《2020學(xué)年高中化學(xué) 第三章 第三節(jié) 金屬晶體同步學(xué)案 新人教版選修3.DOC》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020學(xué)年高中化學(xué) 第三章 第三節(jié) 金屬晶體同步學(xué)案 新人教版選修3.DOC（26頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第三節(jié)金屬晶體一、關(guān)于金屬鍵1幾種化學(xué)鍵的比較類型 離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵非極性鍵極性鍵配位鍵本質(zhì)陰、陽離子間通過靜電作用形成相鄰原子間通過共用電子對(duì)(電子云重疊)與原子核間的靜電作用形成金屬陽離子與自由電子間的作用成鍵條件(元素種類)成鍵原子的得、失電子能力差別很大(金屬與非金屬之間)成鍵原子得、失電子能力相同(同種非金屬)成鍵原子得失電子能力差別較小(不同非金屬)成鍵原子一方有孤對(duì)電子(配體)，另一方有空軌道(中心離子)同種金屬或不同種金屬(合金)特征無方向性、飽和性有方向性、飽和性無方向性表示方式(電子式)NaHH存在離子化合物(離子晶體)單質(zhì)H2、共價(jià)化合物H2O2、離子化合物Na2O2共

2、價(jià)化合物HCl、離子化合物NaOH離子化合物NH4Cl金屬單質(zhì)(金屬晶體、合金)2.金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性的原因(1)延展性：當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，而且彌漫在金屬原子間的“電子氣”可以起到類似軸承中滾球之間潤滑劑的作用，即金屬的離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用仍然存在，因而金屬都有良好的延展性。(2)導(dǎo)電性：金屬內(nèi)部的原子之間的“電子氣”的流動(dòng)是無方向性的，在外加電場(chǎng)的作用下，電子氣在電場(chǎng)中定向移動(dòng)形成電流。(3)金屬的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而降低，是由于電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞的緣故。3金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電

3、的比較。運(yùn)動(dòng)的微粒過程中發(fā)生的變化溫度的影響金屬導(dǎo)電自由電子物理變化升溫，導(dǎo)電性減弱電解質(zhì)溶液導(dǎo)電陰、陽離子化學(xué)變化升溫、導(dǎo)電性增強(qiáng)4.影響金屬熔點(diǎn)、硬度的因素一般地，熔點(diǎn)、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強(qiáng)弱。一般來說，金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強(qiáng)，因而晶體熔點(diǎn)越高，硬度越大。二、關(guān)于金屬晶體1金屬晶體結(jié)構(gòu)2物理性質(zhì)3位置與分類4金屬之最(1)在生活生產(chǎn)中使用最廣泛的金屬是鐵(一般是鐵與碳的合金)；(2)地殼中含量最多的金屬元素是鋁(Al)；(3)自然界中最活潑的金屬元素是銫(Cs)；(4)最穩(wěn)定的金屬單質(zhì)是金(Au)；(5)最硬的金屬單質(zhì)是鉻(Cr)；(6)

4、熔點(diǎn)最高的金屬單質(zhì)是鎢(3 413)(W)；(7)熔點(diǎn)最低的金屬單質(zhì)是汞(39)(Hg)；(8)延展性最好的是金(Au)；(9)導(dǎo)電性能最好的是銀(Ag)；(10)密度最大的是鋨(22.57 gcm3)(Os)。5.三維空間模型常見的三種結(jié)構(gòu)三種典型結(jié)構(gòu)類型體心立方晶格面心立方晶體密排六方晶格配位數(shù)81212常見金屬晶體結(jié)構(gòu)(有些金屬晶體可能有兩種或三種晶格)Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、FeCa、Sr、Cu、Au、Al、Pb、Ni、Pd、PtBe、Mg、Ca、Sr、Co、Ni、Zn、Cd、Ti結(jié)構(gòu)示意圖空間利用率68%74%74%堆積形式

5、體心立方最密堆積面心立方最密堆積六方最密堆積要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是()A金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁B堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C金屬鋁的硬度大于金屬鈉D金屬鎂的硬度小于金屬鈣解析鎂離子比鋁離子的半徑大而所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都小；從Li到Cs，離子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷相同，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減??；因離子的半徑小而所帶電荷多，使金屬鋁比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鋁比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)

