2018-2019学年高中化学 专题3 微粒间作用力与物质性质 第一单元 第1课时 金属键与金属特性学案 苏教版选修3.docx

第1课时金属键与金属特性学习目标定位认识金属键，能用金属键理论解释金属的一些物理特性，会正确分析金属键的强弱。一金属键的概念1钠原子、氯原子能够形成三种不同类别的物质：(1)化合物是NaCl，其化学键类型是离子键。(2)非金属单质是Cl2，其化学键类型是共价键。(3)金属单质是Na，根据金属单质能够导电，推测金属单质钠中存在的结构微粒是Na和自由电子。2由以上分析，引伸并讨论金属键的有关概念：(1)金属键是指金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。(2)金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。(3)金属键存在于金属单质和合金中。归纳总结1金属键的实质：金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。2金属键的特征：没有饱和性和方向性。活学活用1下列有关金属键的叙述错误的是()A金属键没有饱和性和方向性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金属键中的自由电子属于整块金属D金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关答案B解析金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属的性质及金属固体的形成都与金属键强弱有关。2下列物质中含有阳离子的单质是()A氯化钠B金刚石C金属铝D氯气答案C解析选项A、C中含有阳离子，但氯化钠是离子化合物，故选项C正确，A不正确；选项B、D中不含有阳离子，故不正确。理解感悟某物质有阳离子，但不一定有阴离子；而有阴离子时，则一定有阳离子。二金属的物理性质1观察下图，用金属键理论解释金属晶体的下列物理性质(1)金属具有良好的导电性金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(2)金属具有良好的导热性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部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。(3)金属具有良好的延展性金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子间发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属具有良好的延展性。2金属键的强弱影响金属的硬度、熔沸点(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收的能量。(2)填写下表空格：金属NaMgAlCr原子外围电子排布3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/kJmol1108.4146.4326.4397.5熔点/97.56506601900观察分析上表，回答下列问题。影响金属键强弱的因素有哪些？答案影响金属键强弱的主要因素有金属的原子半径、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，金属键越强。金属的熔沸点、硬度与金属键强弱的关系如何？答案金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度一般也越大。归纳总结1绝大多数金属熔、沸点较高，硬度较大；具有金属光泽，具有良好的导电性、导热性和延展性。2金属元素的原子半径(或阳离子半径)越小、单位体积内自由电子的数目(或阳离子所带电荷)越多，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大。活学活用3下列关于金属晶体的叙述正确的是()A常温下，金属单质都是银白色的固体B金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失C钙的熔、沸点低于钾D温度越高，金属的导电性越好答案B解析常温下，Hg为液态，铜为红色，金为黄色，A错；因为金属键无方向性，故金属键在一定强度范围内不因形变而消失，B正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错；温度升高，金属的导电性减弱，D错。4要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度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相关。由此判断下列说法正确的是()A金属镁的硬度大于金属铝B碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C金属镁的熔点大于金属钠D金属镁的硬度小于金属钙答案C解析镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因镁离子的半径小而所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因离子的半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。金属键的形成当堂检测1下列有关金属元素的特性，叙述正确的是()A金属元素的原子具有还原性，离子只具有还原性B金属元素在化合物中一般显正价C金属元素在不同化合物中的化合价均不同D金属元素的单质在常温下均为金属晶体答案B解析变价金属的中间价态离子既有还原性又有氧化性，所以A项错误；金属元素在化合物中一般显正价，所以B项正确；同种金属元素在不同化合物中的化合价可以相同，也可以不同，所以C项错误；汞在常温下为液体，此时不属于晶体，所以D项错误。2下列关于金属键的叙述中，不正确的是()A金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B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，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阳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答案B3下面有关金属的叙述正确的是()A金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离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金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D金属的导电性随温度的升高而降低答案D解析金属受外力作用时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；自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动形成电流，故B项不正确；金属的导热性是由于自由电子在热的作用下与金属原(离)子频繁碰撞将能量进行传递，故C项不正确。4物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说金属离子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()A镁的硬度大于铝B镁的熔、沸点高于钙C镁的硬度大于钾D钙的熔、沸点高于钾答案A解析根据题目所给信息，镁和铝的电子层数相同，价电子数AlMg，离子半径Al3Mg2，金属键MgMg2，金属键MgCa，镁的熔、沸点高于钙，所以B正确；用以上比较方法可推出：价电子数MgK，离子半径Mg2NaK，镁的硬度大于钾，所以C正确；钙和钾元素位于同一周期，价电子数CaK，离子半径KCa2，金属键CaK，钙的熔、沸点高于钾，所以D正确。5(1)金属导电靠_，电解质溶液导电靠_，金属导电能力随温度升高而_，电解质溶液导电能力随温度升高而_。(2)影响金属键强弱的因素有_、_、金属晶体中金属原子的堆积方式等。一般说来，金属键越强，则金属的熔点_，硬度_。