2018-2019版高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 金屬鍵 金屬晶體 第1課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第一單元　金屬鍵　金屬晶體 第1課時(shí)　金屬鍵與金屬特性 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　認(rèn)識(shí)金屬鍵，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理特性，會(huì)正確分析金屬鍵的強(qiáng)弱。 一、金屬鍵 1．概念：指金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 2．成鍵微粒：是金屬陽(yáng)離子和自由電子。 3．特征：沒(méi)有方向性和飽和性。 4．存在：存在于金屬單質(zhì)和合金中。 金屬鍵的實(shí)質(zhì)：金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 例1　下列關(guān)于金屬鍵的敘述中，不正確的是(　　) A．金屬元素在化合物中一定顯正價(jià) B．金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性 C．金屬鍵是金屬原子和自由電子間的相互作用 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) 答案　C 解析　金屬元素原子的最外層電子數(shù)一般較少，原子核對(duì)電子的吸引能力較小，易失去電子顯正價(jià)，A正確；金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，自由電子為整個(gè)金屬的所有陽(yáng)離子所共有，所以金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，所以構(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)，B、D正確，C錯(cuò)誤。 例2　下列物質(zhì)中只含有陽(yáng)離子的物質(zhì)是(　　) A．氯化鈉 B．金剛石 C．金屬鋁 D．氯氣 答案　C 解析　氯化鈉是離子化合物，既含陽(yáng)離子又含陰離子；金屬鋁中含有陽(yáng)離子和自由電子；金剛石由原子組成，氯氣由分子組成，都不含陽(yáng)離子，故C正確。 理解感悟 某物質(zhì)有陽(yáng)離子，但不一定有陰離子；而有陰離子時(shí)，則一定有陽(yáng)離子。 二、金屬的物理性質(zhì) 1．金屬晶體物理特性分析 (1)良好的延展性：金屬鍵沒(méi)有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而不會(huì)破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會(huì)斷裂，故金屬晶體具有良好的延展性。 (2)良好的導(dǎo)電性：金屬晶體中的自由電子可以在外加電場(chǎng)作用下發(fā)生定向移動(dòng)。 (3)金屬的導(dǎo)熱性：是自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使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。 2．金屬鍵的強(qiáng)弱影響金屬晶體的硬度和熔、沸點(diǎn) (1) 金屬的原子化熱：指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。金屬的原子化熱可以用來(lái)衡量金屬鍵的強(qiáng)弱。 (2)金屬晶體熔點(diǎn)的變化規(guī)律 ①金屬的原子化熱越大，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔點(diǎn)越高。如K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb。 ②金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫為液體，熔點(diǎn)很低(－38.9℃)，而鐵等金屬熔點(diǎn)很高(1535℃)。 (1)絕大多數(shù)金屬熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大；具有金屬光澤，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 (2)金屬元素的原子半徑(或陽(yáng)離子半徑)越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目(或陽(yáng)離子所帶電荷)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 例3　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(shí)，與金屬線相連的警報(bào)系統(tǒng)就會(huì)立即報(bào)警，“防盜玻璃”能報(bào)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 答案　B 解析　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(shí)，與金屬線相連的警報(bào)系統(tǒng)就會(huì)立即報(bào)警，說(shuō)明當(dāng)玻璃被擊碎時(shí)，形成閉合回路，利用了金屬的導(dǎo)電性，故選B。 例4　下列各組金屬熔、沸點(diǎn)的高低順序，排列正確的是(　　) A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞Li C．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al 答案　C 解析　陽(yáng)離子電荷數(shù)：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，陽(yáng)離子半徑：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)> r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，故C正確。 金屬鍵的形成 1．金屬鍵的形成是通過(guò)(　　) A．金屬原子與自由電子之間的相互作用 B．金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用 C．自由電子之間的相互作用 D．金屬離子之間的相互作用 答案　B 解析　金屬鍵的形成是通過(guò)金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用，故選B。 2．下列關(guān)于金屬晶體導(dǎo)電的敘述中，正確的是(　　) A．金屬晶體內(nèi)的電子在外加電場(chǎng)條件下可以發(fā)生自由移動(dòng) B．在外加電場(chǎng)作用下，金屬晶體內(nèi)的金屬陽(yáng)離子相對(duì)滑動(dòng) C．在外加電場(chǎng)作用下，自由電子在金屬晶體內(nèi)發(fā)生定向移動(dòng) D．溫度越高導(dǎo)電性越強(qiáng) 答案　C 解析　金屬導(dǎo)電的原理是：在外加電場(chǎng)作用下自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬的導(dǎo)電性與溫度成反比，即溫度越高，導(dǎo)電性越弱，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．