《2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 第1課時(shí) 金屬鍵與金屬特性學(xué)案 蘇教版選修3.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 第1課時(shí) 金屬鍵與金屬特性學(xué)案 蘇教版選修3.docx（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第1課時(shí)　金屬鍵與金屬特性 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　認(rèn)識金屬鍵，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理特性，會正確分析金屬鍵的強(qiáng)弱。 一　金屬鍵的概念 1．鈉原子、氯原子能夠形成三種不同類別的物質(zhì)： (1)化合物是NaCl，其化學(xué)鍵類型是離子鍵。 (2)非金屬單質(zhì)是Cl2，其化學(xué)鍵類型是共價(jià)鍵。 (3)金屬單質(zhì)是Na，根據(jù)金屬單質(zhì)能夠?qū)щ?，推測金屬單質(zhì)鈉中存在的結(jié)構(gòu)微粒是Na＋和自由電子。 2．由以上分析，引伸并討論金屬鍵的有關(guān)概念： (1)金屬鍵是指金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 (2)金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子。 (3)金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。 [歸納總結(jié)] 1．金屬鍵的實(shí)質(zhì)：金屬陽離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 2．金屬鍵的特征：沒有飽和性和方向性。 [活學(xué)活用] 1．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬鍵沒有飽和性和方向性 B．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用 C．金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬 D．金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān) 答案　B 解析　金屬原子脫落下來的價(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，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也包括金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的性質(zhì)及金屬固體的形成都與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān)。 2．下列物質(zhì)中含有陽離子的單質(zhì)是(　　) A．氯化鈉B．金剛石 C．金屬鋁D．氯氣 答案　C 解析　選項(xiàng)A、C中含有陽離子，但氯化鈉是離子化合物，故選項(xiàng)C正確，A不正確；選項(xiàng)B、D中不含有陽離子，故不正確。 理解感悟　某物質(zhì)有陽離子，但不一定有陰離子；而有陰離子時(shí)，則一定有陽離子。 二　金屬的物理性質(zhì) 1．觀察下圖，用金屬鍵理論解釋金屬晶體的下列物理性質(zhì) (1)金屬具有良好的導(dǎo)電性 金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向移動。 (2)金屬具有良好的導(dǎo)熱性 金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運(yùn)動時(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)金屬具有良好的延展性 金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，金屬原子間發(fā)生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會斷裂，故金屬具有良好的延展性。 2．金屬鍵的強(qiáng)弱影響金屬的硬度、熔沸點(diǎn) (1)金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬的原子化熱來衡量。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。 (2)填寫下表空格： 金屬 Na Mg Al Cr 原子外圍電子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1 原子半徑/pm 186 160 143.1 124.9 原子化熱/kJmol－1 108.4 146.4 326.4 397.5 熔點(diǎn)/℃ 97.5 650 660 1900 觀察分析上表，回答下列問題。 ①影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素有哪些？ 答案　影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素有金屬的原子半徑、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，金屬鍵越強(qiáng)。 ②金屬的熔沸點(diǎn)、硬度與金屬鍵強(qiáng)弱的關(guān)系如何？ 答案　金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度一般也越大。 [歸納總結(jié)] 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(或陽離子半徑)越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目(或陽離子所帶電荷)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 [活學(xué)活用] 3．下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(　　) A．常溫下，金屬單質(zhì)都是銀白色的固體 B．金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，在一定外力作用下，不因形變而消失 C．鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀 D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好 答案　B 解析　常溫下，Hg為液態(tài)，銅為紅色，金為黃色，A錯(cuò)；因?yàn)榻饘冁I無方向性，故金屬鍵在一定強(qiáng)度范圍內(nèi)不因形變而消失，B正確；鈣的金屬鍵強(qiáng)于鉀，故熔、沸點(diǎn)高于鉀，C錯(cuò)；溫度升高，金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯(cuò)。 