同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第1單元+金屬鍵金屬晶體和答案

1、2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題 3+第 1 單元 +金屬鍵 金屬晶體和答案第一單元 金屬鍵 金屬晶體目標(biāo)與素養(yǎng)： 1.明白金屬鍵的含義, 知道金屬鍵的本質(zhì)；熟悉金屬鍵與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系,明白金屬晶體的共性；宏觀辨識(shí)與微觀探析 2.能列舉金屬晶體的積累模型,并能運(yùn)用積累模型來(lái)描述和說(shuō)明金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；證據(jù)推理與模型認(rèn)知 3.通過金屬鍵理論的研討, 培育終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任 一、金屬鍵與金屬特性 1金屬鍵 1概念：金屬離子與自由電子之間劇烈的相互作用；2金屬鍵成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子；3成鍵條件：金屬單質(zhì)或合金；4影響金屬鍵強(qiáng)弱

2、的因素 金屬元素原子半徑越小,單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越多,金屬鍵越強(qiáng)；5金屬鍵的強(qiáng)弱對(duì)金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響 金屬硬度的大小、熔沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；金屬鍵越強(qiáng),金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大；2金屬特性特性說(shuō)明從導(dǎo)電性在外電場(chǎng)作用下,自由電子在金屬內(nèi)部發(fā)生定向移動(dòng),形成電流導(dǎo)熱性通過自由電子的運(yùn)動(dòng)把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域,而使整塊金屬達(dá)到同樣的溫度- 1 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題 3+第 1 單元 +金屬鍵 金屬晶體和答案由于金屬鍵無(wú)方向性, 在外力作用下, 金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 延展性 時(shí),各層金屬原子之間仍保持金屬

3、鍵的作用3.金屬的原子化熱 1金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬的原子化熱來(lái)衡量；金屬的原子化熱是指 1 mol 金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸取的能量；2意義：衡量金屬鍵的強(qiáng)弱；金屬的原子化熱數(shù)值越大,金屬鍵越強(qiáng)；二、金屬晶體 1存在 通常條件下,大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體；在金屬晶體中,金屬原子 猶如半徑相等的小球一樣,彼此相切、緊密積累成晶體；2組成單元 晶胞 能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基本重復(fù)單位；金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重 復(fù)延長(zhǎng)而形成的；3金屬晶體的常見積累方式 1金屬原子在二維平面中放置的兩種方式 金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體；把它們放置在平面上 即二維空間 里可有兩種

4、方式 非密置層和密置層 如下圖所示 ；a非密置層 b密置層 晶體中一個(gè)原子四周距離相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)；分析上圖,非密置層的配位數(shù)是4,密置層的配位數(shù)是6；密置層放置平面的利用率比非密置層的要高；2金屬原子在三維空間中的積累方式和模型金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間一層一層地 中積累而成；其積累方式有以下四種；這四種積累方式又可以依據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類：非密置層的積累包括簡(jiǎn)潔立方積累和體心立方積累,密置層積累 包括六方積累和面心立方積累；填寫下表：- 2 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題 3+第 1 單元 +金屬鍵 金屬晶

5、體和答案積累模型 接受這種積累的典型代表 晶胞簡(jiǎn)潔立方積累 Po釙 非密置層體心立方積累 Na、K、Cr 六方立方積累 Mg、Zn、Ti 密置層面心積累 Cu、Ag、Au 4.平行六面體晶胞中微粒數(shù)目的運(yùn)算1晶胞的頂點(diǎn)原子是 8 個(gè)晶胞共用；2晶胞棱上的原子是 4 個(gè)晶胞共用；3晶胞面上的原子是 2 個(gè)晶胞共用；如金屬銅的一個(gè)晶胞 如下列圖 均攤到的原子數(shù)為 4；銅晶胞5.合金的組成和性質(zhì)1合金：一種金屬與另一種或幾種金屬或非金屬 的融合體；2合金的性能：通常多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的成分金屬的熔點(diǎn)要低,而強(qiáng)度和 硬度比它的成分金屬要大；微點(diǎn)撥： 由于金屬鍵沒有飽和性和方向性,金屬原子能從各個(gè)方向相

