于（） A. 面缺陷 B.体缺陷 C.线缺陷 D. 点缺陷 22、晶体中的位错属于（）

A.体缺陷 B.点缺陷 C.线缺陷 D.面缺陷 23、晶界、亚晶界是实际晶体材料晶体缺陷中的（） A.面缺陷 B.体缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 24、以下不是晶体的物质有______。 A．钢铁 B．普通玻璃 C．石墨 D．锡青铜 25、同一金属结晶后，晶粒较细的其______。 A．强度较高而塑性较差 B．强度较低而塑性较差 C．强度较低而塑性较好 D．强度较高而塑性较好 26、组成合金的最基本、独立的物质叫______。 A．化合物 B．固溶体 C．元素 D．组元 27、关于合金，以下说法错误的是______。 A．合金的组元可以是稳定的化合物 B．合金的组元通常是纯元素 C．合金的组元可以是混合物 D．合金的相结构有固溶体和金属化合物 28、固溶体中，能保留住晶格结构含量较多的元素称为______，而晶格结构消失的元素称为______。 A，化合物／固溶体 B．固溶体／化合物 C，溶剂／溶质 D．溶质／溶剂29、关于合金中的固溶体，以下说法错误的是______。 A．固溶体溶质元素含量稍多时可导致固溶强化 B．固溶体溶质在溶剂中的溶解度是基本不变的 C．固溶体是合金基本的相结构之一 D．固溶体中溶质和溶剂可能无限相溶 30、何为金属的同素异构转变试画出纯铁的结晶转变过程 31、晶体与非晶体的主要区别是什么 32、什么是过冷度影响过冷度的主要因素是什么 33、晶粒的大小对材料的力学性能有何影响如何细化晶粒

第三章第三节金属晶体练习.

金属晶体练习 ［基础训练］ 1下列有关金属元素的特征叙述正确的是（） A .金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性 D ?金属元素的化合价一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不相同 D ?金属元素的单质在常温下均为金属晶体 2?下列有关金属元素特征的叙述中正确的是（） A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.金属单质在常温下都是金属晶体 3.金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是（） A易导电B .易导热C.有延展性D .易锈蚀 4.下列晶体中由原子直接构成的单质有 （） A.白磷B .氦C.金刚石D .金属镁 5.金属具有延展性的原因是 （） A .金属原子半径都较大，价电子较少 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作用 C.金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快 D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量 6.下列说法不正确的是（） A.金属单质的熔点一定比非金属单质高 B.离子晶体中不一定含有金属元素 C.在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子 D.含有金属元素的离子不一定是阳离子 7.金属晶体的形成是因为晶体中存在

（） A.金属离子间的相互作用 B .金属原子间产生相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D .金属原子与自由电子间的相互作用 & 关于金属元素的特征，下列叙述正确的是 ①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性②金属元素在化合物中一般显正价 ③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱④金属元素只有金属性，没有非金属性 ⑤价电子越多的金属原子的金属性越强 A .①②③B.②③ C .①⑤ D .全部 9.金属的下列性质中，与自由电子无关的是（） A.密度大小 B.容易导电 C ?延展性好 D ?易导热 10.下列有关金属的叙述正确的是（） A .金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性 B ?金属元素的化合价一般表现为正价 C.熔化状态能导电的物质一定是金属的化合物 D ?金属元素的单质在常温下均为金属晶体 11.下列叙述正确的是（） A .原子晶体中可能存在离子键 B .分子晶体中不可能存在氢键 C.在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子 D .金属晶体导电是金属离子所致 12.金属能导电的原因是（） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子 13.下列叙述正确的是（） A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B.原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键

