金屬晶體學(xué)年高中化學(xué)選修

第三節(jié)金屬晶體閱讀思考自主檢測(cè)任務(wù)一、閱讀教材第73頁(yè)“金屬鍵”,回答下列問(wèn)題:1什么是“電子氣理論”提示:“電子氣理論”的內(nèi)容為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”,被所有原子所共用,從而把所有的金屬原子維系在一起。2金屬原子是通過(guò)何種鍵型形成的晶體有哪些優(yōu)良性質(zhì)提示:金屬原子通過(guò)金屬鍵形成的晶體叫金屬晶體。其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。3用電子氣理論解釋為什么金屬具有優(yōu)良的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性提示:1當(dāng)金屬受到外力作用時(shí),晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但排列方式不變,金屬離子與自由電子形成的金屬鍵沒有被破壞,所以金屬具有良好的延展性。2在外加電場(chǎng)的作用下,金屬晶體中的自由電子做定向移動(dòng)形成電流,呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。3電子氣在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞,從而引起兩者能量的交換。閱讀思考自主檢測(cè)任務(wù)二、閱讀教材第73~75頁(yè)“金屬晶體的原子堆積模型”,回答下列問(wèn)題:1金屬原子在二維平面里放置得到幾種方式配位數(shù)分別為多少名稱是什么提示:金屬原子在二維平面里放置得到兩種方式。配位數(shù)分別為4和6,分別稱為非密置層和密置層。2金屬晶體非密置層在三維空間有哪兩種堆積方式其典型代表是什么提示:1簡(jiǎn)單立方堆積,金屬釙Po采用這種堆積方式;2體心立方堆積,如堿金屬。3金屬晶體的密置層在三維空間有哪兩種堆積方式典型代表是什么提示:1六方最密堆積,如鎂,按“ABABABAB……”的方式堆積;2面心立方最密堆積,如銅,按“ABCABCABC……”的方式堆積。閱讀思考自主檢測(cè)1金屬晶體的下列性質(zhì)中,不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是A易導(dǎo)電 B易導(dǎo)熱C有延展性 D易銹蝕答案:D2在常溫常壓下,下列物質(zhì)屬于金屬晶體的是A鉑 B汞 C石英 D金剛石答案:A3下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說(shuō)法正確的是A金屬鍵具有方向性和飽和性B金屬鍵是金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用C金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下產(chǎn)生自由電子D金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子吸收并放出可見光答案:B閱讀思考自主檢測(cè)4結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),回答以下問(wèn)題:1已知下列金屬晶體:Na、g、n、Au。其中堆積方式為:①簡(jiǎn)單立方堆積的是;

②體心立方堆積的是;

③六方最密堆積的是;