6、互靠近,彼此相切,緊密積累成晶體,密積累能充分利用空間,使晶體能量降低；- 3 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題 3+第 1 單元 +金屬鍵 金屬晶體和答案1判定正誤 正確的打“ ” ,錯(cuò)誤的打“ ” 1金屬晶體的熔點(diǎn)均較高； 2金屬的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性均與自由電子有關(guān)； 3金屬受外力作用變形后仍保持金屬鍵的作用； 4金屬鍵沒有方向性和飽和性； 5金屬中的自由電子來(lái)源于金屬原子的部分或全部電子； 答案 123452如下列圖為金屬原子在二維空間里放置的兩種方式,以下說(shuō)法中正確選項(xiàng) 6 A圖 a為非密置層,配位數(shù)為B圖 b為密置層,配位數(shù)為 4 C圖 a在三維空間里

7、積累可得六方積累和面心立方積累D圖 b在三維空間里積累僅得簡(jiǎn)潔立方積累C 金屬原子在二維空間里有兩種排列方式,一種是密置層排列,一種是非密置層排列；密置層排列的空間利用率高,原子的配位數(shù)為 6,非密置層的配位數(shù)較密置層小,為 4；由此可知,圖中 a為密置層, b為非密置層；密置層在三維空間積累可得到六方積累和面心立方積累兩種積累模型,非密置層在三維空間堆積可得簡(jiǎn)潔立方積累和體心立方積累兩種積累模型；所以,只有 C 選項(xiàng)正確； 3如下列圖的甲、乙、丙三種晶體：試寫出：1甲晶體的化學(xué)式 X 為陽(yáng)離子 _；2乙晶體中 A、B、C 三種粒子的個(gè)數(shù)比 _；3丙晶體中每個(gè) D 四周結(jié)合 E 的個(gè)數(shù) _；-

8、 4 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案答案 1X 2Y213138 金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.金屬晶體的原子積累模型金屬原子在三維空間按肯定的規(guī)律積累,有4 種基本積累方式；積累方式圖式實(shí)例簡(jiǎn)潔立方積累釙體心立方積累鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等面心立方積累 金、銀、銅、鉛等六方積累 鎂、鋅、鈦等2.金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系 絕大多數(shù)金屬不透亮,具有金屬光澤,硬度大,熔、沸點(diǎn)高,具有良好的導(dǎo) 電、導(dǎo)熱及延展性；1延展性 金屬有延展性,可以抽成細(xì)絲,可以壓成薄片；這是由于當(dāng)金屬受到外力作 用時(shí),密積累層的金屬原子之間比較簡(jiǎn)潔產(chǎn)

9、生滑動(dòng),這種滑動(dòng)不會(huì)破壞密積累的 排列方式,而且在滑動(dòng)過程中“ 自由電子” 能夠維系整個(gè)金屬鍵的存在,即各層 之間始終保持著金屬鍵的作用,因此,金屬晶體雖然發(fā)生了變形,但不會(huì)導(dǎo)致斷 裂；另外,金屬晶體中原子的積累方式也會(huì)影響金屬的性質(zhì),如具有最密積累結(jié) 構(gòu)的金屬的延展性往往比其他結(jié)構(gòu)的金屬的延展性好；- 5 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案2金屬的熔點(diǎn)、硬度 金屬鍵是在整個(gè)晶體的范疇內(nèi)起作用的,而且金屬鍵一般較強(qiáng),金屬熔化或有硬物壓入時(shí)需破壞金屬鍵,故大多數(shù)金屬晶體的熔點(diǎn)較高,硬度較大,但不同金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大；如