高中化学 第三章 第三节 金属晶体教案 新人教版选修3

第三节金属晶体 [核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及微粒间的相互作用。2.证据推理与模型认知：能利用金属晶体的通性推导晶体类型，从而理解金属晶体中各微粒之间的作用，理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析其晶胞结构。 一、金属键和金属晶体 1．金属键 (1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。 (2)实质：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，形成一种“巨分子”。 (3)特征：金属键没有方向性和饱和性。 2．金属晶体 (1)金属晶体 通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。 (2)用电子气理论解释金属的性质 (1)金属单质和合金都属于金属晶体。 (2)金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。 (3)金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。 例1下列关于金属键的叙述中，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微粒间的强烈相互作用，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，故金属键无饱和性和方向性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 【考点】金属键和金属晶体 【题点】金属键的理解 答案 B 解析从基本构成微粒的性质看，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所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。 例2下列各组金属熔点高低顺序正确的是( ) A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al 【考点】金属键与金属晶体 【题点】金属晶体的物理性质及影响因素 答案 C 解析电荷数Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋) >r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，故C正确，A错误；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。 方法规律 (1)金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，自由电子越多，金属键越强，金属晶体的熔点越高。如K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb。 (2)一般合金的熔点低于各成分金属的熔点。 二、金属晶体的堆积方式 1．二维空间的堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式——(a)非密置层和(b)密置层(如下图所示)，其配位数分别为4和6。

纯金属与合金的晶体结构

淮安信息职业技术学院教案首页 一、章节：第二章纯金属与合金的晶体结构 第一节纯金属的晶体结构第二节纯金属的实际晶体结构第三节合金的晶体结构 二、教学目的：使学生了解纯金属与合金的晶体结构，晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。 三、教学方法： 讲授法。 四、教学重点： 晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。 五、教学难点： 晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。 六、使用教具： 挂图。 七、课后作业： P17：1、2、6。 八、课后小结：

第二章纯金属与合金的晶体结构 第一节纯金属的晶体结构 一、晶体结构的基本知识 1．晶体与非晶体 晶体内部的原子按一定几何形状作有规则地重复排列，如金钢石、石墨及固态金属与合金。而非晶体内部的原子无规律地规律地堆积在一起，如沥青、玻璃、松香等。 晶体具有固定的熔点和各向异性的特征，而非晶体没有固定的熔点，且各向同性。 2．晶体管格与晶胞 为便于分析晶体中原子排列规律，可将原子近似地看成一个点，并用假想的线条将各原子中心连接起来，便形成一个空间格子。 晶格——抽象的、用于描述原子在晶体中的规则排列方式的空间几何图形。结点——晶格中直线的交点。 晶胞——晶格是由一些最基本的几何单元周期重复排列而成的，这种最基本的几何单元称为晶胞。

晶胞大小和形状可用晶胞的三条棱长a、b、c（单位，1A=108cm）和棱边夹角来描述，其中a、b、c称为晶格常数。 各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同，故呈现出不同的物理、化学及力学性能。 二、常见的晶格类型 1．体心立方晶格 体心立方晶格的晶胞为一立方体，立方体的八个顶角各排列着一个原子，立方体的中心有一个原子。其晶格常数a=b=c。属于这种晶格类型的金属有α铁、铬、钨、钼、钒等。 2．面心立方晶格 面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各排列一个原子。属于这种晶格类型的金属有γ铁、铝、铜墙铁壁、镍、金、银等。 3．密排六方晶格 密排六方晶格的晶胞是一个六方柱体，柱体的十二个顶角和上、下中心各排列着一个原子，在上、下面之间还有三个原子。属于这种晶格类型的金属有镁、锌、铍等、α－Ti。 晶格类型不同，原子排列的致密度也不同。体心立方晶格的致

第三章第三节金属晶体讲义

第三节金属晶体 【教学目标】 1．理解金属键的概念和电子气理论 2．初步学会用电子气理论解释金属的物理性质 3．了解金属晶体内原子的几种常见排列方式 【教学难点】金属键和电子气理论 . 金属晶体内原子的空间排列方式. 【教学重点】金属具有共同物理性质的解释。金属晶体内原子的空间排列方式 【教学过程】 一、金属键 1.定义：叫做金属键。 （1）成键微粒： （2）存在： 2.金属键的本质---电子气理论 （1）电子气理论 “电子气理论”把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量形成可与气 体相比拟的带电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。 （2）金属通性的解释 ①金属导电性的解释 在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”，这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下电子气就会移动，因而形成电流，所以金属容易导电。 ②金属导热性的解释 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频繁碰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。 ③金属延展性的解释 当金属受到外力作用时，晶体中的就会发生相对滑动，但不会改变，而且弥漫在金属原子间的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。 二、金属晶体的原子堆积模型 【分组活动1】 利用20个大小相同的玻璃小球，有序地排列在水平桌面上（二维平面上），要求小球之间紧密接触。可能有几种排列方式。讨论每一种方式的配位数。（配位数：同一层内与一个原子紧密接触的原子数）

