同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第1单元+金属键金属晶体和答案

1、2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题 3+第 1 单元 +金属键 金属晶体和答案第一单元 金属键 金属晶体目标与素养： 1.明白金属键的含义, 知道金属键的本质；熟悉金属键与金属物理性质的关系,明白金属晶体的共性；宏观辨识与微观探析 2.能列举金属晶体的积累模型,并能运用积累模型来描述和说明金属晶体的结构特点；证据推理与模型认知 3.通过金属键理论的研讨, 培育终身学习的意识和严谨求实的科学态度；科学态度与社会责任 一、金属键与金属特性 1金属键 1概念：金属离子与自由电子之间剧烈的相互作用；2金属键成键微粒：金属阳离子和自由电子；3成键条件：金属单质或合金；4影响金属键强弱

2、的因素 金属元素原子半径越小,单位体积内自由移动电子数目越多,金属键越强；5金属键的强弱对金属单质物理性质的影响 金属硬度的大小、熔沸点的高低与金属键的强弱有关；金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高,硬度越大；2金属特性特性说明从导电性在外电场作用下,自由电子在金属内部发生定向移动,形成电流导热性通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域,而使整块金属达到同样的温度- 1 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题 3+第 1 单元 +金属键 金属晶体和答案由于金属键无方向性, 在外力作用下, 金属原子之间发生相对滑动 延展性 时,各层金属原子之间仍保持金属

3、键的作用3.金属的原子化热 1金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量；金属的原子化热是指 1 mol 金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸取的能量；2意义：衡量金属键的强弱；金属的原子化热数值越大,金属键越强；二、金属晶体 1存在 通常条件下,大多数金属单质及其合金也是晶体；在金属晶体中,金属原子 犹如半径相等的小球一样,彼此相切、紧密积累成晶体；2组成单元 晶胞 能够反映晶体结构特点的基本重复单位；金属晶体是金属晶胞在空间连续重 复延长而形成的；3金属晶体的常见积累方式 1金属原子在二维平面中放置的两种方式 金属晶体中的原子可看成直径相等的球体；把它们放置在平面上 即二维空间 里可有两种

4、方式 非密置层和密置层 如下图所示 ；a非密置层 b密置层 晶体中一个原子四周距离相等且最近的原子的数目叫配位数；分析上图,非密置层的配位数是4,密置层的配位数是6；密置层放置平面的利用率比非密置层的要高；2金属原子在三维空间中的积累方式和模型金属晶体可看作是金属原子在三维空间一层一层地 中积累而成；其积累方式有以下四种；这四种积累方式又可以依据每一层中金属原子的二维放置方式不同分为两类：非密置层的积累包括简洁立方积累和体心立方积累,密置层积累 包括六方积累和面心立方积累；填写下表：- 2 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题 3+第 1 单元 +金属键 金属晶

5、体和答案积累模型 接受这种积累的典型代表 晶胞简洁立方积累 Po钋 非密置层体心立方积累 Na、K、Cr 六方立方积累 Mg、Zn、Ti 密置层面心积累 Cu、Ag、Au 4.平行六面体晶胞中微粒数目的运算1晶胞的顶点原子是 8 个晶胞共用；2晶胞棱上的原子是 4 个晶胞共用；3晶胞面上的原子是 2 个晶胞共用；如金属铜的一个晶胞 如下列图 均摊到的原子数为 4；铜晶胞5.合金的组成和性质1合金：一种金属与另一种或几种金属或非金属 的融合体；2合金的性能：通常多数合金的熔点比它的成分金属的熔点要低,而强度和 硬度比它的成分金属要大；微点拨： 由于金属键没有饱和性和方向性,金属原子能从各个方向相

6、互靠近,彼此相切,紧密积累成晶体,密积累能充分利用空间,使晶体能量降低；- 3 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题 3+第 1 单元 +金属键 金属晶体和答案1判定正误 正确的打“ ” ,错误的打“ ” 1金属晶体的熔点均较高； 2金属的导电性与导热性均与自由电子有关； 3金属受外力作用变形后仍保持金属键的作用； 4金属键没有方向性和饱和性； 5金属中的自由电子来源于金属原子的部分或全部电子； 答案 123452如下列图为金属原子在二维空间里放置的两种方式,以下说法中正确选项 6 A图 a为非密置层,配位数为B图 b为密置层,配位数为 4 C图 a在三维空间里