下列性質(zhì)體現(xiàn)了金屬通性的是(　　) A．鐵能夠被磁鐵磁化 B．鋁在常溫下不溶于濃硝酸 C．銅有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性 D．鈉與水劇烈反應(yīng)放出氫氣 答案　C 解析　金屬通性指的是金屬的某些共有的性質(zhì)，如“不透明、有金屬光澤、有延展性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性”等。 4．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．鈉的硬度大于鋁 B．鋁的熔、沸點(diǎn)高于鈣 C．鎂的硬度大于鉀 D．鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀 答案　A 5．(1)金屬導(dǎo)電靠________，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電靠________。 (2)影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素有________、________、金屬晶體中金屬原子的堆積方式等。一般說(shuō)來(lái)，金屬鍵越強(qiáng)，則金屬的熔點(diǎn)________，硬度________。 答案　(1)自由電子　自由離子　 (2)金屬原子半徑大小　單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目　越高　越大 解析　(1)金屬能導(dǎo)電是金屬中的自由電子在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，且導(dǎo)電能力隨溫度升高而減弱，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程實(shí)際上是陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)的過(guò)程。 (2)金屬鍵與金屬原子的半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目有關(guān)，一般情況下，金屬原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，則金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　金屬鍵及其影響因素 1．金屬鍵的實(shí)質(zhì)是(　　) A．金屬離子之間的相互作用 B．金屬原子之間的相互作用 C．金屬離子與自由電子間的相互作用 D．金屬原子與自由電子間的相互作用 答案　C 解析　金屬鍵是金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 2．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性 B．金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬 C．金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān) D．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 答案　D 解析　金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性；金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬；金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，既包括金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也包括金屬陽(yáng)離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的性質(zhì)及固體的形成都與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān)。 題組二　金屬的物理特性 3．金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬鍵理論加以解釋的是(　　) A．易導(dǎo)電 B．易導(dǎo)熱 C．有延展性 D．易銹蝕 答案　D 解析　金屬鍵理論只能解釋金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、硬度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)，是否容易生銹是金屬的化學(xué)性質(zhì)，只能用金屬的原子結(jié)構(gòu)加以解釋。 4．金屬能導(dǎo)電的原因是(　　) A．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子與自由電子間的作用較弱 B．金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) C．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) D．金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子 答案　B 解析　根據(jù)電子氣理論，價(jià)電子是屬于整個(gè)晶體的，在外加電場(chǎng)作用下，發(fā)生定向移動(dòng)從而導(dǎo)電，B項(xiàng)正確。 5．金屬具有延展性的原因是(　　) A．金屬原子半徑都較大，價(jià)電子較少 B．金屬受外力作用變形時(shí)，金屬陽(yáng)離子與自由電子間仍保持較強(qiáng)烈作用 C．金屬中大量自由電子受外力作用時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度加快 D．自由電子受外力作用時(shí)能迅速傳遞能量 答案　B 解析　金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等，其原因都與遍布晶體的“自由電子”有關(guān)。金屬具有延展性是原子層相對(duì)滑動(dòng)，但金屬陽(yáng)離子與自由電子形成的化學(xué)鍵沒(méi)有被破壞，故金屬陽(yáng)離子與自由電子間仍保持較強(qiáng)烈作用。 6．在金屬中，自由電子與金屬離子或金屬原子的碰撞有能量傳遞，可以用此來(lái)解釋的金屬的物理性質(zhì)是(　　) A．延展性 B．導(dǎo)電性 C．導(dǎo)熱性 D．硬度 答案　C 解析　金屬晶體中，自由電子獲得能量后，在與金屬離子或金屬原子的碰撞過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了能量傳遞，把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域，體現(xiàn)了金屬的導(dǎo)熱性。 7．金屬具有的通性是(　　) ①具有良好的導(dǎo)電性?、诰哂辛己玫膶?dǎo)熱性　③具有延展性?、芏季哂休^高的熔點(diǎn)　⑤都是固體?、薅季哂泻艽蟮挠捕? A．