2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專題3第一單元 金屬鍵 金屬晶體（第1課時） 學(xué)案

第一單元金屬鍵金屬晶體第1課時金屬鍵與金屬特性[素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1．知道金屬鍵的本質(zhì)。2．認(rèn)識金屬鍵與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系，了解金屬晶體的共性。3．能正確分析金屬鍵的強弱。一、金屬鍵1．概念：指金屬離子與自由電子之間強烈的相互作用。2．成鍵微粒：金屬離子和自由電子。3．特征：沒有方向性和飽和性。4．存在：存在于金屬單質(zhì)和合金中。5．影響金屬鍵強弱的因素金屬元素原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越多，金屬鍵越強。6．金屬鍵的強弱對金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響金屬硬度的大小、熔沸點的高低與金屬鍵的強弱有關(guān)。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越高，硬度越大?！炯磳W(xué)即練】1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)金屬鍵是金屬離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用，其實質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用(√)(2)金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強烈的相互作用，有方向性和飽和性(×)(3)金屬鍵是帶異性電荷的金屬離子和自由電子間的強烈的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性(√)(4)構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運動(√)二、金屬的物理性質(zhì)1．物理特性分析(1)良好的導(dǎo)電性：金屬中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向運動，從而形成電流。(2)金屬的導(dǎo)熱性：是自由電子在運動時與金屬離子(或金屬原子)碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域，從而使整塊金屬達(dá)到同樣的溫度。(3)良好的延展性：金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時，金屬原子之間發(fā)生相對滑動；各層金屬原子之間仍然保持金屬鍵的作用，因此，在一定強度的外力作用下，金屬可以發(fā)生形變。學(xué)生用書第39頁2．金屬的原子化熱是指1_mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量。3．物理性質(zhì)的影響因素金屬NaMgAl原子外圍電子排布3s13s23s23p1原子半徑/pm186160143．1原子化熱/(kJ·mol－1)108．4146．4326．4熔點/℃97．5650660由上表中數(shù)據(jù)可知：一般而言，金屬元素的原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，原子化熱越大，金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高?！炯磳W(xué)即練】2．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵沒有關(guān)系(×)(2)金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬(√)(3)金屬具有良好的導(dǎo)熱性能，是因為自由電子在受熱后，加快了運動速度，自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量(√)(4)金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵(√)金屬鍵與金屬晶體物理特性的關(guān)系1．自由電子是否專屬于某個特定的金屬陽離子？提示：自由電子不專屬于某個特定的金屬陽離子，也就是每個金屬陽離子均可享有所有的自由電子，但都不能獨占某個或某幾個自由電子，電子在整塊金屬中自由運動。2．晶體中有陽離子，一定有陰離子嗎？有陰離子，一定有陽離子嗎？提示：有陽離子，不一定有陰離子，如金屬晶體，只有陽離子，無陰離子；但有陰離子則一定有陽離子。3．金屬鍵可以看成是許多原子共用許多電子所形成的強烈相互作用，和共價鍵類似。金屬鍵有飽和性和方向性嗎？提示：沒有；金屬鍵是金屬離子和自由電子之間強烈的相互作用，自由電子為整個金屬的所有離子所共有，故金屬鍵沒有方向性和飽和性。4．金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有何不同？液體導(dǎo)熱與金屬導(dǎo)熱有什么不同？提示：金屬導(dǎo)電是自由電子在外電場作用下的定向移動，是物理變化；電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實質(zhì)是電解過程，為化學(xué)變化；液體靠對流導(dǎo)熱，金屬依靠自由電子導(dǎo)熱。5．為什么金屬鋰中的金屬鍵比金屬鈉的強？提示：Li和Na的外圍電子排布一樣，但Li的原子半徑比Na小，原子化熱大，所以Li的金屬鍵強。學(xué)生用書第40頁金屬鍵對金屬性質(zhì)的影響金屬的硬度和熔、沸點等物理性質(zhì)與金屬鍵的強弱有關(guān)，即與金屬離子和自由電子之間的作用大小有關(guān)。