第一章__金属的晶体结构习题答案

第一章 金属得晶体结构 (一)填空题 3．金属晶体中常见得点缺陷就是 空位、间隙原子与置换原子 ，最主要得面缺陷就是 。 4．位错密度就是指 单位体积中所包含得位错线得总长度 ，其数学表达式为V L =ρ。 5．表示晶体中原子排列形式得空间格子叫做 晶格 ，而晶胞就是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征得最小几何单元 。 6．在常见金属晶格中，原子排列最密得晶向，体心立方晶格就是 [111] ，而面心立方晶格就是 [110] 。 7 晶体在不同晶向上得性能就是 不同得 ，这就就是单晶体得 各向 异性现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就就是实际金属得 伪等向性 现象。 8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 与 面缺陷 三种缺陷。 位错就是 线 缺陷。 9．常温下使用得金属材料以 细 晶粒为好。而高温下使用得金属 材料在一定范围内以粗 晶粒为好。 10．金属常见得晶格类型就是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。 11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1， 1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为10]1[- ，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。 12．铜就是 面心 结构得金属，它得最密排面就是 ｛111｝ ， 若铜得晶格常数a=0、36nm,那么最密排面上原子间距为 0、509nm 。 13 α-Fe 、γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Cr 、V 、Mg 、Zn 中属于体心立方 晶格得有 α-Fe 、Cr 、V ，属于面心立方晶格得有 γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 ，属于密排六方晶格得有 Mg 、Zn 。 14．已知Cu 得原子直径为0．256nm ，那么铜得晶格常数为 。 1mm 3Cu 中得原子数为 。 15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)与(1/2，0，1/2)三点，这个晶 面得晶面指数为 、 16．在立方晶系中，某晶面在x 轴上得截距为2，在y 轴上得截距为 1/2；与z 轴平行，则该晶面指数为 （140） 、 17．金属具有良好得导电性、导热性、塑性与金属光泽主要就是因为 金属原子具有 金属键 得结合方式。 18．同素异构转变就是指 当外部条件（如温度与压强）改变时，金

第一章 金属的晶体结构

第一章金属的晶体结构 1-1. 作图表示立方晶系中的(123),(012),(421)晶面和[102],[211],[346]晶向。 附图1-1 有关晶面及晶向 1-2、立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。 {111}=（111）+（111）+（111）+（111） （111）与（111）两个晶面指数的数字与顺序完全相同而符号相反，这两个晶面相互平行，相当于用-1乘某一晶面指数中的各个数字。 1-3 （题目见教材） 解：x方向截距为5a，y方向截距为2a，z方向截距为3c=3 2a/3=2a。 取截距的倒数，分别为 1/5a，1/2a，1/2a

化为最小简单整数分别为2，5，5 故该晶面的晶面指数为（2 5 5） 1-4 （题目见课件） 解：（100）面间距为a/2；（110）面间距为2a/2；（111）面间距为3a/3。 三个晶面中面间距最大的晶面为（110）。 1-5 （题目见课件） 解：方法同1-4题 1-7 证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633。 证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内 的原子相切，构成正四面体，如图所示。 则OD= 2 c ，AB=BC=CA=AD=BD=CD=a 因?ABC 是等边三角形，所以有OC=3 2CE 因(BC)2 =(CE)2 +(BE) 2 则CE=23a ，OC=32×23a =3 3 a 又(CD)2 =(OC)2 +( 21c )2，即(CD)2=(3 3a )2+(21c )2=(a )2 因此， a c =3 8≈1.633 1-8 解：面心立方八面体间隙半径 r=a/2-2a/4=0.146a ， 面心立方原子半径R=2a/4，则a=4R/2，代入上试有

人教版化学高二选修3第三章第三节金属晶体同步练习(II)卷

人教版化学高二选修3第三章第三节金属晶体同步练习（II）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、基础题 (共20题；共40分) 1. （2分）金属晶体的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是（） A . 易导电 B . 易导热 C . 有延展性 D . 易锈蚀 2. （2分）金属能导电的关键因素是（） A . 金属内部存在可自由移动的离子 B . 金属中的阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 C . 金属在外加电场作用下可失去电子 D . 金属的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 3. （2分）金属晶体的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是（） A . 易导电 B . 易导热 C . 有延展性 D . 密度 4. （2分）金属锌（Zn）形成金属晶体，其金属原子堆积属于下列（）模式． A . 简单立方 B . 钾型 C . 镁型

