2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题3第一单元 金属键 金属晶体（第1课时） 学案

第一单元金属键金属晶体第1课时金属键与金属特性[素养发展目标]1．知道金属键的本质。2．认识金属键与金属物理性质的关系，了解金属晶体的共性。3．能正确分析金属键的强弱。一、金属键1．概念：指金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。2．成键微粒：金属离子和自由电子。3．特征：没有方向性和饱和性。4．存在：存在于金属单质和合金中。5．影响金属键强弱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。6．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。【即学即练】1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用(√)(2)金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，有方向性和饱和性(×)(3)金属键是带异性电荷的金属离子和自由电子间的强烈的相互作用，故金属键无饱和性和方向性(√)(4)构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动(√)二、金属的物理性质1．物理特性分析(1)良好的导电性：金属中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向运动，从而形成电流。(2)金属的导热性：是自由电子在运动时与金属离子(或金属原子)碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。(3)良好的延展性：金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动；各层金属原子之间仍然保持金属键的作用，因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变。学生用书第39页2．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收的能量。3．物理性质的影响因素金属NaMgAl原子外围电子排布3s13s23s23p1原子半径/pm186160143．1原子化热/(kJ·mol－1)108．4146．4326．4熔点/℃97．5650660由上表中数据可知：一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，原子化热越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。【即学即练】2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系(×)(2)金属键中的自由电子属于整块金属(√)(3)金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量(√)(4)金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键(√)金属键与金属晶体物理特性的关系1．自由电子是否专属于某个特定的金属阳离子？提示：自由电子不专属于某个特定的金属阳离子，也就是每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，但都不能独占某个或某几个自由电子，电子在整块金属中自由运动。2．晶体中有阳离子，一定有阴离子吗？有阴离子，一定有阳离子吗？提示：有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体，只有阳离子，无阴离子；但有阴离子则一定有阳离子。3．金属键可以看成是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，和共价键类似。金属键有饱和性和方向性吗？提示：没有；金属键是金属离子和自由电子之间强烈的相互作用，自由电子为整个金属的所有离子所共有，故金属键没有方向性和饱和性。4．金属导电与电解质溶液导电有何不同？液体导热与金属导热有什么不同？提示：金属导电是自由电子在外电场作用下的定向移动，是物理变化；电解质溶液导电实质是电解过程，为化学变化；液体靠对流导热，金属依靠自由电子导热。5．为什么金属锂中的金属键比金属钠的强？提示：Li和Na的外围电子排布一样，但Li的原子半径比Na小，原子化热大，所以Li的金属键强。学生用书第40页金属键对金属性质的影响金属的硬度和熔、沸点等物理性质与金属键的强弱有关，即与金属离子和自由电子之间的作用大小有关。(1)同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。(2)同一主族，从上到下，金属元素原子的原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。(3)1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量，叫作金属的原子化热。金属的原子化热数值越大，金属键越强。1．下列生活中的问题，不能用金属键理论知识解释的是()A．用铁制品做炊具 B．用金属铝制成导线C．用铂金做首饰 D．铁易生锈D[利用金属的导热性用铁制品做炊具；利用金属的导电性用金属铝制成导线；利用金属的延展性用铂金做首饰；三者均与金属阳离子和自由电子形成的金属键有关。铁易生锈与原子的还原性以及所处的周围介质的酸碱性有关。]2．(2022·常州市礼嘉中学阶段质量调研)要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A．金属镁的熔点大于金属铝B．碱金属的熔点从Li到Cs是逐渐增大的C．金属铝的硬度大于金属钠D．金属钙的硬度小于金属钡C[A．镁离子的半径比铝离子大且所带电荷数少，所以金属镁的金属键比金属铝弱，熔点和硬度都小，A错误；B．从Li到Cs，原子的半径是逐渐增大的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔点和硬度都逐渐减小，B错误；C．因离子的半径小而所带电荷数多，故金属铝的金属键比金属钠强，所以金属铝的熔点和硬度比金属钠都大，C正确；D．钙离子的半径比钡离子小而所带电荷数相同，则金属钙的金属键比金属钡强，所以金属钙的熔点和硬度比金属钡都大，D错误；故选C。]3．下列对各组物质性质的比较中，正确的是()A．熔点：Li＜Na＜K B．熔沸点：Al＞MgC．密度：Na＞Mg＞Al D．硬度：Mg＜KB[Li、Na、K，金属键减弱，熔点降低，A项错误；Na、Mg、Al，密度逐渐增大，C项错误；Mg的半径小于K，外围电子数Mg的多于K，Mg的金属键强于K的，硬度Mg＞K，因此D项错误。]1．某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，“防盗玻璃”能报警是利用了金属的()A．延展性 B．导电性C．弹性 D．