第3章 第3节 第1课时 金属键与金属晶体-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2作业与测评课件PPT（人教版2019）

第三章　晶体结构与性质 第三节　金属晶体与离子晶体 第1课时　金属键与 金属晶体 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．(1)金属(除汞外)在常温下都是________，称其为金属晶体。 (2)描述金属键本质的最简单理论是“_____________”。金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“________”，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”。金属键强度差别________。 (3)金属晶体有导电性，但能导电的物质________是金属。 答案 晶体 电子气理论 电子气 很大 不一定 预习作业 4 2．(1)电子气理论可解释金属材料良好的延展性。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生___________，但不会改变原来的__________，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，所以金属有良好的延展性。 (2)电子气理论十分形象地用电子气在电场中_________解释金属良好的导电性。 (3)电子气中的_________在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而________的现象。 答案 相对滑动 排列方式 电子气 定向移动 自由电子 降低 预习作业 5 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)固态时能导电是判断金属晶体的标志。(　　) (3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏。(　　) (4)金属晶体的熔点一定比分子晶体高。(　　) (5)金属键的强弱决定金属晶体的熔点和硬度。(　　) (6)金属晶体除了纯金属还有大量的合金。(　　) √ × × × √ × 预习作业 6 2．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．金属原子间的相互作用 C．金属阳离子与自由电子间的相互作用 D．自由电子间的相互作用 答案 预习作业 7 3．下列叙述错误的是(　　) A．构成金属的微粒是原子 B．金属晶体内部都有自由电子 C．金属晶体内自由电子分布均匀，不专属于某个特定的金属阳离子 D．同一类晶体间，熔点差距最大的是金属晶体 解析：金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，自由电子几乎均匀分布在金属晶体内，不专属于某一个或几个特定的金属阳离子。 答案 解析 预习作业 8 4．下列四种有关性质的叙述，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．固体或熔融后易导电，熔点在1000 ℃左右 C．由共价键结合成网状结构，熔点高 D．固体和熔融状态不导电，但溶于水后可能导电 解析：A、D两项应为分子晶体，C项为共价晶体。 答案 解析 预习作业 9 5．美国某大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项工艺具有广泛的用途，包括为汽车提供原料、为潜水艇提供燃料等。该工艺通过向铝镓合金注水，使铝生成氧化铝，同时生成氢气。合金中镓(Ga)是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是(　　) A．铝的金属性比镓强 B．铝的熔点比镓低 C．铝的原子半径比镓大 D．铝镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝 答案 预习作业 10 6．下图(a)、(b)、(c)晶胞内金属原子个数比为(　　) A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 答案 解析 预习作业 11 课时作业 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 金属键与金属性质 金属键 电子气理论 金属键 金属导电的原 因 金属键与金属 性质 金属晶体的结构与 性质 金属晶体熔、沸点的变化 规律 晶体的有 关计 算 金属晶体的结构与 性质 金属晶体的有 关计算 金属晶体的有 关计算 金属晶体的有 关计算 金属晶体的有 关计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 13 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．用铂金制作首饰不能用电子气理论解释 B．金属的原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔、沸点越高 C．Li、Na、Mg的熔点逐渐升高 D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 14 2．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．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关 解析：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、自由电子之间的静电排斥作用。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 15 [重难点拨]　 (1)在共价晶体中，各原子均以共价键结合，因为共价键有方向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子不采取密堆积方式。 (2)金属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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 16 3．下列生活中的问题，不能用电子气理论知识解释的是(　　) A．铁易生锈 B．用金属铝制成导线 C．用金箔做外包装 D．用铁制品做炊具 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 17 4．金属的下列性质中和金属键无关的是(　　) 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：B项金属易失电子是由原子的结构决定的，与金属键无关。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 18 5．金属能导电的原因是(　　) A．金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱 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 解析：根据电子气理论，电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生了定向移动从而导电，B正确，A、C错误；金属导电是物理变化，而不是失去电子的化学变化，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 19 6．下列有关金属晶体的说法中正确的是(　　) A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 解析：金属键只影响金属的物理性质，A错误；H、He最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B错误；金属的延展性指的是能抽成细丝、压成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，C错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 20 7．下列说法不正确的是(　　) A．金属晶体中一定含有金属键 B．在含有阳离子的晶体中，不一定含有阴离子 C．金属的熔点和硬度由金属晶体中金属离子与自由电子间的作用强弱决定 D．价电子数越多的金属原子的金属性越强 解析：金属性强弱不是根据价电子数目多少来衡量，而是以失去电子能力的强弱来衡量，如Mg价电子数为2，Al价电子数为3，但金属性：Mg>Al，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 21 8．金属键越强金属的硬度越大，熔、沸点越高，研究表明，一般来说，金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，则金属键越强，由此判断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 解析：离子所带电荷数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。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 22 [重难点拨]　金属晶体熔、沸点的变化规律 金属单质是以金属键结合的，金属键越强，熔、沸点越高，金属键的强弱则与金属阳离子的半径和离子所带电荷数有关。金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高。 (1)同周期元素的金属单质，从左到右，阳离子半径逐渐减小，离子所带电荷数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔、沸点逐渐升高，如Na＜Mg＜Al。 (2)同主族元素的金属单质，从上到下，由于原子的电子层数逐渐增加，阳离子半径逐渐增大，离子所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，如碱金属。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 23 9．(2024·广西高考适应性测试)某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图1(为便于观察，省略了2个图2的结构)，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是(　　) A．