【知识点详解】
1. 金属晶体理论:金属的特性,如导电性、导热性和延展性,可以用金属的电子气理论来解释。在这个理论中,金属中的原子失去价电子形成阳离子,这些自由电子在整个晶体中移动,形成电子云,使得金属具有良好的导电和导热性能。当金属受到外力时,金属阳离子与自由电子间的相互作用能够保持,导致金属具有延展性。然而,金属的锈蚀(腐蚀)是由于金属与氧气或水反应造成的,这不能用电子气理论解释。
2. 晶体结构:金属镁是直接由原子构成的晶体,而白磷和金刚石也是原子构成的晶体,但氦是单原子分子气体,不是原子晶体。
3. 延展性原因:金属的延展性源于在外力作用下,金属阳离子之间的距离变化不大,自由电子可以迅速调整分布,从而传递能量,使金属整体形变而不破裂。
4. 晶体类型与化学键:原子晶体如金刚石中不含离子键;分子晶体如水分子间可能存在氢键;在晶体中可能存在只带正电的阳离子,如某些碱金属晶体;金属晶体导电是因为自由电子在电场作用下移动,而不是金属离子。
5. 化学键的种类:在晶体中,含有阳离子不一定含有阴离子,例如金属晶体;原子晶体如金刚石只含共价键;离子晶体可能包含共价键,如一些含氧酸盐;分子晶体中,分子间作用力不涉及化学键,但分子内可能存在其他化学键。
6. 最密堆积结构:金属Li、Zn、Ag属于最密堆积结构,而Ti不属于典型的最密堆积。
7. 相对原子质量估算:根据给定的原子密度和单位体积的原子数量,可以估算元素的相对原子质量。对于本题,边长为10^-7cm的立方体体积为10^-21m^3,20个原子的质量为50g,因此单个原子的质量大约为2.5×10^-23g,对应的相对原子质量约为150。
8. 熔沸点顺序:金属的熔沸点通常与其金属键的强度有关,一般规律是金属键强度越大,熔沸点越高。所以,Na、Mg、Al的熔沸点依次升高。
9. 金属晶体的特点:金属晶体的高堆积密度、高配位数和空间利用率高的原因在于金属键无饱和性和方向性,金属原子容易紧密堆积,自由电子可以有效地填充空间并维持金属的稳定结构。
10. 金属元素特性:1~18号元素中,锂、铍、钠、镁、铝等是金属晶体;金属中密度最小的是锂;地壳中含量最多的金属是铝;熔点最低的金属是铯;既能与盐酸又能与碱反应的两性金属是铝;单质还原性最强的是钠。
11. 面心立方堆积的金属晶体:对于面心立方堆积的金属(如Cu、Ag、Au),每个立方体单元中心有一个原子,8个顶点和6个面心各一个原子,总共4个原子。空间利用率可以通过计算球体体积之和除以立方体体积得到,约为74%。
总结:这些知识点涵盖了金属晶体的结构、性质、化学键类型、晶体堆积方式、金属元素的特性等多个方面,是高中化学学习的重点内容,对理解和解答高考化学题目至关重要。