(1)同一周期，從左到右，金屬元素的原子半徑逐漸減小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)逐漸增多，金屬鍵逐漸增強，金屬的熔、沸點逐漸升高，硬度逐漸增大。(2)同一主族，從上到下，金屬元素原子的原子半徑逐漸增大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)逐漸減少，金屬鍵逐漸減弱，金屬的熔、沸點逐漸降低，硬度逐漸減小。(3)1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量，叫作金屬的原子化熱。金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越強。1．下列生活中的問題，不能用金屬鍵理論知識解釋的是()A．用鐵制品做炊具 B．用金屬鋁制成導(dǎo)線C．用鉑金做首飾 D．鐵易生銹D[利用金屬的導(dǎo)熱性用鐵制品做炊具；利用金屬的導(dǎo)電性用金屬鋁制成導(dǎo)線；利用金屬的延展性用鉑金做首飾；三者均與金屬陽離子和自由電子形成的金屬鍵有關(guān)。鐵易生銹與原子的還原性以及所處的周圍介質(zhì)的酸堿性有關(guān)。]2．(2022·常州市禮嘉中學(xué)階段質(zhì)量調(diào)研)要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點的高低和硬度的大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是()A．金屬鎂的熔點大于金屬鋁B．堿金屬的熔點從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鋁的硬度大于金屬鈉D．金屬鈣的硬度小于金屬鋇C[A．鎂離子的半徑比鋁離子大且所帶電荷數(shù)少，所以金屬鎂的金屬鍵比金屬鋁弱，熔點和硬度都小，A錯誤；B．從Li到Cs，原子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷數(shù)相同，金屬鍵逐漸減弱，熔點和硬度都逐漸減小，B錯誤；C．因離子的半徑小而所帶電荷數(shù)多，故金屬鋁的金屬鍵比金屬鈉強，所以金屬鋁的熔點和硬度比金屬鈉都大，C正確；D．鈣離子的半徑比鋇離子小而所帶電荷數(shù)相同，則金屬鈣的金屬鍵比金屬鋇強，所以金屬鈣的熔點和硬度比金屬鋇都大，D錯誤；故選C。]3．下列對各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點：Li＜Na＜K B．熔沸點：Al＞MgC．密度：Na＞Mg＞Al D．硬度：Mg＜KB[Li、Na、K，金屬鍵減弱，熔點降低，A項錯誤；Na、Mg、Al，密度逐漸增大，C項錯誤；Mg的半徑小于K，外圍電子數(shù)Mg的多于K，Mg的金屬鍵強于K的，硬度Mg＞K，因此D項錯誤。]1．某新型“防盜玻璃”為多層結(jié)構(gòu)，每層中間嵌有極細(xì)的金屬線。當(dāng)玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立即報警，“防盜玻璃”能報警是利用了金屬的()A．延展性 B．導(dǎo)電性C．彈性 D．導(dǎo)熱性B[當(dāng)玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立即報警，說明當(dāng)玻璃被擊碎時，形成閉合回路，利用了金屬的導(dǎo)電性，故選B。]2．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是()A．金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與金屬活潑性有關(guān)B．金屬鍵既無飽和性又無方向性C．含金屬離子的晶體一定含陰離子D．金屬單質(zhì)的熔點總是高于分子晶體B[金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與金屬鍵有關(guān)，與金屬活潑性無關(guān)；金屬晶體含金屬離子但無陰離子；金屬單質(zhì)汞、堿金屬的熔點較低，低于許多分子晶體。]3．下列敘述正確的是()A．金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬原子之間有較強的作用B．通常情況下，金屬中的自由電子會發(fā)生定向運動而形成電流C．金屬是借助自由電子的運動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D．金屬原子的外圍電子容易脫離原子核的束縛在所形成的金屬陽離子之間“自由”運動，即成為自由電子D[金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，故A項不正確；金屬中的自由電子要在外加電場作用下才能發(fā)生定向運動形成電流，故B項不正確；金屬是通過自由電子碰撞金屬陽離子將能量進(jìn)行傳遞的，故C項不正確。]學(xué)生用書第41頁4．工業(yè)上生產(chǎn)Na、Ca、Mg都是電解其熔融態(tài)的氯化物，但鉀不能用電解熔融KCl的方法制得，因為金屬鉀易熔于熔融態(tài)的KCl中而產(chǎn)生危險，難以得到鉀，且降低電解效率。現(xiàn)在生產(chǎn)金屬鉀是用金屬鈉和熔化的KCl反應(yīng)來制取，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：熔點/℃沸點/℃密度/(g·cm－3)Na97．88830．97K63．77740．86NaCl80114132．165KCl7701500(升華)1．984工業(yè)上生產(chǎn)金屬鉀的化學(xué)方程式和條件是(1)工業(yè)上制金屬鉀主要應(yīng)用什么原理使反應(yīng)變?yōu)楝F(xiàn)實？(2)工業(yè)上制金屬鉀時主要運用了上表所列的哪些物理常數(shù)，并說明原因。答案：(1)應(yīng)用平衡移動原理，鉀蒸氣逸出，使生成物濃度減小，平衡不斷向右移動，從而獲得金屬鉀。