D . 铜型 5. （2分）金属晶体和离子晶体是重要晶体类型．下列关于它们的说法中，正确的是（） A . 金属晶体和离子晶体都能导电 B . 在镁晶体中，1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用 C . 金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式 D . 金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性 6. （2分）下列有关金属晶体的判断正确的是（） A . 简单立方：配位数6、空间利用率68% B . 钾型：配位数6、空间利用率68% C . 镁型：配位数8、空间利用率74% D . 铜型：配位数12、空间利用率74% 7. （2分） (2016高二上·福州期中) 范德华力为a kJ?mol﹣1 ，化学键为b kJ?mol﹣1 ，氢键为c kJ?mol ﹣1 ，则a、b、c的大小关系是（） A . b＞c＞a B . b＞a＞c C . c＞b＞a D . a＞b＞c 8. （2分） (2018高二下·宾阳期末) 石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中，比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK，平面结构如图所示．则x值为（）

第三节-金属晶体-学案-答案

第三节金属晶体 学业要求素养对接 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。微观探析：金属晶体的结构特点。 模型认知：能说明金属晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 [知识梳理] 一、金属键与金属晶体 1.金属键 (1)定义：在金属单质晶体中原子之间金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 (2)成键微粒：金属阳离子和自由电子。 (3)成键条件：金属单质或合金。 (4)成键本质 电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 2.金属晶体 (1)通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 (2)用电子气理论解释金属的物理性质 二、混合晶体——石墨晶体

1.晶体模型 2.结构特点——层状结构 (1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。由于所有的p轨道平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 (2)层与层之间靠范德华力维系。 3.晶体类型 石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 4.性质 熔点很高、质软、易导电等。 [自我检测] 1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。 (1)常温下，金属单质都以晶体形式存在。() (2)金属键可以看作许多原子共用许多电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。() (3)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。() (4)晶体中有阳离子，必然含有阴离子。() (5)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。() (6)金属晶体的堆积模型仅与金属原子半径有关。() (7)金属晶体中体心立方堆积，配位数最多，空间利用率最大。() (8)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。() 答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)× 2.根据物质的性质，判断下列晶体类型：

第一章 金属的晶体结构习题答案

第一章 金属的晶体结构 (一)填空题 3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。 4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为V L =ρ。 5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。 6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方 晶格是 [110] 。 7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。一般结构用金属 为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。 8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。位错是 线 缺陷。 9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。 10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。 11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)， 那么AB 晶向指数为10]1[- ，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。 12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=0.36nm, 那么最密排面上原子间距为 0.509nm 。 13 α-Fe 、γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Cr 、V 、Mg 、Zn 中属于体心立方晶格的有 α-Fe 、Cr 、 V ，属于面心立方晶格的有 γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 ，属于密排六方晶格的有 Mg 、 Zn 。 14．已知Cu 的原子直径为0．256nm ，那么铜的晶格常数为 。1mm 3Cu 中的原子数 为 。 15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 . 16．在立方晶系中，某晶面在x 轴上的截距为2，在y 轴上的截距为1/2；与z 轴平行，则 该晶面指数为 （140） . 17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的 结合方式。 18．同素异构转变是指 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种金属内部由 一种晶体结构向另一种晶体结构的转变 。纯铁在 温度发生 和 多晶型转变。 19．在常温下铁的原子直径为0．256nm ，那么铁的晶格常数为 。 20．金属原子结构的特点是 。 21．物质的原子间结合键主要包括 离子键 、 共价键 和 金属键 三种。 (二)判断题 1．因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不 相同的。 (N) 2．金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。 ( N) 3．因为面心立方晶体与密排六方晶体的配位数相同，所以它们的原子排列密集程度也相同 4．体心立方晶格中最密原子面是｛111｝。 Y 5．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。N 6．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 7．实际金属在不同方向上的性能是不一样的。N 8．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe 向γ-Fe 的转变。 ( Y ) 9．面心立方晶格中最密的原子面是111}，原子排列最密的方向也是<111>。 ( N ) 10．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。 ( Y ) 11．纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。 ( N ) 12．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 ( Y ) 13．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。N

