1、第一单元金属键金属晶体第1课时金属键与金属特性核心素养发展目标1.了解金属键的概念，理解金属键的本质和特征，能利用金属键解释金属单质的某些性质，促进宏观辨识与微观探析的学科核心素养的发展。2.能结合原子半径、原子化热解释、比较金属单质性质的差异，促进证据推理与模型认知的学科核心素养的发展。一、金属键1概念：指金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。2成键微粒：金属阳离子和自由电子。3特征：没有方向性和饱和性。4存在：存在于金属单质和合金中。自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，但都不可能独占某个或某几个自由电子，电子在整块金属中自由运动。例1下列关于金属
2、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这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，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，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强烈的相互作用，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B解析从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键无方向性和饱和性。例2下列物质
3、中只含有阳离子的物质是()A氯化钠 B金刚石C金属铝 D氯气答案C解析氯化钠是离子化合物，既含阳离子又含阴离子；金属铝中含有阳离子和自由电子；金刚石由原子组成，氯气由分子组成，都不含阳离子，故C正确。易误提醒某物质有阳离子，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物理特性分析(1)良好的导电性：金属中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(2)金属的导热性：是自由电子在运动时与金属离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)良好的延展性：金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属中的各原子层发生相对滑动
4、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物理性质的影响因素金属NaMgAl原子外围电子排布3s13s23s23p1原子半径/pm186160143.1原子化热/kJmol1108.4146.4326.4熔点/97.5650660由上表中数据可知：原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越多，原子化热越大，金属键越强，金属的熔点越高，硬度越大。金属导电性与电解质导电性的比较金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。例3某新型“防盗玻璃
5、”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，“防盗玻璃”能报警是利用了金属的()A延展性 B导电性C弹性 D导热性答案B解析当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，说明当玻璃被击碎时，形成闭合回路，利用了金属的导电性，故选B。例4下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是()AMgAlCa BAlNaLiCAlMgCa DMgBaAl答案C解析金属元素的原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。1正误判断(1)常温下，金属单质都以固体形式存在()(2)固态时能导电是判断金属的标志()(3)金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强
6、烈的静电吸引作用()(4)金属单质的熔点差别较大()(5)金属键的强弱决定金属单质的熔点和硬度()答案(1)(2)(3)(4)(5)2金属键的形成是通过()A金属原子与自由电子之间的相互作用B金属离子与自由电子之间强烈的相互作用C自由电子之间的相互作用D金属离子之间的相互作用答案B解析金属键的形成是通过金属离子与自由电子之间强烈的相互作用，故选B。3下列关于金属晶体导电的叙述中，正确的是()A金属晶体内的电子在外加电场条件下可以发生自由移动B在外加电场作用下，金属晶体内的金属阳离子相对滑动C在外加电场作用下，自由电子在金属晶体内发生定向移动D温度越高导电性越强答案C解析金属导电的原理是：在外加
7、电场作用下自由电子发生定向移动，故A、B项错误；金属的导电性与温度成反比，即温度越高，导电性越弱，故D项错误。4下列性质体现了金属通性的是()A铁能够被磁铁磁化B铝在常温下不溶于浓硝酸C铜有良好的延展性、导热性和导电性D钠与水剧烈反应放出氢气答案C解析金属通性指的是金属的某些共有的性质，如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。5下列说法错误的是()A钠的硬度大于铝B铝的熔、沸点高于钙C镁的硬度大于钾D钙的熔、沸点高于钾答案A6(1)金属导电靠_，电解质溶液导电靠_。(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。一般来说，金属键越强，则金属的熔点_，硬度_。答
8、案(1)自由电子自由离子(2)金属原子半径大小单位体积内自由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发生定向移动，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。(2)金属键与金属原子的半径、单位体积内自由电子的数目有关，一般情况下，金属原子半径越小，单位体积内自由电子数越多，金属键越强，则金属的熔、沸点越高，硬度越大。题组一 金属键及其影响因素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金属键中的自由电子属于整块金属C金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关D金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电
9、吸引作用答案D解析金属键没有方向性和饱和性；金属键中的自由电子属于整块金属；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；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。2金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示，则下列说法错误的是()金属KCu原子外围电子排布4s13d104s1原子半径/pm255128原子化热/kJmol190.0339.3熔点/63.41 083A.单位体积内自由电子数目：KCuB金属键强弱顺序为KCuC金属的硬度大小顺序为KCuD两者最外层电子数目相等，因此其金属键的强弱取决
