2019-2020学年高中化学三维设计江苏专版选修3讲义:专题3 第一单元 金属键 金属晶体 Word版含答案

发布时间:2022-11-07 21:25:11   来源:文档文库   
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第一单元
金属键金属晶体[课标要求]
1.知道金属键的涵义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。2.能列举金属晶体的基本堆积模型。
金属键与金属特性


1金属键
概念形成
金属离子与自由电子之间强烈的相互作用
金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子,与“脱落”下的自由电子相互作用(1原子半径
(2单位体积内自由电子的数目
1.金属离子与自由电子之间强烈的相互作用,叫做金属键。
2.金属晶体有简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型。3.立方晶胞中微粒个数的计算。
1
(1处于顶点的粒子,每个粒子有属于该晶胞。
81
(2处于棱上的粒子,每个粒子有属于该晶胞。
41
(3处于面上的粒子,每个粒子有属于该晶胞。
2
(4处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞。
影响因素2.金属特性特性导电性
原因
通常情况,金属内部自由电子的运动无固定的方向性,在外加电场作用下,自由电子发生定向运动形成电流
金属受热时,自由电子与金属离子碰撞频率增加,自由电子把能量传给金属离子,从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域
金属键没有方向性,在外力作用下,金属原子间发生相对滑动时,各层金属原子
导热性延展性

间保持金属键的作用,不会断裂

1.金属导电和电解质溶液导电有什么本质区别?
提示:金属导电是自由电子的定向移动,是物理变化;电解质溶液导电实际是电解过程,为化学变化。
2.金属键的成键特点是什么?
提示:整块金属中的金属离子与其中的所有自由电子存在相互作用,即自由电子不属于一个或几个金属离子。
3.金属键对金属的物理性质有什么影响?
提示:金属键越强,金属的熔、沸点越高,硬度越大。

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,价电子数逐渐增多,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,金属元素原子的价电子数不变,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。
(31mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量,叫做金属的原子化热。金属的原子化热数值越大,金属键越强。

1.与金属的导电性和导热性有关的是(A.原子半径大小C.金属的活泼性
B.最外层电子数D.自由电子
解析: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。金属的导热性是因为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,使热能在金属中迅速传递。
2物质结构理论指出:金属晶体中金属离子与“自由电子”之间存在的强的相互作用,叫金属键。金属键越强,金属的硬度越大,熔、沸点越高,一般说来金属离子半径越小,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C.镁的硬度大于钾
B.镁的熔点高于钙D.钙的熔点高于钾
解析:A根据题目所给条件:镁和铝的电子层数相同,价电子数Al>Mg,离子半

Al32Al的硬度大于镁;镁、钙最外层电子数相同,但离子半径Ca2>Mg2,金




属键Mg强于Ca;用以上比较方法可推出:价电子数Mg>K,离子半径Mg22



金属键Mg>K,硬度Mg>K;钙和钾位于同一周期,价电子数Ca>K,离子半径K>Ca2


金属键Ca>K,熔点Ca>K

金属晶体


1晶体与晶胞
(1晶体:具有规则的几何外形的固体,晶体外形规则是其内部结构规则的外部表现,构成晶体的微粒的排列是规则的。
(2晶胞:能够反映晶体结构特征的基本重复单位,它在空间是连续重复延伸的。2金属晶体中原子的堆积方式(1金属晶体中原子平面堆积模型

金属晶体中原子是以紧密堆积的形式存在的。(2三维空间堆积模型
金属原子在三维空间按一定的规律堆积,有4种基本堆积方式。
堆积方式简单立方堆积

体心立方堆积

面心立方堆积

六方堆积

镁、锌、钛等金、银、铜、铅等钠、钾、铬、钼、钨等
图式
实例如钋

3.合金
(1概念:由金属与金属或金属与非金属混合形成具有金属性质的物质称为合金。如钠钾合金、铜锌合金等。
(2合金的性质
①合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸点低。②形成合金后硬度、强度增大(一般情况下[特别提醒]
(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,尽量紧密堆积成晶体,密堆积能充分利用空间,使晶体能量降低,所以金属晶体绝大多数采用密堆积方式。
(2配位数是指晶体中一种微粒周围和它紧邻的其他微粒的数目。