④面心立方最密堆積的是。

2根據(jù)下列敘述,判斷一定為金屬晶體的是。

A由分子間作用力形成,熔點(diǎn)很低B由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體,熔點(diǎn)很高C固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性D具有固定的熔點(diǎn)答案:1①g、n④Cu、Au2C重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究探究問(wèn)題1影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素有哪些金屬鍵的強(qiáng)弱對(duì)物質(zhì)的物理性質(zhì)有何影響提示:金屬鍵的強(qiáng)弱與離子半徑、離子所帶電荷有關(guān)。離子半徑越小,離子所帶的電荷越多,則金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔點(diǎn)越高、硬度越大。2電子氣理論可解釋金屬的哪些物理性質(zhì)提示:導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。3金屬晶體有幾種堆積方式金屬堆積的空間利用率大小關(guān)系如何提示:簡(jiǎn)單立方堆積、體心立方堆積、六方最密堆積和面心立方最密堆積?？臻g利用率:面心立方最密堆積=六方最密堆積>體心立方堆積>簡(jiǎn)單立方堆積。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究知識(shí)點(diǎn)撥1金屬鍵1金屬鍵的特征及影響因素。①金屬鍵的特征。金屬鍵沒有飽和性和方向性,金屬鍵中的電子在整個(gè)三維空間里運(yùn)動(dòng),屬于整個(gè)固體金屬。②金屬鍵的影響因素。金屬鍵的強(qiáng)弱取決于金屬陽(yáng)離子所帶電荷及陽(yáng)離子半徑的大小。一般來(lái)說(shuō),金屬陽(yáng)離子所帶電荷越多,陽(yáng)離子半徑越小,金屬鍵就越強(qiáng)。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究2“電子氣理論”對(duì)金屬性質(zhì)的解釋。①金屬的導(dǎo)電性。在金屬晶體中,充滿著帶負(fù)電荷的“電子氣”,“電子氣”的運(yùn)動(dòng)是沒有方向的,但在外加電場(chǎng)的作用下“電子氣”會(huì)發(fā)生定向移動(dòng),從而形成電流,所以金屬容易導(dǎo)電,如下圖所示:重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究②金屬的導(dǎo)熱性。金屬容易導(dǎo)熱,是由于“電子氣”中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞,從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分,使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。③金屬的延展性。當(dāng)金屬受到外力作用時(shí),晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式,彌漫在金屬原子間的“電子氣”可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用,所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后,仍可保持這種相互作用,因而即使在外力作用下發(fā)生形變,也不易斷裂,因此,金屬都有良好的延展性。如下圖所示:重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究2金屬晶體的常見原子堆積模型及熔點(diǎn)的比較1有關(guān)原子堆積模型的幾個(gè)重要概念。①最密堆積。微粒間的作用力使微粒間盡可能地相互接近,使它們占有最小空間。②空間利用率?？臻g被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù)。用來(lái)表示最密堆積的程度。③配位數(shù)。在最密堆積中,一個(gè)原子或離子周圍所鄰接的原子或離子數(shù)目稱為配位數(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究2金屬晶體的四種堆積模型對(duì)比。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究3金屬晶體熔點(diǎn)的比較。一般來(lái)說(shuō),金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子所帶電荷越多,離子半徑越小,金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔點(diǎn)越高。①同周期金屬單質(zhì),從左到右,其熔點(diǎn)逐漸升高,例如熔點(diǎn)大小:Na<Mg<Al。②同主族金屬單質(zhì),從上到下,其熔點(diǎn)逐漸降低,例如熔點(diǎn)大小:Li>Na>。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究考向一金屬鍵與金屬物理性質(zhì)間的關(guān)系【例題1】下列關(guān)于金屬鍵的敘述不正確的是A金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子這兩種帶異性電荷的粒子間的強(qiáng)烈相互作用,其實(shí)質(zhì)與離子鍵類似,也是一種電性作用B金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用,所以與共價(jià)鍵類似,也有方向性和飽和性C金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽(yáng)離子和自由電子間的相互作用,故金屬鍵無(wú)方向性和飽和性D構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究解析:從基本構(gòu)成粒子的性質(zhì)來(lái)看,金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似,都屬于電性作用,特征都是無(wú)方向性和飽和性。