3.1 金属晶体-2023-2024学年高二化学必备【考点·考法】讲与练（沪科版2020选择性必修第二册）

3.1 金属晶体 学习聚焦 知识精讲 知识点01 晶体的特性 · 认识晶体的特点 ①晶体中原子周期性的排布，由于周期极小，宏观观察分辨不出微观的不连续性，故一块晶体各部分的宏观性质完全相同。【均匀性】 ②晶体内部微粒的排列呈现周期性，而不同方向上的微粒排列情况是不同的。因此，在晶体中，不同的方向上具有不同的物理性质，如导电性、导热性、硬度、解理性等。【各向异性】 ③在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的几何多面体外形。本质上，晶体的自范性是晶体中原子、分子和离子等微粒在三维空间里呈现周期性有序排列的宏观表现。【自范性】 ④宏观、微观对称性【对称性】 · 鉴别晶体、非晶体的方法 利用自范性鉴别；利用各向异性鉴别；利用熔点鉴别；利用x射线衍射仪鉴别（最可靠）。 晶体的各向异性实验装置图 【即学即练1】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是 ①金属的导电性是由金属正离子和自由电子的定向移动实现的 ②金属键是金属正离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 ③、、的沸点依次升高 ④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 知识点02 金属晶体的结构 晶体外形的对称性，是晶体内部结构微粒有序排列的反映。从内部结构看，晶体中的微粒呈现可重复的周期性排列，因此，研究晶体结构时只需要找出其中的基本重复单元加以分析，就能了解整个晶体的结构。晶体结构中基本的重复单元称为晶胞。 金属金的晶体结构和晶胞 1 晶胞一般都是平行六面体。晶体可以看作由数量巨大的晶胞在三维空间无隙并置而成。因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中微粒的种类、数目和微粒所处的空间位置，就可以了解整个晶体的空间结构。 金属金的晶胞及其切割示意图 2 以金属金的一个晶胞为例。表面上看，在 8 个顶角有 8 个原子， 6 个面上有 6 个原子，一共有 14 个原子。但是，在这个晶胞的上、下、前、后、左、右还重复地排列着其他晶胞，所以处于顶角和面心的金原子并不为一个晶胞所独有。 3 处于晶胞顶角的金原子被 8 个晶胞所共有，每一个晶胞占有 1/8 个金原子。处于晶胞面心的金原子被 2 个晶胞所共有，每一个晶胞占有 12 个金原子。因此，实际在这个金的晶胞中的金原子数为 1/8 × 8 + 1/ 2 × 6 = 4。 · 晶胞 1．概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞是晶体中最小的重复结构单元。 2．结构：常规的晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置而成。 (1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 (2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 (3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 3．晶胞中粒子数目的计算 (1)平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用； ②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用； ③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。 如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×＋6×＝4。 (2)几种晶胞中原子数目的确定。 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 【即学即练2】下图是金属晶体内部的电气理论示意图，仔细观察并用电气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正离子 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正离子和自由电子的相互作用 知识点03 金属键与金属的性质 · 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。 【注】①在金属晶体中有正离子，但没有负离子，所以，晶体中有正离子不一定有负离子，若有负离子，则一定有正离子。 ②金属单质或合金的晶体（晶体锗、灰锡除外）属于金属晶体。 ③金属晶体与共价晶体一样。是一种“巨分子”。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 3．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。 金属延展性的示意图 (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。 · 金属键 1．定义：在金属单质晶体中原子之间以金属正离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子：金属正离子和自由电子。 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