10、Hg 在常溫下為液態(tài),而鐵的熔點(diǎn)卻很高1 535 ；3金屬熔、沸點(diǎn)高低的比較 金屬陽(yáng)離子半徑越小,所帶電荷越多,就金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)就越高,一般存在以下規(guī)律：同周期金屬單質(zhì),從左到右 同主族金屬單質(zhì),從上到下如 Na、Mg、Al熔、沸點(diǎn)上升；如堿金屬 熔、沸點(diǎn)降低；合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低；金屬晶體熔點(diǎn)差別很大,如汞常溫為液體,熔點(diǎn)很低 38.9 ,而鐵等金屬熔點(diǎn)很高 1 535 ；【典例 1】以下關(guān)于金屬的表達(dá)中,不正確選項(xiàng) A金屬鍵是金屬離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的劇烈相互作用,其實(shí)質(zhì)與離子鍵類似,也是一種電性作用B金屬鍵可以看作是很多原子共用很多電子所

11、形成的劇烈的相互作用,所以與共價(jià)鍵類似,也有方向性和飽和性C金屬鍵是帶異性電荷的金屬離子和自由電子間的相互作用,故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性D金屬中的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)B 從基本構(gòu)成微粒的性質(zhì)看,金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似,都屬于電性作用,特點(diǎn)都是無(wú)方向性和飽和性,自由電子是由金屬原子供應(yīng)的,并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng),為整個(gè)金屬的全部陽(yáng)離子所共有,從這個(gè)角度看,金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處, 但兩者又有明顯的不同, 如金屬鍵無(wú)方向性和飽和性； 1以下關(guān)于金屬晶體的表達(dá)正確選項(xiàng) A常溫下,金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B金屬離子與自由電子之間的劇烈作用,在肯定外力作用下,

12、不因形變而消- 6 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案失C鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D溫度越高,金屬的導(dǎo)電性越好B A：Hg 在常溫下為液態(tài)； C：rCaK,所以金屬鍵CaK,故熔、沸點(diǎn) CaK ；D：金屬的導(dǎo)電性隨溫度上升而降低； 2結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),回答以下問題；已知以下金屬晶體：W、Pb,其積累方式Na、Po、K、Cu、Mg、Au、Ag、Zn、 Ti、Cr 、Mo、簡(jiǎn)潔立方積累的是：_；體心立方積累的是：_；六方積累的是： _；面心立方積累的是：_；答案 PoNa、K、Cr、Mo、WMg、Zn、TiAu、Ag、 Cu

13、、Pb 晶胞1.晶胞的特點(diǎn) 1習(xí)慣接受的晶胞是平行六面體,其三條邊的長(zhǎng)度不肯定相等,也不肯定互 相垂直；晶胞的外形和大小由詳細(xì)晶體的結(jié)構(gòu)所打算；2整個(gè)晶體就是晶胞按其周期性在三維空間重復(fù)排列而成；每個(gè)晶胞上下左 右前后無(wú)隙并置地排列著與其一樣的很多晶胞,打算了晶胞的 8 個(gè)頂角、平行的 面以及平行的棱完全相同；2晶胞中粒子數(shù)的運(yùn)算 均攤法確定晶胞中微粒的個(gè)數(shù)均攤法：如某個(gè)粒子為n 個(gè)晶胞所共有,就該粒子的1 n屬于這個(gè)晶胞；模型認(rèn)知和證據(jù)推理：兩種常見晶胞中粒子數(shù)的求算1平面六面體 長(zhǎng)方體形和正方體形 晶胞中不同位置的粒子數(shù)的運(yùn)算- 7 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突

14、破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案2六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的運(yùn)算如下列圖,六方晶胞中所含微粒數(shù)目為121 632 1 26；六方晶胞【典例 2】某物質(zhì)的晶體中, 含 A、B、C 3 種元素,其排列方式如下列圖 其中前后兩面心上的 B 原子未畫出 ,晶體中 A、B、C 的原子個(gè)數(shù)比為 A1 3 1 B231 C2 2 1 D133 A A 原子位于晶胞的頂點(diǎn), 故晶胞中 A 原子個(gè)數(shù)為 81 81,B 原子位于晶胞的面心, 故晶胞中 B 原子個(gè)數(shù)為 61 23,C 原子位于晶胞的體心, 故晶胞中 C原子個(gè)數(shù)為 1,所以晶胞中 A、B、C 的原子個(gè)數(shù)比為 13 1,A 項(xiàng)正