人教版化学高二选修3第三章第三节金属晶体同步练习A卷

人教版化学高二选修3第三章第三节金属晶体同步练习A卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、基础题 (共20题；共40分) 1. （2分）金属晶体的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是（） A . 易导电 B . 易导热 C . 有延展性 D . 易锈蚀 2. （2分）某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线．当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警．“防盗玻璃”能报警是利用了金属的（） A . 延展性 B . 导电性 C . 弹性 D . 导热性 3. （2分）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 4. （2分） (2018高二下·宾阳期末) 石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中，比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK，平面结构如图所示．则x值为（）

A . 8 B . 12 C . 24 D . 60 5. （2分）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由电子 B . 体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的原子个数之比为1:2 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电场作用下的定向移动 6. （2分）下列有关说法不正确的是（） A . 氯化钠晶体中，每个晶胞中平均含有4个钠离子和4个氯离子 B . 在金刚石晶体中，1mol碳原子形成2mol碳碳共价键 C . 金属Po的晶体堆积模型是简单立方堆积，其配位数是8 D . 在干冰晶体中，每一个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子紧密相邻 7. （2分）图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是（）

第3讲纯金属的晶体结构

第三讲纯金属的晶体结构 1.典型金属的晶体结构 考点再现：这一部分08年09年10年都有所涉及，10年考了晶胞致密度的概念，这部分以名词解释，填空为主，需要在理解的基础上记忆，但是总体上说难度不大，但是却很重点。考试要求：记忆，特别是理解基础上的记忆，对于一些内容需要会一定的推导。 知识点： 晶胞中的原子数：完全属于该晶胞的原子数。★★★ 配位数：晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数（CN）。★★★★ 致密度：晶体结构中的原子体积占总体积的百分比（k）。★★★★ 八面体间隙：位于6个原子所组成的8面体中间的间隙。★★★ 四面体间隙：位于4个原子所组成的4面体中间的间隙。★★★ 典型金属晶体结构有（面心立方fcc），（体心立方bcc），（密排六方hcp）★★★★★

fcc bcc hcp 面心立方结构n = 8×1/8 + 6×1/2 = 4 体心立方结构n = 8×1/8 + 1 =2 密排六方结构n = 12×1/6 +2×1/2 +3 = 6 三种典型金属晶体结构特征 晶体类型原子密排面原子密排方 向晶胞中的原 子数 配位数CN 致密度K A1（fcc）{111} <110> 4 12 0.74 A2（bcc）{110} <111> 2 8，（8+6）0.68 A3（hcp）{0001} <11-20> 6 12 0.74 对于金属晶体结构的这一部分的主要内容都集中在这个表上，在这些方面里，我们更加侧重密排面和密排方向以及致密度的掌握，这是本讲内容的一个重点。 而对于本讲的另一个重点就是关于间隙问题的讨论。 我们知道位于6个原子所组成的8面体中间的间隙。位于4个原子所组成的4面体中间的间隙。单8面体间隙和四面体间隙时如何排布的呢，我们由图可以清楚的了解。

第三节 金属晶体学案(第一课时).pdf

第三节金属晶体（第一课时） 【学习目标】 1.知道金属键的涵义 2.能用金属键理论解释金属的物理性质 【学习过程】 一、金属键 1.金属晶体定义：由和通过键形成的具有一定几何外形的晶体。 2.构成微粒：和。 3.微粒间的作用力：键。 4.金属的物理通性（用电子气理论解释） “电子气理论”：金属原子脱落下来的形成遍布整块晶体的“”，被所有原子共用，金属键就是将所有原子维系在一起的这种金属脱落价电子后形成的离子与“价电子气”之间的强烈的相互作用。 ①导电性：在外加电场作用下定向移动，所以能导电。 比较电解质溶液、金属晶体导电的区别 类别电解质溶液金属晶体 导电粒子 过程 （填化学变化、物理变化） 温度影响温度越高，导电能力越温度越高，导电能力越 ②导热性：与 温度升高金属的导热率。 ③延展性：相对滑动,金属离子与自由电子仍保持相互作用。 ④ 硬度和熔沸点：与金属键的强弱有关。 一般规律：原子半径越小、金属键就越 价电子数（即阳离子的的电荷）越，金属键就越。 金属键的强弱影响金属晶体的物理性质。 金属键越强，硬度就越，熔沸点就越。 【解题典悟】 例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（）