自由電子是由金屬原子提供的,并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng),為整個(gè)金屬的所有陽(yáng)離子所共用,從這個(gè)角度看,金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處,但二者又有明顯的區(qū)別,如金屬鍵無(wú)方向性和飽和性等。答案:B規(guī)律方法點(diǎn)撥金屬鍵與分子間作用力相似,沒有方向性與飽和性,金屬鍵的強(qiáng)弱影響金屬的物理性質(zhì)。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究成功體驗(yàn)1下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是A金屬鍵不同于共價(jià)鍵,沒有飽和性和方向性B金屬鍵中的電子屬于整塊金屬,具有流動(dòng)性C金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用D金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性都與金屬鍵有關(guān)解析:金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電作用,包括靜電引力和靜電斥力。金屬鍵影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性等。答案:C重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究考向二金屬晶體的堆積模型及熔點(diǎn)的比較【例題2】下列說(shuō)法正確的是A金屬鈣的熔點(diǎn)低于金屬鉀的熔點(diǎn)B如果金屬晶體失去自由電子,金屬晶體將不復(fù)存在、Ag等為面心立方最密堆積、Ti等為體心立方堆積解析:Ca原子的半徑小于原子,且Ca的價(jià)電子數(shù)大于原子,所以Ca的金屬鍵強(qiáng)于,因此Ca的熔點(diǎn)高于;金屬晶體失去電子被氧化,金屬將變成金屬陽(yáng)離子,晶體將不復(fù)存在;Ag為面心立方最密堆積,Fe和W為體心立方堆積,Ti為六方最密堆積。答案:B重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究規(guī)律方法點(diǎn)撥金屬晶體中粒子的堆積方式不一定相同,Au、Ag、Cu等屬于面心立方最密堆積,Na、、Cr、W等屬于體心立方堆積,Mg、n、Ti等屬于六方最密堆積。重點(diǎn)難點(diǎn)探究重要考向探究成功體驗(yàn)2下列有關(guān)金屬的說(shuō)法正確的是A金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子B六方最密堆積和面心立方最密堆積的原子堆積方式空間利用率最高C金屬原子在化學(xué)變化中失去的電子數(shù)越多,其還原性越強(qiáng)D金屬晶體都有很高的熔點(diǎn)和很大的硬度解析:金屬晶體中的自由電子是金屬原子的價(jià)電子,A項(xiàng)錯(cuò);六方最密堆積和面心立方最密堆積空間利用率最高,B正確;金屬元素的還原性取決于金屬原子失去電子的難易程度,與失電子的多少無(wú)關(guān),C項(xiàng)錯(cuò);金屬晶體的熔點(diǎn)和硬度差別較大,如堿金屬元素的晶體一般熔點(diǎn)都很低,硬度很小,D項(xiàng)錯(cuò)。答案:B12341下圖是金屬晶體內(nèi)部的電子氣理論示意圖。仔細(xì)觀察并用該理論解釋金屬導(dǎo)電的原因是A金屬能導(dǎo)電是因?yàn)楹薪饘訇?yáng)離子B金屬能導(dǎo)電是因?yàn)楹械淖杂呻娮釉谕怆妶?chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)C金屬能導(dǎo)電是因?yàn)楹须娮忧覠o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D金屬能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子和自由電子的相互作用解析:電子氣理論可以很好地解釋金屬的一些現(xiàn)象,如金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性等。金屬中含有金屬陽(yáng)離子和自由電子,在外加電場(chǎng)的作用下,自由電子定向移動(dòng),從而形成電流。答案:B12342要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是A金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁是逐漸增大的C金屬鋁的硬度大于金屬鈉D金屬鎂的硬度小于金屬鈣1234解析:鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少,所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱,熔點(diǎn)和硬度都小;從Li到Cs,離子的半徑是逐漸增大的,所帶電荷相同,金屬鍵逐漸減弱,熔點(diǎn)和硬度都逐漸減小;因鋁離子的半徑小而所帶電荷多,使金屬鋁比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鋁比金屬鈉的熔點(diǎn)和硬度都大;因鎂離子的半徑小而所帶電荷與鈣離子相同,使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈣的熔點(diǎn)高、硬度大。答案:C12343下列有關(guān)金屬的說(shuō)法不正確的是A金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性都與自由電子有關(guān)B六方最密堆積和面心立方最密堆積的空間利用率最高C鈉晶胞結(jié)構(gòu)如下圖,鈉晶胞中每個(gè)鈉原子的配位數(shù)為6

D溫度升高,金屬的導(dǎo)電性將變小解析:從鈉晶胞結(jié)構(gòu)可知,鈉為體心立方結(jié)構(gòu),每個(gè)鈉原子的配位