15、確； - 8 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案3某晶體的晶胞為如下列圖的正三棱柱,該晶體中比是 A3 9 4 B142 C2 9 4 D384 X、 Y、Z 三種粒子數(shù)之B 題圖中不是一個(gè)平行六面體晶胞,而是一個(gè)正三棱柱結(jié)構(gòu)的晶胞,它分?jǐn)偟降牧Ｗ訛轫斀橇Ｗ拥?12,底面棱上粒子的 1 4,側(cè)面棱上粒子的 1 6及內(nèi)部的全部粒子,X 都在頂角上, 6 個(gè) Y 在頂面和底面棱上, 3 個(gè) Y 在側(cè)面棱上, Z 位于內(nèi)部,所以 X、Y、Z 三種粒子數(shù)之比為612 6 1 43 1 61142； 4銅在我國(guó)有色金屬材料的消費(fèi)中

16、僅次于鋁,國(guó)防等領(lǐng)域；回答以下問題：廣泛地應(yīng)用于電氣、 機(jī)械制造、1銅原子基態(tài)電子排布式為 _；2用晶體的 X 射線衍射法可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)；對(duì)金屬銅的測(cè)定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密積累,邊長(zhǎng)為 361 pm；又知銅的密度為 9.00 g cm3,就銅晶胞的體積是 _cm 3,晶胞的質(zhì)量是 _g,阿伏加德羅常數(shù)為_ 列式運(yùn)算,已知 ArCu63.6；解析 2體積是 a 3；質(zhì)量體積 密度；一個(gè)體心晶胞含 4 個(gè)原子,就摩爾質(zhì)量四分之一 晶胞質(zhì)量 NA,可求 NA；答案 11s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或Ar3d104s 1 23 24.70 104.23

17、1022NA1 1 4 4.23 10 63.6 g mol22 g6.01 10 23 mol 1- 9 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案晶胞的一般運(yùn)算公式已知：晶體密度 、晶胞體積 V、晶胞含有的組成個(gè)數(shù) N和 NA 的有關(guān)運(yùn)算公式：V N NAM 如 NaCl 晶體：V 4 NA58.5；1以下有關(guān)金屬鍵的表達(dá)錯(cuò)誤選項(xiàng)A金屬鍵沒有飽和性和方向性B金屬鍵是金屬離子和自由電子之間存在的劇烈的靜電吸引作用C金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成與金屬鍵有關(guān)B 金屬原子脫落下來(lái)的電子被全部原子所共有,從而

18、把全部的金屬原子維系在一起,故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性；金屬鍵是金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用,既包括金屬離子與自由電子之間的靜電吸引作用,也存在金屬離子與自由電子之間的靜電排斥作用；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬；金屬的性質(zhì)及固體形成與金屬鍵的強(qiáng)弱親密相關(guān)； 2與金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有關(guān)的是 A原子半徑大小 B最外層電子數(shù)C金屬的活潑性 D自由電子D 金屬的導(dǎo)電性是由于自由電子在外加電場(chǎng)中的定向移動(dòng)造成的；金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子熱運(yùn)動(dòng)的加劇會(huì)不斷和金屬離子碰撞而交換能量,使熱能在金屬中快速傳遞； 3在金屬中,自由電子與金屬離子或金屬原子的碰撞有能量傳遞,可以用此來(lái)說(shuō)明的金屬的物理性質(zhì)是 B導(dǎo)電性A延展性- 10 - / 12 2022-2022 同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3+第 1 單元 +金屬鍵金屬晶體和答案C導(dǎo)熱性D硬度C 金屬晶體中,自由電子獲得能量后在與金屬離子或金屬原子的碰撞過程中實(shí)現(xiàn)了能量傳遞,把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域,表達(dá)了金屬的導(dǎo)熱性； 41 183 K 以下純鐵晶體的基本