4．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(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)弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小相關(guān)。由此判斷下列說法正確的是(　　) A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁 B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的 C．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉 D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣 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，熔、沸點(diǎn)和硬度都??；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??；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)，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；因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、沸點(diǎn)和硬度都大。 金屬鍵的形成 當(dāng)堂檢測 1．下列有關(guān)金屬元素的特性，敘述正確的是(　　) A．金屬元素的原子具有還原性，離子只具有還原性 B．金屬元素在化合物中一般顯正價(jià) C．金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同 D．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為金屬晶體 答案　B 解析　變價(jià)金屬的中間價(jià)態(tài)離子既有還原性又有氧化性，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬元素在化合物中一般顯正價(jià)，所以B項(xiàng)正確；同種金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)可以相同，也可以不同，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；汞在常溫下為液體，此時(shí)不屬于晶體，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．下列關(guān)于金屬鍵的敘述中，不正確的是(　　) A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的強(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離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性 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 答案　B 3．下面有關(guān)金屬的敘述正確的是(　　) A．金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬離子之間有較強(qiáng)的作用 B．通常情況下，金屬中的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流 C．金屬是借助金屬離子的運(yùn)動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分 D．金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低 答案　D 解析　金屬受外力作用時(shí)變形而不易折斷是因?yàn)榻饘倬w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(xiàng)不正確；自由電子要在外加電場作用下才能發(fā)生定向移動形成電流，故B項(xiàng)不正確；金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子在熱的作用下與金屬原(離)子頻繁碰撞將能量進(jìn)行傳遞，故C項(xiàng)不正確。 4．物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論推出：金屬鍵越強(qiáng)，其金屬的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高。且研究表明，一般來說金屬離子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)，由此判斷下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．鎂的硬度大于鋁B．鎂的熔、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 解析　根據(jù)題目所給信息，鎂和鋁的電子層數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)Al>Mg，離子半徑Al3＋Mg2＋，金屬鍵Mg>Ca，鎂的熔、沸點(diǎn)高于鈣，所以B正確；用以上比較方法可推出：價(jià)電子數(shù)Mg>K，離子半徑Mg2＋K，鎂的硬度大于鉀，所以C正確；鈣和鉀元素位于同一周期，價(jià)電子數(shù)Ca>K，離子半徑K＋>Ca2＋，金屬鍵Ca>K，鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀，所以D正確。 5．(1)金屬導(dǎo)電靠________，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電靠________，金屬導(dǎo)電能力隨溫度升高而________，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力隨溫度升高而________。 (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。一般說來，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　減弱　增強(qiáng) (2)金屬原子半徑大小　價(jià)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的作用下定向移動，且導(dǎo)電能力隨溫度升高而減弱，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程實(shí)際上是陰、陽離子定向移動的過程。導(dǎo)電能力隨溫度升高而增強(qiáng)。