答案(1)自由电子自由离子减弱增强(2)金属原子半径大小价电子的数目越高越大解析(1)金属能导电是金属中的自由电子在外加电场的作用下定向移动，且导电能力随温度升高而减弱，电解质溶液的导电过程实际上是阴、阳离子定向移动的过程。导电能力随温度升高而增强。(2)金属键与金属原子的半径、价电子数目有关，一般情况下，金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，则金属的熔、沸点越高，硬度越大。40分钟课时作业基础过关一、金属键的概念1金属键的形成是因为金属晶体中主要存在()A金属离子之间的相互作用B金属原子之间的作用C金属离子与自由电子间的相互作用D金属原子与自由电子间的相互作用答案C解析金属键是金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。2下列叙述错误的是()A金属单质或合金在固态或液态时都能导电B金属晶体中的自由电子属整个晶体共有C晶体中只要存在阳离子，则一定有阴离子D金属镁比金属钠的熔点高，是因为金属镁中的金属键强答案C二、金属的物理特性3金属的下列性质中，不能用晶体结构加以解释的是()A易导电B易导热C有延展性D易锈蚀答案D解析金属的晶体结构只能解释金属的导电性、导热性、延展性、硬度、熔点等物理性质，是否容易生锈是金属的化学性质，只能用金属的原子结构加以解释。4金属能导电的原因是()A金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D金属晶体在外加电场作用下可失去电子答案B解析电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生了定向移动从而导电，故B项正确；有的金属中金属键较强，但依然导电，故A项错误；金属导电是靠自由电子的定向移动，而不是金属阳离子发生定向移动，故C项错误；金属导电是物理变化，而不是失去电子的化学变化，故D项错误。5金属具有延展性的原因是()A金属原子半径都较大，价电子较少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金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快D自由电子受外力作用时能迅速传递能量答案B解析金属晶体具有良好的导电、导热、延展性等，其原因都与遍布晶体的“自由电子”有关。金属具有延展性是原子层相对滑动，但金属阳离子与自由电子形成的化学键没有被破坏，故金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用。6在金属晶体中，自由电子与金属离子或金属原子的碰撞有能量传递，可以用此来解释的金属的物理性质是()A延展性B导电性C导热性D硬度答案C解析金属晶体中，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，体现了金属的导热性。三、由金属键的强弱比较判断金属的熔、沸点7下列晶体中，金属阳离子与自由电子间的作用最强的是()ANaBMgCAlDK答案C解析影响金属键强弱的主要因素有金属原子的半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，金属原子的半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，金属键就越强，金属阳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，价电子数目逐渐增多，所以金属键逐渐增强，其中铝的金属键最强，钠的金属键最弱，而K和Na位于同一主族，且K的半径比Na大，故钾的金属键比钠弱。8在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力就越大，金属的熔、沸点就越高。则下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是()AMgAlCaBAlNaLiCAlMgCaDMgBaAl答案C解析阳离子电荷数：Al3Mg2Ca2Ba2LiNa，阳离子半径：r(Ba2)r(Ca2)r(Na)r(Mg2)r(Al3)r(Li)，故C正确。9铝钠合金有着广泛的应用，现有三种晶体：铝、钠、铝钠合金，它们的熔点从低到高的顺序是()ABCD答案C解析三种晶体中，一般合金的熔点低于各组成金属单质的熔点，而铝与钠比较，钠的熔、沸点较低，故答案为C。能力提升10两种金属A和B，已知A、B常温下为固态，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有()A导电、导热、延展性较纯A或纯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答案D解析合金为混合物，通常无固定组成，因此熔、沸点通常不固定；金属形成合金的熔点比各组成合金的金属单质低，如Na、K常温下为固体，而NaK合金常温下为液态，轻金属MgAl合金的硬度比Mg、Al高。11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，因为金属钾易溶于熔融态的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(gcm3)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KClNaNaClK(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)运用钾、钠、氯化钾、氯化钠的熔点和沸点数据。工业上生产钾时温度是关键，850时NaCl、KCl、Na皆为熔融状态，而钾为蒸气，所以利用了钾、钠、氯化钠、氯化钾的熔点和沸点差异来制取金属钾。12下列关于金属元素特征的叙述正确的是_。金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性金属元素在化合物中一般显正价金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱金属元素只有金属性，没有非金属性价电子数越多，金属性越强离子化合物中一定含有金属元素铵盐都只含有非金属元素，一定不含有金属元素答案解析有些金属离子有还原性，如Fe2，错；金属元素在化合物中一般显正价，金属原子越容易失去电子，其对应的离子(如Fe对应Fe2)就越难得到电子，即氧化性越弱，、正确；位于硼砹分界线附近的元素有金属性也有非金属性，错；Al的价电子数比Na多但Na的金属性比Al强，NH4Cl等离子化合物中不含有金属元素，(NH4)2Fe(SO4)2、(NH4)2Cr2O7等铵盐中含有金属元素，、错。拓展探究13根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。物理性质物理性质比较导电性(以银为100)银铜金铝锌铁1009974612717密度/gcm3金铅银铜铁锌铝19.311.310.58.927.867.142.7熔点/钨铁铜金银铝锡3410153510831064962660232硬度(以金刚石为10)铬铁银铜金铝铅9452.542.532.5322.91.5(1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？(2)银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？(3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？(4)上述物理性质中与自由电子关系最为密切的是_。答案(1)因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制作菜刀、锤子等。(2)银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。(3)因为钨的熔点高(3410)，而锡的熔点(232)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝制灯泡的灯丝。(4)导电性解析在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。正确解答本题还要会读题，充分利用题中所给信息进行比较解题。