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专题3微粒间作用力与物质性质 第一单元金属键金属晶体 目标导航预习引导 目标导航预习引导一、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强烈的相互作用称为金属键。(2)成键微粒:金属离子和自由电子。(3)金属键的本质:金属离子和自由电子之间的静电作用。(4)金属键的特征:无方向性和饱和性。(5)金属键的强弱:金属键的强弱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收的能量。 影响金属键强弱的主要因素有金属元素的离子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言,金属元素的离子半径越小,单位体积内自由电子的数目越多,金属键越强。V V V V V V V V V V V V V V 金属键的强弱影响着金属的导电性、导热性和延展性等物理性质。V V V 目标导航预习引导2.金属的物理性质(1)金属的物理性质:有金属光泽,有导电性、导热性和延展性,多数具有较高的熔点,硬度较大。(2)金属键与金属性质的关系:用金属键理论解释金属的物理性质金属有良好的导电性是由于在外电场作用下,自由电子在金属内部会发生定向运动。金属有良好的导热性是由于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。V V V V V V V V 目标导航预习引导金属有良好的延展性是由于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保持金属键的作用。金属的硬度和熔、沸点等物理性质取决于金属内部金属键的强弱。一般而言,金属键越强,金属硬度越大,熔、沸点越高。说明:金属的延展性是相对的,有限度的。少数金属如锑、锇、锰等几乎无延展性。金属晶体的颜色不尽相同,大多数为银白色,有的为其他颜色,如铜为红色,金为黄色。金属晶体的硬度和熔、沸点是多种多样的,如碱金属的硬度和熔、沸点都很低,钨等熔点又很高。V V V V 目标导航预习引导预习交流1金属导电和电解质溶液导电有什么本质区别?答案: 目标导航预习引导二、金属晶体1.晶体(1)晶体与非晶体:晶体具有规则的几何外形,有(填“有”或“没有”,下同)固定熔点;非晶体的外形不规则,没有固定熔点。(2)晶体的分类:根据晶体内部微粒种类和微粒间的相互作用的不同,可将晶体分为金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。2.晶胞(1)晶胞的概念:晶胞是指能够反映晶体结构特征的基本重复单位。(2)晶胞的几何形状:习惯采用的晶胞都是平行六面体。 说明:晶胞是晶体中最小的结构重复单元。V V V V V V V V V V V 目标导航预习引导整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。所谓并置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙,同时,相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接。 3.金属晶体(1)概念:金属离子和自由电子之间通过金属键结合而形成的晶体叫金属晶体。(2)金属晶体的成键粒子是金属离子和自由电子,粒子间的作用是金属键。(3)性质:熔点较高、硬度大、导电性、导热性和延展性好。V V V V V V 目标导航预习引导4.金属晶体的原子堆积模型(1)二维空间模型:金属原子在平面上(二维空间)紧密放置有两种排列方式:非密置层和密置层,其配位数分别为4和6。(2)三维空间模型:金属晶体中金属原子堆积有4种基本堆积方式,分别是简单立方堆积,如金属钋(Po);体心立方堆积,如钠、钾、铬、钼、钨等;面心立方堆积,如金、银、铜、铅等;六方堆积,如镁、锌、钛等。V V V V V V V V V V V 目标导航预习引导5.合金(1)概念:合金是由一种金属与另一种或几种金属(或非金属)的融合体。(2)性质:合金比成分金属的性能更优越,在科学技术日新月异的今天,各种功能合金层出不穷,如防腐性能优异的不锈钢、储氢材料LaNi 5合金、形状记忆合金、高强度的锰钢、高磁性的硅钢、航空材料钛合金等。V V V V V V V 目标导航预习引导预习交流2(1)金属晶体绝大多数采用密堆积方式,为什么?(2)为什么合金比单组分金属的硬度、强度等机械性能更优越?答案:(1)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互靠近,彼此相切,紧密堆积成晶体,密堆积能充分利用空间,使晶体能量降低。(2)合金晶体中同一平面上有直径大小不同的金属原子,使同一平面高低不平,面与面之间摩擦力增大,不易发生相对滑动,故合金比单组分金属的硬度、强度等机械性能更优越。 问题导学即时检测1 21.金属键与金属晶体的性质活动与探究关于金属性质和原因的描述不正确的是() A.金属一般具有银白色光泽,是物理性质,与金属键没有关系B.金属具有良好的导电性,是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流,所以金属易导电C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属离子发生碰撞,传递了能量D.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相对滑动而不破坏金属键3 问题导学即时检测解析:金属一般具有银白色的金属光泽,与金属键密切相关。