(2)金屬鍵與金屬原子的半徑、價(jià)電子數(shù)目有關(guān)，一般情況下，金屬原子半徑越小，價(jià)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。 40分鐘課時(shí)作業(yè) [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、金屬鍵的概念 1．金屬鍵的形成是因?yàn)榻饘倬w中主要存在(　　) A．金屬離子之間的相互作用 B．金屬原子之間的作用 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．下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬單質(zhì)或合金在固態(tài)或液態(tài)時(shí)都能導(dǎo)電 B．金屬晶體中的自由電子屬整個(gè)晶體共有 C．晶體中只要存在陽離子，則一定有陰離子 D．金屬鎂比金屬鈉的熔點(diǎn)高，是因?yàn)榻饘冁V中的金屬鍵強(qiáng) 答案　C 二、金屬的物理特性 3．金屬的下列性質(zhì)中，不能用晶體結(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　D 解析　金屬的晶體結(jié)構(gòu)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作用下可發(fā)生定向移動 C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 答案　B 解析　電子是屬于整個(gè)晶體的，在外加電場作用下，發(fā)生了定向移動從而導(dǎo)電，故B項(xiàng)正確；有的金屬中金屬鍵較強(qiáng)，但依然導(dǎo)電，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)電是靠自由電子的定向移動，而不是金屬陽離子發(fā)生定向移動，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)電是物理變化，而不是失去電子的化學(xué)變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 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、導(dǎo)熱、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滑動，但金屬陽離子與自由電子形成的化學(xué)鍵沒有被破壞，故金屬陽離子與自由電子間仍保持較強(qiáng)烈作用。 6．在金屬晶體中，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。 三、由金屬鍵的強(qiáng)弱比較判斷金屬的熔、沸點(diǎn) 7．下列晶體中，金屬陽離子與自由電子間的作用最強(qiáng)的是(　　) A．NaB．MgC．AlD．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)，其中鋁的金屬鍵最強(qiáng)，鈉的金屬鍵最弱，而K和Na位于同一主族，且K的半徑比Na大，故鉀的金屬鍵比鈉弱。 8．在金屬晶體中，如果金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力就越大，金屬的熔、沸點(diǎn)就越高。則下列各組金屬熔、沸點(diǎn)的高低順序，排列正確的是(　　) A．Mg＞Al＞CaB．Al＞Na＞Li C．Al＞Mg＞CaD．Mg＞Ba＞Al 答案　C 解析　陽離子電荷數(shù)：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，陽離子半徑：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，故C正確。 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．①②③B．②①③C．③②①D．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。 [能力提升] 10．兩種金屬A和B，已知A、B常溫下為固態(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)有(　　) A．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性較純A或純B金屬強(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) 答案　D 解析　合金為混合物，通常無固定組成，因此熔、沸點(diǎn)通常不固定；金屬形成合金的熔點(diǎn)比各組成合金的金屬單質(zhì)低，如Na、K常溫下為固體，而Na—K合金常溫下為液態(tài)，輕金屬M(fèi)g—Al合金的硬度比Mg、Al高。 11．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)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)差異來制取金屬鉀。 12．下列關(guān)于金屬元素特征的敘述正確的是________。 ①金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性?、诮饘僭卦诨衔镏幸话泔@正價(jià)　③金屬性越強(qiáng)的元素相應(yīng)的離子氧化性越弱?、芙饘僭刂挥薪饘傩裕瑳]有非金屬性?、輧r(jià)電子數(shù)越多，金屬性越強(qiáng)?、揠x子化合物中一定含有金屬元素?、咪@鹽都只含有非金屬元素，一定不含有金屬元素 答案?、冖? 解析　有些金屬離子有還原性，如Fe2＋，①錯(cuò)；金屬元素在化合物中一般顯正價(jià)，金屬原子越容易失去電子，其對應(yīng)的離子(如Fe對應(yīng)Fe2＋)就越難得到電子，即氧化性越弱，②、③正確；位于硼—砹分界線附近的元素有金屬性也有非金屬性，④錯(cuò)；Al的價(jià)電子數(shù)比Na多但Na的金屬性比Al強(qiáng)，NH4Cl等離子化合物中不含有金屬元素，(NH4)2Fe(SO4)2、(NH4)2Cr2O7等銨鹽中含有金屬元素，⑤、⑥、⑦錯(cuò)。 [拓展探究] 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 1009974612717 密度/gcm－3 金鉛銀銅鐵鋅鋁 19.311.310.58.927.867.142.7 熔點(diǎn)/℃ 鎢鐵銅金銀鋁錫 3410153510831064962660232 硬度(以金剛石為10) 鉻　鐵　　銀　　　銅　　　金　　　鋁　　鉛 9　4～52.5～4　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)上述物理性質(zhì)中與自由電子關(guān)系最為密切的是____________________________。 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)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讀題，充分利用題中所給信息進(jìn)行比較解題。