晶体的化学式为Mg2NiH6 B．晶胞中与Mg距离最近的Ni有6个 C．晶胞中2个Ni之间的最近距离为a pm D．镁镍合金中Mg、Ni通过离子键结合 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 24 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 25 10．中国科学院合肥物质科学研究院宣布成功在极端高温高压下获得了流体金属氢和氘，并且将成果发表在《先进科学》上。金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单位的晶体，下列关于金属氢的推测错误的是(　　) A．可能具有很好的导电性 B．与氢气互为同素异形体 C．与氢气所含化学键类型不同 D．制造金属氢的过程中物质状态改变，属于物理变化 解析：金属氢具有金属晶体的特点，因此可能具有很好的导电性，A正确；金属氢与氢气是氢元素的两种不同单质，因此互为同素异形体，B正确；金属氢中含有氢离子和自由电子，不含共价键，C正确；制造金属氢的过程中有新物质生成，为化学变化，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 26 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 27 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 28 二、非选择题 12．氢气的安全储存和运输是氢能应用的关键。 铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之 一，其晶胞结构如图所示。 (1)铁镁合金的化学式为________。 (2)距离Mg原子最近的Fe原子个数是________。 (3)若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 96 g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为________L。 (4)若该晶胞的晶胞参数为d nm，则该合金的密度为______________ g·cm－3(不必化简，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 Mg2Fe 答案 4 44.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 29 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 30 13．金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立方结构。实际测得金属钨的密度为ρ，钨的相对原子质量为M，假定钨原子为等直径的刚性球，用NA表示阿伏加德罗常数的值，请回答 下列问题： (1)每一个晶胞分摊到________个钨原子。 (2)晶胞的边长a为___________。 (3)钨的原子半径r为____________(只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 31 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 32 14．(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图，化学式表示为AX3的是________。 (2)图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题： ①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个； ②此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数的值为________(用a、ρ表示)。 b 答案 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 33 B 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 34 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 35 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：晶胞(a)中所含原子数＝12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6，晶胞(b)中所含原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，晶胞(c)中所含原子数＝8×eq \f(1,8)＋1＝2。 解析：Ni位于顶点和面心，根据均摊法，Ni的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，每个Ni原子周围有6个H，因此H有24个，Mg都在体内，因此Mg有8个，晶体的化学式为Mg2NiH6，A正确；由图像可知，Mg周围距离最近的Ni有4个，B错误；由图像可知，晶胞中最近的2个Ni位于面的中心和顶点上，距离为面对角线的一半，即eq \f(\r(2),2)a pm，C错误；Mg、Ni均为金属，合金中Mg、Ni通过金属键结合，D错误。 11．金晶体的晶胞结构如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是(　　) A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子 B．金属键无方向性 C．晶胞的体积是16eq \r(2)d3 D．金晶体的密度是eq \f(\r(2)M,d3NA) 解析：A项，Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，正确；B项，金属晶体中的金属键无方向性，正确；C项，在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线的长度为2d，晶胞棱长为eq \f(\r(2),2)×2d＝eq \r(2)d，故晶胞的体积为(eq \r(2)d)3＝2eq \r(2)d3，错误；D项，晶胞中含有4个Au原子，故晶胞的质量为eq \f(4M,NA)，晶胞的体积为2eq \r(2)d3，故金晶体的密度为eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq \f(\r(2)M,d3NA)，正确。 eq \f(24×8＋56×4,d3NA×10－21) 解析：(1)该晶胞中Fe的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Mg的个数为8，故铁镁合金的化学式为Mg2Fe。 (3)1个晶胞可储存H2的个数为12×eq \f(1,4)＋1＝4，96 g Mg的物质的量为eq \f(96 g,24 g·mol－1)＝4 mol，故储存H2为4 mol×eq \f(4,8)＝2 mol，标准状况下H2的体积约为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。 (4)该合金的密度为eq \f(\f(24×8＋56×4,NA) g,（d×10－7 cm）3)＝eq \f(24×8＋56×4,d3NA×10－21) g·cm－3。 eq \r(3,\f(2M,NAρ)) eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(2M,NAρ)) 解析：(2)每个晶胞中含有2个钨原子，则每个晶胞的质量m＝eq \f(2M,NA)，又因每个晶胞的体积V＝a3，所以晶胞密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(2M,NAa3)，a＝eq \r(3,\f(2M,NAρ))。 (3)钨晶胞的体对角线上堆积着3个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的4倍，即4r＝eq \r(3)a，r＝eq \f(\r(3)a,4)＝eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(2M,NAρ))。 eq \f(256,ρa3) (3)《X射线金相学》中记载关于铜与金可形成两种有序的金属互化物，其结构如下图所示。下列有关说法正确的是________。 A．图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同 B．图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3 C．图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个 D．设图Ⅰ中晶胞的边长为a cm，则图Ⅰ中合金的密度为eq \f(261,NAa3) g·cm－3 解析：(1)由题图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为1∶2、1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3。 (2)①8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；②eq \f(4,NA)×64＝ρa3，NA＝eq \f(256,ρa3)。 (3)题图Ⅰ中，铜原子数为8×eq \f(1,8)＋2×eq \f(1,2)＝2，金原子数为4×eq \f(1,2)＝2，故化学式为CuAu。题图Ⅱ中，铜原子数为8×eq \f(1,8)＝1，金原子数为6×eq \f(1,2)＝3，故化学式为CuAu3。题图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故与每个铜原子紧邻的铜原子有6个。题图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3 cm3，密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(2,NA)×(64＋197)÷a3 g·cm－3＝eq \f(522,NAa3) g·cm－3。 $$