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(shí)） 學(xué)案

第一單元金屬鍵金屬晶體第1課時(shí)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(shí)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(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：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(qiáng)弱的因素金屬元素原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)。6．金屬鍵的強(qiáng)弱對(duì)金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響金屬硬度的大小、熔沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大?！炯磳W(xué)即練】1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)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(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(√)(2)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，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(qiáng)烈的相互作用，故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性(√)(4)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)(√)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(chǎng)作用下發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。(2)金屬的導(dǎo)熱性：是自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；各層金屬原子之間仍然保持金屬鍵的作用，因此，在一定強(qiáng)度的外力作用下，金屬可以發(fā)生形變。學(xué)生用書第39頁(yè)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(shí)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(diǎn)/℃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(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高?！炯磳W(xué)即練】2．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)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?yàn)樽杂呻娮釉谑軣岷?，加快了運(yùn)動(dòng)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?yàn)榻饘倬w中的原子層可以滑動(dòng)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(gè)特定的金屬陽(yáng)離子？提示：自由電子不專屬于某個(gè)特定的金屬陽(yáng)離子，也就是每個(gè)金屬陽(yáng)離子均可享有所有的自由電子，但都不能獨(dú)占某個(gè)或某幾個(gè)自由電子，電子在整塊金屬中自由運(yùn)動(dòng)。2．晶體中有陽(yáng)離子，一定有陰離子嗎？有陰離子，一定有陽(yáng)離子嗎？提示：有陽(yáng)離子，不一定有陰離子，如金屬晶體，只有陽(yáng)離子，無(wú)陰離子；但有陰離子則一定有陽(yáng)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(qiáng)烈相互作用，和共價(jià)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(qiáng)烈的相互作用，自由電子為整個(gè)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(chǎng)作用下的定向移動(dòng)，是物理變化；電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)質(zhì)是電解過程，為化學(xué)變化；液體靠對(duì)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(qiáng)？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(qiáng)。學(xué)生用書第40頁(yè)金屬鍵對(duì)金屬性質(zhì)的影響金屬的硬度和熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)與金屬鍵的強(qiáng)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(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(qiáng)。1．下列生活中的問題，不能用金屬鍵理論知識(shí)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(yáng)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(diǎn)的高低和硬度的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)。由此判斷下列說法正確的是()A．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁B．堿金屬的熔點(diǎn)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(diǎn)和硬度都小，A錯(cuò)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(diǎn)和硬度都逐漸減小，B錯(cuò)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(qiáng)，所以金屬鋁的熔點(diǎn)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(qiáng)，所以金屬鈣的熔點(diǎn)和硬度比金屬鋇都大，D錯(cuò)誤；故選C。]3．下列對(duì)各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點(diǎn)：Li＜Na＜K B．熔沸點(diǎn)：Al＞MgC．密度：Na＞Mg＞Al D．硬度：Mg＜KB[Li、Na、K，金屬鍵減弱，熔點(diǎn)降低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Na、Mg、Al，密度逐漸增大，C項(xiàng)錯(cuò)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(qiáng)于K的，硬度Mg＞K，因此D項(xiàng)錯(cuò)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(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B[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。]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(wú)飽和性又無(wú)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(diǎn)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(wú)關(guān)；金屬晶體含金屬離子但無(wú)陰離子；金屬單質(zhì)汞、堿金屬的熔點(diǎn)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(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬原子之間有較強(qiáng)的作用B．通常情況下，金屬中的自由電子會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)而形成電流C．金屬是借助自由電子的運(yùn)動(dòng)，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(yáng)離子之間“自由”運(yùn)動(dòng)，即成為自由電子D[金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷是因?yàn)榻饘倬w中各原子層會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞剑蔄項(xiàng)不正確；金屬中的自由電子要在外加電場(chǎng)作用下才能發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)形成電流，故B項(xiàng)不正確；金屬是通過自由電子碰撞金屬陽(yáng)離子將能量進(jìn)行傳遞的，故C項(xiàng)不正確。]學(xué)生用書第41頁(yè)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?yàn)榻饘兮浺兹塾谌廴趹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)來制取，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃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(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)根據(jù)鉀、鈉、氯化鉀、氯化鈉的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)知，工業(yè)上生產(chǎn)鉀時(shí)溫度是關(guān)鍵，850℃時(shí)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(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________。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(shí)精練(八)金屬鍵與金屬特性(本欄目?jī)?nèi)容在學(xué)生用書中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是()A．金屬鍵越強(qiáng)，則該金屬的熔點(diǎn)越高B．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(qiáng)，則該金屬的熔點(diǎn)越高。金屬鍵中的電子屬于整塊金屬。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，也存在金屬陽(yáng)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(qiáng)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(xiàng)，變價(jià)金屬低價(jià)態(tài)的金屬陽(yáng)離子既有氧化性又有還原性，液態(tài)的金屬?zèng)]有延展性，不正確。C項(xiàng)，金屬溫度越高，金屬離子運(yùn)動(dòng)加劇，阻礙自由電子的運(yùn)動(dòng)，所以金屬的導(dǎo)電性差，不正確。D項(xiàng)，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(shí)，金屬陽(yáng)離子與自由電子間仍保持較強(qiáng)烈作用C．自由電子受外力作用時(shí)能迅速傳遞能量D．金屬中大量自由電子受外力作用時(shí)，運(yùn)動(dòng)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(shí)，金屬各原子之間就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，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(dòng)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(yùn)動(dòng)速度以及能量的傳遞無(wú)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(diǎn)為1070℃B．能溶于CS2，熔點(diǎn)為112．8℃，沸點(diǎn)為444．C．熔點(diǎn)為97．81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0．97g·cm－D．熔點(diǎn)為10．31℃C[金屬鈉符合C項(xiàng)要求，熔點(diǎn)高的金屬一般不溶于水，A錯(cuò)誤；金屬不溶于CS2，B錯(cuò)誤；金屬均是電的良導(dǎo)體，D錯(cuò)誤。]5．下列金屬中金屬離子與自由電子間的作用最強(qiáng)的是()A．NaB．MgC．AlD．KC[影響金屬鍵強(qiáng)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(qiáng)，金屬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，外圍電子數(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?gòu)?qiáng)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(diǎn)和沸點(diǎn)D[兩種金屬形成的合金為混合物，通常無(wú)固定組成，因此，其熔、沸點(diǎn)通常不固定。合金的熔點(diǎn)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M(fèi)gAl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(cuò)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(diǎn)/℃63．41083A．單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目：K<CuB．金屬鍵強(qiáng)弱順序?yàn)镵<CuC．金屬的硬度大小順序?yàn)镵<CuD．兩者