7、积累可得六方积累和面心立方积累D图 b在三维空间里积累仅得简洁立方积累C 金属原子在二维空间里有两种排列方式,一种是密置层排列,一种是非密置层排列；密置层排列的空间利用率高,原子的配位数为 6,非密置层的配位数较密置层小,为 4；由此可知,图中 a为密置层, b为非密置层；密置层在三维空间积累可得到六方积累和面心立方积累两种积累模型,非密置层在三维空间堆积可得简洁立方积累和体心立方积累两种积累模型；所以,只有 C 选项正确； 3如下列图的甲、乙、丙三种晶体：试写出：1甲晶体的化学式 X 为阳离子 _；2乙晶体中 A、B、C 三种粒子的个数比 _；3丙晶体中每个 D 四周结合 E 的个数 _；-

8、 4 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案答案 1X 2Y213138 金属晶体的结构与性质1.金属晶体的原子积累模型金属原子在三维空间按肯定的规律积累,有4 种基本积累方式；积累方式图式实例简洁立方积累钋体心立方积累钠、钾、铬、钼、钨等面心立方积累 金、银、铜、铅等六方积累 镁、锌、钛等2.金属晶体的结构与性质的内在联系 绝大多数金属不透亮,具有金属光泽,硬度大,熔、沸点高,具有良好的导 电、导热及延展性；1延展性 金属有延展性,可以抽成细丝,可以压成薄片；这是由于当金属受到外力作 用时,密积累层的金属原子之间比较简洁产

9、生滑动,这种滑动不会破坏密积累的 排列方式,而且在滑动过程中“ 自由电子” 能够维系整个金属键的存在,即各层 之间始终保持着金属键的作用,因此,金属晶体虽然发生了变形,但不会导致断 裂；另外,金属晶体中原子的积累方式也会影响金属的性质,如具有最密积累结 构的金属的延展性往往比其他结构的金属的延展性好；- 5 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案2金属的熔点、硬度 金属键是在整个晶体的范畴内起作用的,而且金属键一般较强,金属熔化或有硬物压入时需破坏金属键,故大多数金属晶体的熔点较高,硬度较大,但不同金属晶体的熔点差别较大；如

10、Hg 在常温下为液态,而铁的熔点却很高1 535 ；3金属熔、沸点高低的比较 金属阳离子半径越小,所带电荷越多,就金属键越强,金属的熔、沸点就越高,一般存在以下规律：同周期金属单质,从左到右 同主族金属单质,从上到下如 Na、Mg、Al熔、沸点上升；如碱金属 熔、沸点降低；合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低；金属晶体熔点差别很大,如汞常温为液体,熔点很低 38.9 ,而铁等金属熔点很高 1 535 ；【典例 1】以下关于金属的表达中,不正确选项 A金属键是金属离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的剧烈相互作用,其实质与离子键类似,也是一种电性作用B金属键可以看作是很多原子共用很多电子所

11、形成的剧烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性C金属键是带异性电荷的金属离子和自由电子间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性D金属中的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动B 从基本构成微粒的性质看,金属键与离子键的实质类似,都属于电性作用,特点都是无方向性和饱和性,自由电子是由金属原子供应的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属的全部阳离子所共有,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处, 但两者又有明显的不同, 如金属键无方向性和饱和性； 1以下关于金属晶体的表达正确选项 A常温下,金属单质都以金属晶体形式存在B金属离子与自由电子之间的剧烈作用,在肯定外力作用下,

12、不因形变而消- 6 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案失C钙的熔、沸点低于钾D温度越高,金属的导电性越好B A：Hg 在常温下为液态； C：rCaK,所以金属键CaK,故熔、沸点 CaK ；D：金属的导电性随温度上升而降低； 2结合金属晶体的结构特点,回答以下问题；已知以下金属晶体：W、Pb,其积累方式Na、Po、K、Cu、Mg、Au、Ag、Zn、 Ti、Cr 、Mo、简洁立方积累的是：_；体心立方积累的是：_；六方积累的是： _；面心立方积累的是：_；答案 PoNa、K、Cr、Mo、WMg、Zn、TiAu、Ag、 Cu