6、和硬度都大；因離子的半徑小而所帶電荷相同，使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。答案C影響晶體熔、沸點(diǎn)的是組成晶體的粒子間的相互作用，包括化學(xué)鍵和分子間作用力。而影響金屬晶體熔、沸點(diǎn)的是金屬離子和自由電子之間的作用力，金屬鍵的大小要從離子半徑和離子所帶的電荷兩個(gè)方面結(jié)合起來分析。金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)金原子，各個(gè)面的中心有一個(gè)金原子，每個(gè)金原子被相鄰的晶胞所共有。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。(1)金晶體每個(gè)晶胞中含有個(gè)金原子。(2)欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外

7、，還應(yīng)假定。(3)一個(gè)晶胞的體積是。(4)金晶體的密度是。解析(1)由分?jǐn)偡?，在每個(gè)面心立方體中，每個(gè)頂點(diǎn)上的金原子為8個(gè)晶胞所共有，因此每個(gè)原子有屬于晶胞；根據(jù)類似的道理，每個(gè)面的中心的金原子，每個(gè)原子有屬于晶胞。所以每個(gè)晶胞中的金原子數(shù)864；(2)應(yīng)假定：在立方體各個(gè)面的對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切(緊密排列)；(3)每個(gè)晶胞的體積為(d2)32d3；(4)每個(gè)晶胞的質(zhì)量為，故金的密度為：。答案(1)4(2)在立方體各個(gè)面的對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切(緊密排列)(3)2 d3 (4)在所有有關(guān)晶體的計(jì)算中一定要注意以下兩點(diǎn)：(1)正確應(yīng)用分?jǐn)偡ù_定一個(gè)晶胞中包含的各粒子的數(shù)目；(2

8、)一個(gè)基本關(guān)系式：V，其中，M表示物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，表示晶體的密度，V是晶胞的體積，NA是阿伏加德羅常數(shù)，x表示一個(gè)晶胞中所含的粒子數(shù)與該物質(zhì)化學(xué)式的比值(如一個(gè)氯化鈉的晶胞中包含4個(gè)鈉離子、4個(gè)氯離子，是其化學(xué)式中離子個(gè)數(shù)的4倍，所以x4)。將直徑相等的圓球放置在平面上，使球面緊密接觸，除上面兩種方式外，還有沒有第三種方式？提示事實(shí)證明，圓球在平面上放置的方式除了上述兩種外，再?zèng)]有第三種方式；而第二種方式，平面的利用率比第一種方式要高。1D2.C3.B4電子氣理論為金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。延展性：當(dāng)金屬受到外力作用

9、時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞剑覐浡诮饘僭娱g的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用。導(dǎo)電性：金屬晶體中彌漫在金屬原子之間的電子氣，在外加電場(chǎng)的作用下，發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。導(dǎo)熱性：金屬晶體中，彌漫在金屬原子之間的電子氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分。5(1)根據(jù)分子晶體分子之間存在的是分子間作用力，熔點(diǎn)很低，由此判斷該固態(tài)物質(zhì)是氖(Ne)。(2)根據(jù)金屬晶體的性質(zhì)有良好的導(dǎo)電性，熔點(diǎn)較高，可判斷該固態(tài)物質(zhì)是銅(Cu)。(3)根據(jù)原子晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。是一個(gè)“巨分子”，有著高硬度、高熔點(diǎn)的特性，可判斷出該固態(tài)物質(zhì)是硅(S

10、i)。6三種金屬晶體的堆積模型分別如下。(1)鉀型(2)鎂型(3)銅型由上比較三種典型金屬晶體的配位數(shù)、原子的空間利用率、堆積方式和晶胞的區(qū)別。金屬晶體配位數(shù)原子的空間利用率堆積方式晶胞鉀型868%見圖見圖鎂型1274%見圖見圖銅型1274%見圖見圖1只有陽離子而沒有陰離子的晶體是()A金屬晶體 B原子晶體 C離子晶體 D分子晶體答案A解析分子晶體和原子晶體中不存在離子，所以不能選擇B、D兩項(xiàng)；離子晶體的構(gòu)成粒子是陰離子和陽離子，C項(xiàng)也不符合題意；金屬晶體的構(gòu)成粒子是金屬陽離子和自由電子，沒有陰離子，因此應(yīng)該選擇A項(xiàng)。2下列有關(guān)金屬晶體的說法中正確的是()A常溫下都是晶體B最外層電子數(shù)少于3個(gè)