10、于原子半径大小答案D解析决定金属键强弱的因素是单位体积内自由电子数目和原子半径的大小，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大；金属单位体积内自由电子的数目则取决于金属的外围电子数目，而不是金属的最外层电子数目。题组二金属的物理特性3金属的下列性质中，不能用金属键理论加以解释的是()A易导电 B易导热C有延展性 D易锈蚀答案D解析金属键理论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
11、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解析自由电子是属于整个金属晶体的，在外加电场作用下，发生定向移动从而导电，B项正确。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性、导热性、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在金属中，自由电子与金
12、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。7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，离子只具有氧化性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固体答案B解析Fe2既有氧化性又有还原性，A项错误；金属元素在化合物中一般显正价，B项正确；同种金属元素在不同化合物中的化合价可能相同，也可能不同，C项错误；汞在常
13、温下呈液态，D项错误。8金属具有的通性是()具有良好的导电性具有良好的导热性具有延展性都具有较高的熔点都是固体都具有很大的硬度A BC D答案A解析金属并不一定具有较高的熔点，如汞在常温下是液态，钠、钾等的硬度都不大，所以均错误。9两种金属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
14、属MgAl合金的硬度比Mg、Al高。题组三 由金属键的强弱比较判断金属的熔、沸点10下列晶体中，金属阳离子与自由电子间的作用最强的是()ANa BMgCAl DK答案C解析影响金属键强弱的主要因素为金属原子的半径、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，外围电子数目逐渐增多，所以金属键逐渐增强，其中Al的金属键最强，Na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K的金属键比Na弱。11铝钠合金有着广泛的应用，现有三种晶体：铝、钠、
15、铝钠合金，它们的熔点从低到高的顺序是()A BC D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。12要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是比较金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是()A金属镁的硬度大于金属铝B金属镁的熔点低于金属钙C金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热D碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的答案C解析镁原子比铝原子的半径大而所带的外围电子少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，硬度小；因镁原子的半径小而所带外围电子相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点和沸点高；因镁原子的半径小而所带外围
16、电子多，使金属镁比金属钠的金属键强，原子化热比钠大；从Li到Cs，原子的半径是逐渐增大的，所带外围电子相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小。13物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：导热性、导电性、还原性、延展性、具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属主要性质对应的序号。(每空限选一个)(1)用铝锭制成包装用的铝箔_。(2)用铝制成的高压铝锅_。(3)用铁粉回收照相业废液中的银_。(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆_。答案(1)(2)(3)(4)解析(1)用铝锭制成包装用的铝箔利用了铝的延展性，故答案为。(2)用铝制成的高压铝锅利用了铝的导热性，故答案为
17、。(3)用铁粉回收照相业废液中的银利用了铁的还原性，故答案为。(4)用铜丝、金属做电缆利用了金属的导电性，故答案为。14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，因为金属钾易熔于熔融态的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)Na97.88830.97K63.77740.86NaCl8011 4132.165KCl7701 500(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
18、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。15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100 99 74 61 27 17密度/gcm3金 铅 银 铜 铁 锌 铝19.3 11.3 10.5 8.9
19、2 7.86 7.14 2.7熔点/钨 铁 铜 金 银 铝 锡3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232硬度(以金刚石为10)铬铁 银铜金铝铅945 2.542.532.5322.91.5(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)上述哪种物理性质与自由电子关系最为密切？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)因为钨的熔点很高(3 410 )，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。
