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1、專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元金屬鍵金屬晶體 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo) 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)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強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。(2)成鍵微粒:金屬離子和自由電子。(3)金屬鍵的本質(zhì):金屬離子和自由電子之間的靜電作用。(4)金屬鍵的特征:無方向性和飽和性。(5)金屬鍵的強(qiáng)弱:金屬鍵的強(qiáng)弱用金屬的原子化熱來衡量。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)吸收的能量。 影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素有金屬元素的離子半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目等。一般而言,金屬元素的離子半徑越小,單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多,金屬鍵越強(qiáng)。V V

2、V V V V V V V V V V V V 金屬鍵的強(qiáng)弱影響著金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性等物理性質(zhì)。V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)2.金屬的物理性質(zhì)(1)金屬的物理性質(zhì):有金屬光澤,有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,多數(shù)具有較高的熔點(diǎn),硬度較大。(2)金屬鍵與金屬性質(zhì)的關(guān)系:用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)金屬有良好的導(dǎo)電性是由于在外電場(chǎng)作用下,自由電子在金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)。金屬有良好的導(dǎo)熱性是由于自由電子的運(yùn)動(dòng)把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域。V V V V V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)金屬有良好的延展性是由于當(dāng)金屬受到外力作用時(shí),金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),各層金屬原子之間仍保持金屬鍵

3、的作用。金屬的硬度和熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)取決于金屬內(nèi)部金屬鍵的強(qiáng)弱。一般而言,金屬鍵越強(qiáng),金屬硬度越大,熔、沸點(diǎn)越高。說明:金屬的延展性是相對(duì)的,有限度的。少數(shù)金屬如銻、鋨、錳等幾乎無延展性。金屬晶體的顏色不盡相同,大多數(shù)為銀白色,有的為其他顏色,如銅為紅色,金為黃色。金屬晶體的硬度和熔、沸點(diǎn)是多種多樣的,如堿金屬的硬度和熔、沸點(diǎn)都很低,鎢等熔點(diǎn)又很高。V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)預(yù)習(xí)交流1金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么本質(zhì)區(qū)別?答案: 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)二、金屬晶體1.晶體(1)晶體與非晶體:晶體具有規(guī)則的幾何外形,有(填“有”或“沒有”,下同)固定熔點(diǎn);非晶體的外形不規(guī)則,沒有固定熔點(diǎn)。(

4、2)晶體的分類:根據(jù)晶體內(nèi)部微粒種類和微粒間的相互作用的不同,可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、原子晶體和分子晶體。2.晶胞(1)晶胞的概念:晶胞是指能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位。(2)晶胞的幾何形狀:習(xí)慣采用的晶胞都是平行六面體。 說明:晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。V V V V V V V V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)整個(gè)晶體就是晶胞按其周期性在三維空間重復(fù)排列而成的。這種排列必須是晶胞的并置堆砌。所謂并置堆砌是指平行六面體之間沒有任何空隙,同時(shí),相鄰的八個(gè)平行六面體均能共頂點(diǎn)相連接。 3.金屬晶體(1)概念:金屬離子和自由電子之間通過金屬鍵結(jié)合而形成的晶體叫金屬晶體。(2)金

5、屬晶體的成鍵粒子是金屬離子和自由電子,粒子間的作用是金屬鍵。(3)性質(zhì):熔點(diǎn)較高、硬度大、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性好。V V V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)4.金屬晶體的原子堆積模型(1)二維空間模型:金屬原子在平面上(二維空間)緊密放置有兩種排列方式:非密置層和密置層,其配位數(shù)分別為4和6。(2)三維空間模型:金屬晶體中金屬原子堆積有4種基本堆積方式,分別是簡(jiǎn)單立方堆積,如金屬釙(Po);體心立方堆積,如鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等;面心立方堆積,如金、銀、銅、鉛等;六方堆積,如鎂、鋅、鈦等。V V V V V V V V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)5.合金(1)概念:合金是由一種金屬與另一種或幾

6、種金屬(或非金屬)的融合體。(2)性質(zhì):合金比成分金屬的性能更優(yōu)越,在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天,各種功能合金層出不窮,如防腐性能優(yōu)異的不銹鋼、儲(chǔ)氫材料LaNi 5合金、形狀記憶合金、高強(qiáng)度的錳鋼、高磁性的硅鋼、航空材料鈦合金等。V V V V V V V 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)預(yù)習(xí)交流2(1)金屬晶體絕大多數(shù)采用密堆積方式,為什么?(2)為什么合金比單組分金屬的硬度、強(qiáng)度等機(jī)械性能更優(yōu)越?答案:(1)由于金屬鍵沒有飽和性和方向性,金屬原子能從各個(gè)方向相互靠近,彼此相切,緊密堆積成晶體,密堆積能充分利用空間,使晶體能量降低。(2)合金晶體中同一平面上有直徑大小不同的金屬原子,使同一平面高低不平,面與面之

7、間摩擦力增大,不易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故合金比單組分金屬的硬度、強(qiáng)度等機(jī)械性能更優(yōu)越。 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 21.金屬鍵與金屬晶體的性質(zhì)活動(dòng)與探究關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是() A.金屬一般具有銀白色光澤,是物理性質(zhì),與金屬鍵沒有關(guān)系B.金屬具有良好的導(dǎo)電性,是因?yàn)樵诮饘倬w中共享了金屬原子的價(jià)電子,形成了“電子氣”,在外加電場(chǎng)的作用下自由電子定向移動(dòng)便形成了電流,所以金屬易導(dǎo)電C.金屬具有良好的導(dǎo)熱性能,是因?yàn)樽杂呻娮釉谑軣岷?加快了運(yùn)動(dòng)速率,自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞,傳遞了能量D.金屬晶體具有良好的延展性,是因?yàn)榻饘倬w中的原子層可以相對(duì)滑動(dòng)而不破壞金屬鍵3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)解析:

8、金屬一般具有銀白色的金屬光澤,與金屬鍵密切相關(guān)。由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列,內(nèi)部存在自由電子,所以當(dāng)光輻射到它的表面上時(shí),自由電子可以吸收所有頻率的光,然后很快釋放出各種頻率的光,這就使得絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀白色光澤,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;B、C、D項(xiàng)均正確。答案:A 1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)思考與交流金屬晶體有哪些物理通性?金屬晶體的熔、沸點(diǎn)有哪些規(guī)律性變化?答案:(1)物理通性:良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點(diǎn):金屬鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。同周期金屬元素的單質(zhì),從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)依次升高。同主族金屬元素的單質(zhì),從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)依次降低。通常,合金的熔、

9、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,如汞常溫下為液體,熔點(diǎn)很低(-38.9 ),而鐵等金屬熔點(diǎn)很高(1 535 )。1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬離子半徑、金屬離子所帶電荷有關(guān)。金屬離子半徑越小,金屬離子所帶電荷越多,則金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)越高。同周期金屬元素的單質(zhì),從左至右(如鈉、鎂、鋁)熔、沸點(diǎn)升高,硬度增大;同主族元素的金屬單質(zhì),自上而下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低,硬度減小。一般地,合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)2.晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算均攤法活動(dòng)與探究晶胞中微粒并不一定只為1個(gè)晶胞所擁有,如某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共

10、有,則該粒子有 屬于這個(gè)晶胞。中學(xué)中常見的晶胞為立方晶胞(如下圖所示)。1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)請(qǐng)?jiān)跈M線上完成立方晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法:1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)遷移與應(yīng)用某晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,X位于立方體的頂點(diǎn),Y位于立方體的中心。晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著個(gè)X,每個(gè)X同時(shí)吸引著個(gè)Y,該晶體的化學(xué)式為。1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè) 答案:48XY 2(或Y2X) 1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)3.金屬的幾種堆積方式活動(dòng)與探究已知下列金屬晶體:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。其堆積方式為(1)簡(jiǎn)單立方堆積的是。 (2)體心立方堆積的是。 (3)六

11、方堆積的是。 (4)面心立方堆積的是。 1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)解析:簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率太低,只有金屬Po采用這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中,這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方的高,多數(shù)金屬采用這種堆積方式。六方堆積按ABAB方式堆積,面心立方堆積按ABCABC方式堆積,六方最密堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti,采用面心立方堆積的常見金屬為Cu、Ag、Au。答案:(1)Po(2)Na、K、Fe(3)Mg、Zn(4)Cu、Au1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)遷移與應(yīng)用某晶體中含有A、B、C三種元素,其排列方式如圖所示,晶體中A、B、C的原子個(gè)數(shù)之比為()

12、A.1 3 1B.2 3 1C.8 6 1D.4 3 1 答案:A 1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1.空間利用率是空間被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù),空間利用率等于微?？傮w積比晶胞總體積。2.配位數(shù)是指晶體中一個(gè)原子或離子周圍最鄰近的原子或離子的數(shù)目。1 2 3 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 41.下列敘述正確的是() A.金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷是由于金屬原子之間有較強(qiáng)的作用B.通常情況下,金屬中的自由電子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流C.金屬是通過自由電子的運(yùn)動(dòng),把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域D.金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而增強(qiáng)解析:金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷是因?yàn)榻饘倬w中各

13、原子層會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?故A項(xiàng)不正確;金屬中的自由電子要在外加電場(chǎng)作用下才能發(fā)生定向移動(dòng)產(chǎn)生電流,故B項(xiàng)不正確;金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而減弱,故D項(xiàng)不正確。 答案:C 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 42.下列關(guān)于金屬晶體導(dǎo)電性能的敘述正確的是()A.金屬晶體內(nèi)的自由電子只有在外加電場(chǎng)作用下才可以發(fā)生移動(dòng)B.在外加電場(chǎng)的作用下,金屬晶體內(nèi)的陽離子定向移動(dòng)C.在外加電場(chǎng)的作用下,自由電子在金屬晶體內(nèi)發(fā)生定向移動(dòng)D.溫度越高,金屬導(dǎo)電性越強(qiáng)答案:C 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 43.下列各物質(zhì)中,不屬于合金的是()A.硬鋁B.黃銅C.鋼鐵D.水銀解析:硬鋁為鎂、鋁、銅等按一定比例組成的合金,黃銅為銅、鋅等的合金,鋼鐵為鐵和碳的合金,只有水銀(汞)為純凈物,不屬于合金。答案:D 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 44.(1)如下圖所示為二維平面晶體示意圖,所表示的化學(xué)式為AX3的是。 (2)右圖為一個(gè)金屬銅的晶胞,請(qǐng)完成以下各題。該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是。 該晶胞稱為(填序號(hào))。 A.六方晶胞B.體心立方晶胞C.面心立方晶胞D.簡(jiǎn)單立方晶胞此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為a cm,Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64,金屬銅的 密度為 gcm-3,則阿伏加德羅常數(shù)的值為(用a、表示)。 問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1 2 3 4