11、的都是金屬C任何狀態(tài)下都有延展性D都能導(dǎo)電、傳熱答案D解析Hg常溫下是液態(tài)，不是晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；H、He最外層電子數(shù)都少于3個(gè)，但它們不是金屬，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬的延展性指的是能抽成細(xì)絲、軋成薄片的性質(zhì)，在液態(tài)時(shí)，由于金屬具有流動(dòng)性，不具備延展性，所以C項(xiàng)也是錯(cuò)誤的；金屬晶體中存在自由電子，能夠?qū)щ?、傳熱，因此D項(xiàng)是正確的。3下列有關(guān)金屬晶體的說法中不正確的是()A金屬晶體是一種“巨分子”B“電子氣”為所有原子所共有C簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率最低D鉀型堆積的空間利用率最高答案D解析根據(jù)金屬晶體的“電子氣理論”，A、B選項(xiàng)都是正確的；金屬晶體的堆積方式中空間利用率分別是：簡(jiǎn)單立方堆積52%，鉀型68

12、%，鎂型和銅型均為74%，因此簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率最低，鎂型和銅型的空間利用率最高，因此應(yīng)選擇D項(xiàng)。4下列性質(zhì)不能用金屬鍵理論解釋的是()A導(dǎo)電性 B導(dǎo)熱性 C延展性 D銹蝕性答案D解析金屬鍵是金屬晶體中粒子的結(jié)合力，它決定了金屬晶體的一些性質(zhì)，可以解釋金屬晶體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等金屬晶體的物理性質(zhì)，但不能決定金屬的化學(xué)性質(zhì)，不能解釋化學(xué)性質(zhì)銹蝕性。5金屬的下列性質(zhì)中，與電子氣無關(guān)的是()A密度大小 B容易導(dǎo)電 C延展性好 D容易導(dǎo)熱答案A解析金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性都可以用電子氣理論解釋，而金屬的密度與此無關(guān)。6下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是()A金屬鍵是金

13、屬離子與“電子氣”之間的較強(qiáng)作用，金屬鍵無方向性和飽和性B共價(jià)鍵是原子之間通過共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵，共價(jià)鍵有方向性和飽和性C范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D氫鍵不是化學(xué)鍵，而是分子間的一種作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間答案D解析氫鍵是一種分子間作用力，比范德華力強(qiáng)，但是比化學(xué)鍵要弱。氫鍵既可以存在于分子間(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子內(nèi)(如)，所以應(yīng)選擇D項(xiàng)。7金屬晶體堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的原因是()A金屬原子的價(jià)電子數(shù)少 B金屬晶體中有自由電子C金屬原子的原子半徑大 D金屬鍵沒有飽和性和方向性答案D解析金屬晶體有多

14、種堆積方式主要是由于金屬鍵無飽和性和方向性。8石墨晶體中不存在的化學(xué)作用力是()A共價(jià)鍵 B氫鍵 C金屬鍵 D范德華力答案B解析石墨是一種混合型晶體。石墨晶體中，同一層里面的碳原子之間以共價(jià)鍵相互結(jié)合，層與層之間是范德華力，石墨中的碳原子采取的是平面三角形，每一個(gè)碳原子上都有一個(gè)2p軌道與平面垂直，p電子可以在同一層中自由移動(dòng)，石墨像金屬一樣，有金屬鍵，只有氫鍵不存在，所以應(yīng)該選擇B項(xiàng)。9下列對(duì)各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的是()A熔點(diǎn)：LiNaCuAlFeC密度：NaMgAl D空間利用率：鉀型鎂型銅型答案B解析同主族的金屬單質(zhì)，原子序數(shù)越大，熔點(diǎn)越低，這是因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)電子數(shù)相同，隨著原子半徑