导热性B[当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，说明当玻璃被击碎时，形成闭合回路，利用了金属的导电性，故选B。]2．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是()A．金属的导电性、导热性与金属活泼性有关B．金属键既无饱和性又无方向性C．含金属离子的晶体一定含阴离子D．金属单质的熔点总是高于分子晶体B[金属的导电性、导热性与金属键有关，与金属活泼性无关；金属晶体含金属离子但无阴离子；金属单质汞、碱金属的熔点较低，低于许多分子晶体。]3．下列叙述正确的是()A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属原子之间有较强的作用B．通常情况下，金属中的自由电子会发生定向运动而形成电流C．金属是借助自由电子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D．金属原子的外围电子容易脱离原子核的束缚在所形成的金属阳离子之间“自由”运动，即成为自由电子D[金属受外力作用时常常发生变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；金属中的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向运动形成电流，故B项不正确；金属是通过自由电子碰撞金属阳离子将能量进行传递的，故C项不正确。]学生用书第41页4．工业上生产Na、Ca、Mg都是电解其熔融态的氯化物，但钾不能用电解熔融KCl的方法制得，因为金属钾易熔于熔融态的KCl中而产生危险，难以得到钾，且降低电解效率。现在生产金属钾是用金属钠和熔化的KCl反应来制取，有关数据如下：熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)Na97．88830．97K63．77740．86NaCl80114132．165KCl7701500(升华)1．984工业上生产金属钾的化学方程式和条件是(1)工业上制金属钾主要应用什么原理使反应变为现实？(2)工业上制金属钾时主要运用了上表所列的哪些物理常数，并说明原因。答案：(1)应用平衡移动原理，钾蒸气逸出，使生成物浓度减小，平衡不断向右移动，从而获得金属钾。(2)根据钾、钠、氯化钾、氯化钠的熔点和沸点数据知，工业上生产钾时温度是关键，850℃时NaCl、KCl、Na5．物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属主要性质对应的序号。(每空限选一个)(1)用铝锭制成包装用的铝箔________。(2)用铝制成的高压铝锅________。(3)用铁粉回收照相业废液中的银________。(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆________。解析：(1)用铝锭制成包装用的铝箔利用了铝的延展性。(2)用铝制成的高压铝锅利用了铝的导热性。(3)用铁粉回收照相业废液中的银利用了铁的还原性。(4)用铜丝、金属做电缆利用了金属的导电性。答案：(1)④(2)①(3)③(4)②课时精练(八)金属键与金属特性(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)[基础达标练]1．下列有关金属键的叙述错误的是()A．金属键越强，则该金属的熔点越高B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用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[金属键越强，则该金属的熔点越高。金属键中的电子属于整块金属。金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间与自由电子之间的静电排斥作用。金属的性质及固体形成与金属键的强弱密切相关。]2．下列有关金属元素的特征叙述正确的是()A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性，金属单质都具有延展性B．金属的延展性与金属键没有方向性有关C．温度越高，金属导电性越好D．金属元素的单质在常温下均为固体B[A项，变价金属低价态的金属阳离子既有氧化性又有还原性，液态的金属没有延展性，不正确。C项，金属温度越高，金属离子运动加剧，阻碍自由电子的运动，所以金属的导电性差，不正确。D项，Hg在常温下为液态，不正确。]3．金属具有延展性的原因是()A．金属原子半径都较大，外围电子较小B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用C．自由电子受外力作用时能迅速传递能量D．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快B[金属的构成微粒为金属离子和自由电子，金属中存在金属键，当金属受到外力作用时，金属各原子之间就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍保持着这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了形变，但金属键不被破坏，与原子半径、电子的运动速度以及能量的传递无关，故选B。]4．下列性质中，适合于某种金属晶体的是()A．熔点为1070℃B．能溶于CS2，熔点为112．8℃，沸点为444．C．熔点为97．81℃，质软，导电，密度为0．97g·cm－D．熔点为10．31℃C[金属钠符合C项要求，熔点高的金属一般不溶于水，A错误；金属不溶于CS2，B错误；金属均是电的良导体，D错误。]5．下列金属中金属离子与自由电子间的作用最强的是()A．NaB．MgC．AlD．KC[影响金属键强弱的主要因素为金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，金属键就越强，金属离子与自由电子间的作用就越强。Na、Mg、Al均位于第3周期，原子半径逐渐减小，外围电子数目逐渐增多，所以金属键逐渐增强，其中Al的金属键最强，Na的金属键最弱，而K和Na位于同一主族，且K的半径比Na大，故K的金属键比Na弱。][能力提升练]6．有两种金属A和B，已知A、B在常温下均为固态，且A、B属于质软的轻金属，由A、B熔合而成的合金不可能具有的性质是()A．导电、导热、延展性比纯A或B金属强B．常温下为液态C．硬度较大，可制造飞机D．有固定的熔点和沸点D[两种金属形成的合金为混合物，通常无固定组成，因此，其熔、沸点通常不固定。合金的熔点比组成它的金属单质低，如Na、K常温下为固体，而NaK合金在常温下为液态。轻金属MgAl合金的硬度比Mg、Al高。]7．金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示，则下列说法错误的是()金属KCu原子外围电子排布4s13d104s1原子半径/pm255128原子化热/(kJ·mol－1)90．0339．3熔点/℃63．41083A．单位体积内自由电子数目：K<CuB．金属键强弱顺序为K<CuC．金属的硬度大小顺序为K<CuD．两者