由于金属原子以最紧密堆积状态排列,内部存在自由电子,所以当光辐射到它的表面上时,自由电子可以吸收所有频率的光,然后很快释放出各种频率的光,这就使得绝大多数金属呈现银白色光泽,故A项错误;B、C、D项均正确。答案:A 1 2 3 问题导学即时检测思考与交流金属晶体有哪些物理通性?金属晶体的熔、沸点有哪些规律性变化?答案:(1)物理通性:良好的导电、导热性和延展性。(2)熔、沸点:金属键越强,熔、沸点越高。同周期金属元素的单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点依次升高。同主族金属元素的单质,从上到下(如碱金属)熔、沸点依次降低。通常,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,如汞常温下为液体,熔点很低(-38.9 ),而铁等金属熔点很高(1 535 )。1 2 3 问题导学即时检测金属键的强弱与金属离子半径、金属离子所带电荷有关。金属离子半径越小,金属离子所带电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点越高。同周期金属元素的单质,从左至右(如钠、镁、铝)熔、沸点升高,硬度增大;同主族元素的金属单质,自上而下(如碱金属)熔、沸点降低,硬度减小。一般地,合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。1 2 3 问题导学即时检测2.晶胞中微粒数的计算均摊法活动与探究晶胞中微粒并不一定只为1个晶胞所拥有,如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有 属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞(如下图所示)。1 2 3 问题导学即时检测请在横线上完成立方晶胞中微粒数的计算方法:1 2 3 问题导学即时检测迁移与应用某晶体晶胞结构如下图所示,X位于立方体的顶点,Y位于立方体的中心。晶体中每个Y同时吸引着个X,每个X同时吸引着个Y,该晶体的化学式为。1 2 3 问题导学即时检测 答案:48XY 2(或Y2X) 1 2 3 问题导学即时检测1 2 3 问题导学即时检测3.金属的几种堆积方式活动与探究已知下列金属晶体:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆积方式为(1)简单立方堆积的是。 (2)体心立方堆积的是。 (3)六方堆积的是。 (4)面心立方堆积的是。 1 2 3 问题导学即时检测解析:简单立方堆积的空间利用率太低,只有金属Po采用这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中,这种堆积方式的空间利用率比简单立方的高,多数金属采用这种堆积方式。六方堆积按ABAB方式堆积,面心立方堆积按ABCABC方式堆积,六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti,采用面心立方堆积的常见金属为Cu、Ag、Au。答案:(1)Po(2)Na、K、Fe(3)Mg、Zn(4)Cu、Au1 2 3 问题导学即时检测迁移与应用某晶体中含有A、B、C三种元素,其排列方式如图所示,晶体中A、B、C的原子个数之比为() A.1 3 1B.2 3 1C.8 6 1D.4 3 1 答案:A 1 2 3 问题导学即时检测1.空间利用率是空间被晶格质点占据的百分数,空间利用率等于微粒总体积比晶胞总体积。2.配位数是指晶体中一个原子或离子周围最邻近的原子或离子的数目。1 2 3 问题导学即时检测1 2 3 41.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移动而形成电流C.金属是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D.金属的导电性随温度的升高而增强解析: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移动产生电流,故B项不正确;金属的导电性随温度的升高而减弱,故D项不正确。 答案:C 问题导学即时检测1 2 3 42.下列关于金属晶体导电性能的叙述正确的是()A.金属晶体内的自由电子只有在外加电场作用下才可以发生移动B.在外加电场的作用下,金属晶体内的阳离子定向移动C.在外加电场的作用下,自由电子在金属晶体内发生定向移动D.温度越高,金属导电性越强答案:C 问题导学即时检测1 2 3 43.下列各物质中,不属于合金的是()A.硬铝B.黄铜C.钢铁D.水银解析:硬铝为镁、铝、铜等按一定比例组成的合金,黄铜为铜、锌等的合金,钢铁为铁和碳的合金,只有水银(汞)为纯净物,不属于合金。答案:D 问题导学即时检测1 2 3 44.(1)如下图所示为二维平面晶体示意图,所表示的化学式为AX3的是。 (2)右图为一个金属铜的晶胞,请完成以下各题。该晶胞“实际”拥有的铜原子数是。 该晶胞称为(填序号)。 A.六方晶胞B.体心立方晶胞C.面心立方晶胞D.简单立方晶胞此晶胞立方体的边长为a cm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的 密度为 gcm-3,则阿伏加德罗常数的值为(用a、表示)。 问题导学即时检测1 2 3 4
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