(2)根據(jù)鉀、鈉、氯化鉀、氯化鈉的熔點和沸點數(shù)據(jù)知，工業(yè)上生產(chǎn)鉀時溫度是關(guān)鍵，850℃時NaCl、KCl、Na5．物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，下面列出了金屬的幾種性質(zhì)：①導(dǎo)熱性、②導(dǎo)電性、③還原性、④延展性、⑤具有金屬光澤。請在下面金屬用途后的橫線上填上金屬主要性質(zhì)對應(yīng)的序號。(每空限選一個)(1)用鋁錠制成包裝用的鋁箔________。(2)用鋁制成的高壓鋁鍋________。(3)用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀________。(4)電信業(yè)中大量使用的銅絲、金屬電纜________。解析：(1)用鋁錠制成包裝用的鋁箔利用了鋁的延展性。(2)用鋁制成的高壓鋁鍋利用了鋁的導(dǎo)熱性。(3)用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀利用了鐵的還原性。(4)用銅絲、金屬做電纜利用了金屬的導(dǎo)電性。答案：(1)④(2)①(3)③(4)②課時精練(八)金屬鍵與金屬特性(本欄目內(nèi)容在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是()A．金屬鍵越強，則該金屬的熔點越高B．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C．金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D．金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成與金屬鍵有關(guān)B[金屬鍵越強，則該金屬的熔點越高。金屬鍵中的電子屬于整塊金屬。金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間與自由電子之間的靜電排斥作用。金屬的性質(zhì)及固體形成與金屬鍵的強弱密切相關(guān)。]2．下列有關(guān)金屬元素的特征敘述正確的是()A．金屬元素的原子具有還原性，離子只有氧化性，金屬單質(zhì)都具有延展性B．金屬的延展性與金屬鍵沒有方向性有關(guān)C．溫度越高，金屬導(dǎo)電性越好D．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體B[A項，變價金屬低價態(tài)的金屬陽離子既有氧化性又有還原性，液態(tài)的金屬沒有延展性，不正確。C項，金屬溫度越高，金屬離子運動加劇，阻礙自由電子的運動，所以金屬的導(dǎo)電性差，不正確。D項，Hg在常溫下為液態(tài)，不正確。]3．金屬具有延展性的原因是()A．金屬原子半徑都較大，外圍電子較小B．金屬受外力作用變形時，金屬陽離子與自由電子間仍保持較強烈作用C．自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量D．金屬中大量自由電子受外力作用時，運動速度加快B[金屬的構(gòu)成微粒為金屬離子和自由電子，金屬中存在金屬鍵，當(dāng)金屬受到外力作用時，金屬各原子之間就會發(fā)生相對滑動，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，滑動以后，各層之間仍保持著這種相互作用，在外力作用下，金屬雖然發(fā)生了形變，但金屬鍵不被破壞，與原子半徑、電子的運動速度以及能量的傳遞無關(guān)，故選B。]4．下列性質(zhì)中，適合于某種金屬晶體的是()A．熔點為1070℃B．能溶于CS2，熔點為112．8℃，沸點為444．C．熔點為97．81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0．97g·cm－D．熔點為10．31℃C[金屬鈉符合C項要求，熔點高的金屬一般不溶于水，A錯誤；金屬不溶于CS2，B錯誤；金屬均是電的良導(dǎo)體，D錯誤。]5．下列金屬中金屬離子與自由電子間的作用最強的是()A．NaB．MgC．AlD．KC[影響金屬鍵強弱的主要因素為金屬元素的原子半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目等。一般而言，金屬元素的原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵就越強，金屬離子與自由電子間的作用就越強。Na、Mg、Al均位于第3周期，原子半徑逐漸減小，外圍電子數(shù)目逐漸增多，所以金屬鍵逐漸增強，其中Al的金屬鍵最強，Na的金屬鍵最弱，而K和Na位于同一主族，且K的半徑比Na大，故K的金屬鍵比Na弱。][能力提升練]6．有兩種金屬A和B，已知A、B在常溫下均為固態(tài)，且A、B屬于質(zhì)軟的輕金屬，由A、B熔合而成的合金不可能具有的性質(zhì)是()A．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性比純A或B金屬強B．常溫下為液態(tài)C．硬度較大，可制造飛機(jī)D．有固定的熔點和沸點D[兩種金屬形成的合金為混合物，通常無固定組成，因此，其熔、沸點通常不固定。合金的熔點比組成它的金屬單質(zhì)低，如Na、K常溫下為固體，而NaK合金在常溫下為液態(tài)。輕金屬MgAl合金的硬度比Mg、Al高。]7．金屬鉀、銅的部分結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的數(shù)據(jù)如下表所示，則下列說法錯誤的是()金屬KCu原子外圍電子排布4s13d104s1原子半徑/pm255128原子化熱/(kJ·mol－1)90．0339．3熔點/℃63．41083A．單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目：K<CuB．金屬鍵強弱順序為K<CuC．金屬的硬度大小順序為K<CuD．兩者