13、、Pb 晶胞1.晶胞的特点 1习惯接受的晶胞是平行六面体,其三条边的长度不肯定相等,也不肯定互 相垂直；晶胞的外形和大小由详细晶体的结构所打算；2整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成；每个晶胞上下左 右前后无隙并置地排列着与其一样的很多晶胞,打算了晶胞的 8 个顶角、平行的 面以及平行的棱完全相同；2晶胞中粒子数的运算 均摊法确定晶胞中微粒的个数均摊法：如某个粒子为n 个晶胞所共有,就该粒子的1 n属于这个晶胞；模型认知和证据推理：两种常见晶胞中粒子数的求算1平面六面体 长方体形和正方体形 晶胞中不同位置的粒子数的运算- 7 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突

14、破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案2六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的运算如下列图,六方晶胞中所含微粒数目为121 632 1 26；六方晶胞【典例 2】某物质的晶体中, 含 A、B、C 3 种元素,其排列方式如下列图 其中前后两面心上的 B 原子未画出 ,晶体中 A、B、C 的原子个数比为 A1 3 1 B231 C2 2 1 D133 A A 原子位于晶胞的顶点, 故晶胞中 A 原子个数为 81 81,B 原子位于晶胞的面心, 故晶胞中 B 原子个数为 61 23,C 原子位于晶胞的体心, 故晶胞中 C原子个数为 1,所以晶胞中 A、B、C 的原子个数比为 13 1,A 项正

15、确； - 8 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案3某晶体的晶胞为如下列图的正三棱柱,该晶体中比是 A3 9 4 B142 C2 9 4 D384 X、 Y、Z 三种粒子数之B 题图中不是一个平行六面体晶胞,而是一个正三棱柱结构的晶胞,它分摊到的粒子为顶角粒子的 12,底面棱上粒子的 1 4,侧面棱上粒子的 1 6及内部的全部粒子,X 都在顶角上, 6 个 Y 在顶面和底面棱上, 3 个 Y 在侧面棱上, Z 位于内部,所以 X、Y、Z 三种粒子数之比为612 6 1 43 1 61142； 4铜在我国有色金属材料的消费中

16、仅次于铝,国防等领域；回答以下问题：广泛地应用于电气、 机械制造、1铜原子基态电子排布式为 _；2用晶体的 X 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数；对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密积累,边长为 361 pm；又知铜的密度为 9.00 g cm3,就铜晶胞的体积是 _cm 3,晶胞的质量是 _g,阿伏加德罗常数为_ 列式运算,已知 ArCu63.6；解析 2体积是 a 3；质量体积 密度；一个体心晶胞含 4 个原子,就摩尔质量四分之一 晶胞质量 NA,可求 NA；答案 11s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或Ar3d104s 1 23 24.70 104.23

17、1022NA1 1 4 4.23 10 63.6 g mol22 g6.01 10 23 mol 1- 9 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案晶胞的一般运算公式已知：晶体密度 、晶胞体积 V、晶胞含有的组成个数 N和 NA 的有关运算公式：V N NAM 如 NaCl 晶体：V 4 NA58.5；1以下有关金属键的表达错误选项A金属键没有饱和性和方向性B金属键是金属离子和自由电子之间存在的剧烈的静电吸引作用C金属键中的电子属于整块金属D金属的性质和金属固体的形成与金属键有关B 金属原子脱落下来的电子被全部原子所共有,从而

18、把全部的金属原子维系在一起,故金属键无饱和性和方向性；金属键是金属离子和自由电子之间的强烈作用,既包括金属离子与自由电子之间的静电吸引作用,也存在金属离子与自由电子之间的静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体形成与金属键的强弱亲密相关； 2与金属的导电性和导热性有关的是 A原子半径大小 B最外层电子数C金属的活泼性 D自由电子D 金属的导电性是由于自由电子在外加电场中的定向移动造成的；金属的导热性是由于自由电子热运动的加剧会不断和金属离子碰撞而交换能量,使热能在金属中快速传递； 3在金属中,自由电子与金属离子或金属原子的碰撞有能量传递,可以用此来说明的金属的物理性质是 B导电性A延展性- 10 - / 12 2022-2022 同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3+第 1 单元 +金属键金属晶体和答案C导热性D硬度C 金属晶体中,自由电子获得能量后在与金属离子或金属原子的碰撞过程中实现了能量传递,把能量从温度高的区域传到温度低的区域,表达了金属的导热性； 41 183 K 以下纯铁晶体的基本