①②③ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①③⑤ 答案　A 解析　金屬并不一定具有較高的熔點(diǎn)，如汞在常溫下是液態(tài)，鈉、鉀等的硬度都不大，所以④⑤⑥均錯(cuò)誤。 題組三　由金屬鍵的強(qiáng)弱比較判斷金屬的熔、沸點(diǎn) 8．下列晶體中，金屬陽(yáng)離子與自由電子間的作用最強(qiáng)的是(　　) A．Na B．Mg C．Al D．K 答案　C 解析　影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素有金屬原子的半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目等。一般而言，金屬原子的半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵就越強(qiáng)，金屬陽(yáng)離子與自由電子間的作用就越強(qiáng)。Na、Mg、Al均位于第3周期，原子半徑逐漸減小，價(jià)電子數(shù)目逐漸增多，所以金屬鍵逐漸增強(qiáng)，其中Al的金屬鍵最強(qiáng)，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的金屬鍵比鈉弱。 9．鋁鈉合金有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有三種晶體：①鋁、②鈉、③鋁鈉合金，它們的熔點(diǎn)從低到高的順序是(　　) A．①②③ B．②①③ C．③②① D．③①② 答案　C 解析　三種晶體中，一般合金的熔點(diǎn)低于各組成金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)，而鋁與鈉比較，鈉的熔、沸點(diǎn)較低，故答案為C。 10．要使金屬熔化必須破壞其中的金屬鍵，而原子化熱是比較金屬鍵強(qiáng)弱的依據(jù)之一。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁 B．金屬鎂的熔點(diǎn)低于金屬鈣 C．金屬鎂的原子化熱大于金屬鈉的原子化熱 D．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的 答案　C 解析　鎂離子比鋁離子的半徑大而所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，硬度?。灰蜴V離子的半徑小而所帶電荷相同，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)和沸點(diǎn)高；因鎂離子的半徑小而所帶電荷多，使金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng)，原子化熱比鈉大；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、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減小。 [綜合強(qiáng)化] 11．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(qǐng)?jiān)谙旅娼饘儆猛竞蟮臋M線上填上金屬主要性質(zhì)對(duì)應(yīng)的序號(hào)。(每空限選一個(gè)) (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________。 答案　(1)④　(2)①　(3)③　(4)② 解析　(1)用鋁箔做包裝品材料利用了鋁的延展性，故答案為④。 (2)用鋁制成的高壓鋁鍋利用了鋁的導(dǎo)熱性，故答案為①。 (3)用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀利用了鐵的還原性，故答案為③。 (4)用銅絲、金屬做電纜利用了金屬的導(dǎo)電性，故答案為②。 12．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?yàn)榻饘兮浺兹苡谌廴趹B(tài)的KCl中而產(chǎn)生危險(xiǎn)，難以得到鉀，且降低電解效率?，F(xiàn)在生產(chǎn)金屬鉀是用金屬鈉和熔化的KCl反應(yīng)來(lái)制取，有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃) 密度(gcm－3) Na 97.8 883 0.97 K 63.7 774 0.86 NaCl 801 1413 2.165 KCl 770 1500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 KCl＋NaNaCl＋K (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(shí)？ (2)工業(yè)上制金屬鉀時(shí)主要運(yùn)用了上表所列的哪些物理常數(shù)，并說(shuō)明原因。 答案　(1)應(yīng)用平衡移動(dòng)原理，鉀蒸氣逸出，使生成物濃度減小，平衡不斷向右移動(dòng)，從而獲得金屬鉀。 (2)運(yùn)用鉀、鈉、氯化鉀、氯化鈉的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)。工業(yè)上生產(chǎn)鉀時(shí)溫度是關(guān)鍵，850℃時(shí)NaCl、KCl、Na皆為熔融狀態(tài)，而鉀為蒸氣，所以利用了鉀、鈉、氯化鈉、氯化鉀的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)差異來(lái)制取金屬鉀。 13．根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和下表所提供的信息，分析并回答下列問(wèn)題。 物理性質(zhì) 物理性質(zhì)比較 導(dǎo)電性(以銀為100) 銀 銅 金 鋁 鋅 鐵 100 99 74 61 27 17 密度/gcm－3 金 鉛 銀 銅 鐵 鋅 鋁 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 熔點(diǎn)/℃ 鎢 鐵 銅 金 銀 鋁 錫 3410 1535 1083 1064 962 660 232 硬度(以金剛石為10) 鉻　　　　　　　　　　　　　　 鐵 銀 銅 金 鋁 鉛 9 4～5 2.5～4 2.5～3　 2.5～3 2～2.9　 1.5 (1)為什么菜刀、錘子等通常用鐵制而不用鉛制？ (2)銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么導(dǎo)線一般用銅制而不用銀制？ (3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？ (4)上述哪種物理性質(zhì)與自由電子關(guān)系最為密切？ 答案　(1)因?yàn)殍F的硬度比鉛大，且鉛有毒，故常用鐵而不用鉛制作菜刀、錘子等。 (2)銀和銅的導(dǎo)電性相近，但銀比銅貴得多，且電線用量大，所以用銅不用銀。 (3)因?yàn)殒u的熔點(diǎn)很高(3410℃)，而錫的熔點(diǎn)(232℃)太低，通電時(shí)錫就熔化了，所以用鎢絲而不用錫絲制燈泡的燈絲。 (4)導(dǎo)電性。 解析　在確定金屬的用途時(shí)，要考慮其硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性等多種性質(zhì)，有時(shí)還要考慮價(jià)格、資源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。正確解答本題還要會(huì)讀題，充分利用題中所給信息進(jìn)行比較解題。