1、课堂探究探究一 金属键与金属物理性质间的关系问题导引金属延展性图示1金属为什么具有延展性？提示：金属离子与自由电子之间相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，故金属只发生形变而不断裂，使金属具有良好的延展性。2金属晶体的熔点变化差别很大。为什么Hg熔点低，在常温下为液态，而Fe等金属熔点高，常温下为固态？提示：这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力(金属键)不同造成的。金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属的熔点越高，硬度越大。名师精讲1影响金属键的因素(1)金属元素原子半径越小，单位体积内自由移动电子数目越
2、大，金属键越强。金属单质硬度的大小，熔点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔点越高，硬度越大。(2)一般来说，金属的原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。如对Na、Mg、Al而言，由于价电子数：AlMgNa，原子半径：NaMgAl，故金属键由强到弱为AlMgNa，故熔点：NaMgAl(97.81 645 660.4 )，硬度：NaMgAl。又如A族中，Li、Na、K、Rb、Cs的价电子数均为1，但原子半径从Li至Cs依次递增，故其熔点依次递减(180.5 97.81 63.65 38.89 28.40 )。2用金属键解释金属的物理性质(1)金属晶体具有金属光泽和颜色。绝大多数
3、金属都是银白色的、具有金属光泽的晶体，少部分金属晶体有颜色。这是由于自由电子对可见光进行选择性吸收和反射，从而使金属晶体具有不同的颜色和光泽。(2)金属的导电性、导热性。导电性：在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动没有方向性。但是，在外加电场的作用下，自由电子会发生定向移动而形成电流，故金属易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最好的三种金属依次是银、铜、铝。导热性：自由电子在运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换。当金属的某一部分受热时，从区域获得能量的电子会向别处运动并发生碰撞，将能量从温度高的区域传递到温度低的区域，最后使整块金属的温度趋于一致。金属的导热性可
4、以解释生活中常见的一些现象。比如，在冬天我们感觉金属制品比木制品更凉，原因是当人接触到金属时，金属很快将人体的热量传递出去，因为木制品不易导热，所以当人接触到木制品时，身体的热量不易散失。(3)金属的延展性。延展性实际上是延性和展性的合称。延性指拉成细丝，展性指轧成薄片。金属之所以具有延展性是因为当金属受到外力时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后，相互作用没有被破坏，故金属只发生形变而不断裂，使金属具有良好的延展性。不同的金属延展性不同，延展性最好的是金，1 g金能拉成3.2 km的细丝，可压制成0.1 m厚的薄片。【例题1】 要使金
5、属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A金属镁的熔点大于金属铝B碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐增大的C金属铝的硬度大于金属钠D金属镁的硬度小于金属钙解析：镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔点和硬度都逐渐减小；因铝离子的半径小而所带电荷多，使金属铝比金属钠的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔点和硬度都大；因镁离子的半径小而所带电荷与钙离子相同，使金属
6、镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大。答案：C方法规律金属离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强。金属键越强，晶体熔点越高，硬度越大。变式训练1 按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是()A由分子间作用力结合而成，熔点低B固体或熔融后易导电，熔点在1 000 左右C由共价键结合成网状结构，熔点高D固体和熔融状态不导电，但溶于水后可能导电解析：A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1 000 左右，不是很高，应为金属晶体；C为原子晶体；D为分子晶体。答案：B探究二 金属晶体的堆积模型问题导引金属晶体的堆积方式1金属晶体有几种堆积方式？提示：简单立方堆积、体心立方堆积、六
7、方最密堆积和面心立方最密堆积。2金属堆积的空间利用率大小关系如何？提示：面心立方最密堆积六方最密堆积体心立方堆积简单立方堆积。名师精讲1晶体结构的密堆积原理(1)密堆积原理。所谓密堆积原理是指在由无方向性的金属键、离子键及范德华力等结合成的晶体中，原子、离子或分子等微粒总是倾向于采取相互配位数高、能充分利用空间的堆积密度大的那些结构。这样的结构由于充分利用了空间，从而使体系的能量尽可能降低，体系稳定。(2)自由电子。金属原子释放电子后按一定规律堆积，而释放出的电子在整个晶体里自由移动形成自由电子。自由电子不专属于某一个或特定的金属原子，它们几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属原子共有。2有关
8、原子堆积模型的几个重要概念(1)紧密堆积。微粒间的作用力使微粒间尽可能地相互接近，使它们占有最小空间。(2)空间利用率。空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。(3)配位数。在紧密堆积中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目称为配位数。3金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞非密置层简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积Na、K、Fe68%8密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au74%12【例题2】 (1)如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是_。(2)如图是一个金属铜的晶胞，请完
9、成以下各题。该晶胞“实际”拥有的铜原子是_个。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简单立方晶胞此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为 gcm3，则阿伏加德罗常数为_(用a、表示)。解析：(1)由图中直接相邻的原子数可以求得中两类原子数之比分别为12、13，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为。(2)用“均摊法”求解，864；该晶胞为面心立方晶胞；64 gmol1 gcm3a3 cm3，NA mol1。答案：(1)(2)4C mol1方法技巧 对于晶体结构的计算，要善于运用宏观的立体结构分析粒子的微观结构，利用立体几何的知识，分清各
10、原子、离子、分子在空间的相对位置，把化学概念抽象成数学问题。变式训练2 金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示金的摩尔质量。(1)金晶体的每个晶胞中含有_个金原子。(2)欲计算一个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_。(3)一个晶胞的体积是_。(4)金晶体的密度是_。解析：(1)由题中对金晶体晶胞的叙述，可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数，即864。(2)金原子的排列是紧密堆积形式的，每个面心的原子和四个顶点的原子要相互接触。(3)右图是金晶体中原子之间相互位置关系的平面图，AC为金原子直径的2倍，AB为立方体的边长，由图可得，立方体的边长为d，所以一个晶胞的体积为(d)32d3。(4)一个晶胞的质量等于4个金原子的质量，所以。答案：(1)4(2)每个面心的原子和四个顶点的原子相互接触(3)2d3(4)