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：备选答案A、C、D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，备选答案B，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． 答案：B 例2.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（） A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B.金属元素在一般化合物中只显正价 C.金属元素在不同的化合物中的化合价均不同 D.金属元素的单质在常温下均为金属晶体 【当堂检测】 1．构成金属晶体的微粒是 A．原子 B．分子 C．金属阳离子 D．金属阳离子和自由电子2．金属键具有的性质是 A．饱和性 B．方向性 C．无饱和性和方向性 D．既有饱和性又有方向性3．金属键是正、负电荷之间的 A．相互排斥 B．阴、阳离子之间的相互作用 C．相互吸引 D．相互排斥和相互吸引，即相互作用 4．金属具有的通性是 ①具有良好的导电性②具有良好的传热性③具有延展性④都具有较高的熔点⑤通常状况下都是固体⑥都具有很大的硬度 A．①②③ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①③⑤ 5．下图是金属晶体内部的电气理论示意图

纯金属的晶体结构

纯金属的晶体结构

1．三种常见的金属晶体结构 固态物质按其原子的聚集状态可分为两大类：晶体和非晶体，晶体指的是材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则的周期性排列的物体，如金刚石、水晶、金属等。非晶体指的是材料的原子（离子、分子）在三维空间无规则排列的物体，如松香、石蜡、玻璃等。在一定的条件下晶体和非晶体可以互相转化（I2-1）。 晶体结构是晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式。晶格是假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。能反映晶格特征的最小组成单元称为晶胞（I2-2）。晶格常数指的是晶胞的三个棱边的长度a,b,c。 常见的金属晶体结构有 ⑴体心立方晶格（BCC—Body-Centered Cube），典型代表为钼（Mo）、钨、钒、铬、铌、α-Fe等，八个原子处于立方体的角上，一个原子处于立方体的中心，如图2所示。 ⑵面心立方晶格（FCC—Face-Centered Cube），典型代表为铝、铜、镍、金、银、γ-Fe等，原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心，如图1所示。 ⑶密排六方晶格（HCP—Hexagonal Close-Packed）典型代表为镁、镉（Cd）、锌、铍（Be）等。12个原子分布在六方体的12个角上，上下底面中心各分布一个原子，上下底面之间均匀分布3个原子，如图3所示。 图1面心立方晶格图2体心立方晶格图3密排六方晶格 原子半径指的是晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半，致密度指的是晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。 体心立方模型与晶胞示意图（I2-3）,在体心立方晶格中如图4： 图 4 晶格常数：a=b=c；a=b=g=90° 晶胞原子数：2 原子半径： 致密度：0.68 面心立方模型与晶胞示意图（I2-4），在面心立方晶格中如图5： 图 5 晶格常数：a=b=c；a=b=g=90° 晶胞原子数：4 原子半径：

高中化学选修3练习：第三章 第三节金属晶体

第三章第三节金属晶体 知识点一金属键的考查 1.金属键的实质是() A.自由电子与n加油金属阳离子之间的相互作用 B.金属原子与金属原子间的相互作用 C.金属阳离子与阴离子的吸引力 D.自由电子与金属原子之间的相互作用 2.[2019·福建厦门六中月考]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.常温下,金属单质都以金属晶体的形式存在 知识点二金属晶体性质的考查 3.下列有关金属的叙述正确的是() A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属离子之间有较强的作用 B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动,而形成电流 C.金属是借助金属离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D.金属的导电性随温度的升高而降低 4.金属具有延展性的原因是() A.金属原子半径都较大,价电子较少

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作用 C.金属中大量自由电子受外力作用时,运动速度加快 D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量 5.[2019·宁夏大学附中期中]如图L3-3-1是金属晶体内部结构的简单示意图。 图L3-3-1 仔细观察该结构,以下有关金属能导电的理由叙述正确的是() 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加电场作用下可发生定向移动 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 6.关于晶体的下列说法正确的是() A.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 B.金属镁、金刚石和固体氖都是由原子直接构成的原子晶体 C.金属晶体的熔点可能比分子晶体的低,也可能比原子晶体的高 D.铜晶体中,1个铜离子跟2个价电子间有较强的相互作用 知识点三金属晶体堆积方式的考查 7.[2019·辽宁师大附中期中]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