专题3 第一单元 金属键 金属晶体-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评（苏教版）

第一单元　金属键　金属晶体 [学业要求解读]　1.能描述金属晶体中金属键的成键特征，能用金属键理论解释金属的典型性质。　2.能借助模型说明常见金属晶体中晶胞的构成。　3.能举例说明合金的优越性能。 学习任务一　金属键与金属特性 1．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。 2．金属的特性 (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运动，从而形成电流。 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 Na Mg Al 原子外围电子排布 3s1 3s2 3s23p1 原子半径/pm 186 160 143.1 原子化热/kJ·mol－1 108.4 146.4 326.4 熔点/℃ 97.5 650 660 由上表中数据可知： 金属元素的原子半径越小、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，金属晶体的熔点越高，硬度越大。 [思考1]　金属键的形成原因是什么？ 提示：金属原子的部分或全部外围电子受原子核的束缚比较弱。在金属晶体内部，它们可以从原子上“脱落”下来，形成自由移动的电子。金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，这种强烈的相互作用称为金属键。 [思考2]　金属具有导电性、导热性及延展性的原因是什么？ 提示：(1)导电性：在金属晶体中，存在着大量的自由电子，这些电子在外加电场的作用下发生定向移动形成电流，所以金属具有良好的导电性。 (2)导热性：金属具有导热性，是由于金属晶体中的自由电子在加热条件下与金属原子(或金属离子)频繁碰撞，从而把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)延展性：由于金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，各层金属原子之间仍然保持金属键的作用，因而金属即使在外力作用下发生形变也不易断裂，具有良好的延展性。 1．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。 2．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。 3．金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。如熔点：K<Na<Mg<Al，硬度：Li>Na>K>Rb。 4．金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而铁熔点很高(1 535 ℃)。 5．一般来说，合金的熔点低于成分金属的熔点。如熔点：生铁<纯铁。 6．温度越高，金属的导电能力越弱。 　下列关于金属的叙述正确的是(　　) A．用铂金制作首饰不能用金属键理论解释 B．固态或熔融后易导电、熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Li、Na、Mg的熔点逐渐升高 D．温度越高，金属的导电性越好 【思路点拨】　(1)明确金属晶体的性质特点。 (2)用金属键理论加以解释。 【解析】　选项A，用铂金制作首饰是利用了金属晶体具有延展性，能用金属键理论解释；选项B，金属晶体在固态或熔融态下都能导电，大多数金属在常温下为固体，熔点较高，故题设条件下的晶体可能是金属晶体；选项C，一般情况下，金属键的强弱与金属原子价电子数的多少有关，价电子数越多，金属键越强，与金属原子的半径大小也有关，金属原子的半径越大，金属键越弱。金属键强弱为Mg>Li>Na，其熔点也为Mg>Li>Na；选项D，金属的导电性随温度升高而降低，温度越高，其导电性越差。 【答案】　B 1．要使金属熔化必须破坏其中的金属键。金属熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键强弱，而金属键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、沸点从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：选C。镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小，A项错误；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、沸点和