1.常见的晶胞有几种类型?
提示:长方体(正方体晶胞和非长方体(非正方体晶胞。2.计算晶胞中微粒数目为什么采用均摊法?
提示:晶体中的晶胞无隙并置,位于晶胞顶点上、棱上、面上的微粒,不完全归该晶胞所有,只占其中的1/n,故采用均摊法。

1晶胞中微粒的计算方法——均摊法
均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个图形(晶胞所共有,则该1
微粒就有n个微粒属于该图形(晶胞
(1长方体(正方体晶胞中微粒数的计算。

(2非长方体(非正方体晶胞中微粒对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内1碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子对六边形的贡献为
3
2晶胞密度的有关计算假设某晶体的晶胞如下:


M表示该晶体的摩尔质量,NA表示阿伏加德罗常数,N表示一个晶胞中所含的微粒数,a表示晶胞的棱长,ρ表示晶体的密度,计算如下:
该晶胞的质量用密度表示:mρ·a3N用摩尔质量表示:mM
NANN
则有:ρ·a3MρM
NANAa3

1.金属晶体的形成是因为晶体中存在(A.金属离子间的相互作用B.金属原子间的相互作用
C.金属离子与自由电子间的相互作用D.自由电子间的相互作用
解析:C金属晶体中存在金属离子和自由电子,其相互作用即为金属键。2.已知下列金属晶体:NaPoKFeCuMgZnAu其堆积方式为:
(1简单立方堆积的是________(2体心立方堆积的是________(3六方最密堆积的是________(4面心立方最密堆积的是________
解析:(1采用简单立方堆积的金属为Po(2采用体心立方堆积的金属为KNaFe(3采用六方最密堆积的金属有MgZn(4采用面心立方最密堆积的有CuAu等。
答案:(1Po(2NaKFe(3MgZn(4CuAu3.如图为一个金属铜的晶胞,请完成以下各题。

(1该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。(2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

(3此晶胞立方体的边长为acmCu的摩尔质量为64g·mol1金属铜的密度为ρcm
3
,则阿伏加德罗常数为________(aρ表示
11
解析:(1根据均摊法可计算晶胞中的原子个数:8×6×4
82(2该晶胞为面心立方晶胞。(3根据公式ρ·a3NA
N
M可得:NA
N256
3M,将N4M64代入该式,可得NAρ·aρ·a3
256
答案:(14(2C(33
ρ·a[方法技巧]
(1立方晶胞的面对角线与边长a的关系:面对角线等于2a;晶胞的体对角线与边长的关系:体对角线等于3a
(2晶体的密度是晶体的质量与晶体体积的比值,可把晶胞扩大阿伏加德罗常数(NA倍,再进行计算。

[三级训练·节节过关]

1.在金属晶体中,自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递,可以由此来解释的金属的物理性质是(
A.延展性C.导热性
B.导电性D.硬度
解析:C自由电子与金属离子碰撞中有能量的传递,这表现了金属的导热性。2.下列金属中,金属离子与自由电子间的作用最强的是(ANaCAl
BMgDK
解析:C金属原子的半径小、单位体积内自由电子数目多,则其作用力越强。NaMgAl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KNa位于同一主族,且K的半径比Na大,所以钾的金属键比钠弱。
3.下列关于金属晶体的叙述正确的是(A.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在
B.金属离子与自由电子之间的强烈作用,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
解析:BA项,Hg在常温下为液态;D项,金属的导电性随温度升高而降低;C项,r(Ca<r(K且价电子数Ca>K,所以金属键Ca>K,故熔、沸点Ca>K
4.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心,阴离子位于晶胞的8个顶点上,则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为(
A18C12
B14D11
1
解析:D阴离子位于晶胞的8个顶点,个数为8×1,阳离子位于晶胞的中心,
8个数为1
5.连线题。

答案:A(4B(1C(2D(3

1.金属晶体的堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间的原因是(A.金属原子的价电子数少B.金属晶体中有自由电子C.金属原子的原子半径大D.金属键没有饱和性和方向性
解析:D因金属键没有饱和性和方向性,故在金属晶体中,原子可以尽可能多地吸引其他原子分布于周围,并以密堆积的方式排列以降低体系的能量,使晶体变得比较稳定。
2.下列物质的熔、沸点依次升高的是(ANaMgAlCMgNaK
BNaRbCs
D.硅铝合金、单晶硅、铝

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/f075443eb04e852458fb770bf78a6529657d35c0.html

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