(讲义)第3章 第3节 基础课时13 金属键与金属晶体-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(人教版2019)

第三节　金属晶体与离子晶体 基础课时13　金属键与金属晶体 1．认识金属晶体的结构和性质。 2．能利用金属键、“电子气理论”解释金属的一些物理性质。 一、金属键 1．定义：在金属单质晶体中金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子：金属阳离子和自由电子。 3．成键条件：金属单质或合金。 4．成键本质 电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 　下列有关金属键的叙述错误的是(　　) A．自由电子属于整块金属 B．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关 C．金属键没有饱和性和方向性 D．金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用 D　[自由电子属于整块金属，A项正确；金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关，B项正确；金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性，C项正确；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，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，D项错误。] 二、金属晶体 1．通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 2．金属晶体的物理通性 有良好的导电性、导热性、延展性，具有金属光泽。 微点拨：(1)温度越高，金属的导电能力越弱。 (2)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 (3)同为金属晶体，不同金属熔点(或沸点)相差较大，如汞与钨单质。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。 (×) (2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失。 (√) (3)金属晶体的构成粒子为金属原子。 (×) (4)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。 (√) 　下列叙述正确的是(　　) A．有阳离子的晶体一定有阴离子 B．有阳离子的晶体一定是化合物 C．金属晶体都具有较高的熔点和银白色的金属光泽 D．由单质组成且在固态时能导电的晶体不一定是金属晶体 D　[金属晶体中有金属阳离子和自由电子，而无阴离子，A项错误；铁、铜、金等金属晶体内部存在金属阳离子，但它们都是单质，B项错误；有的金属晶体的熔点很高，如钨是熔点最高的金属，有的很低，如汞在常温下是液体；绝大多数金属都具有银白色金属光泽，但少数金属有特殊颜色，如Au呈金黄色，Cu呈红色，Cs略带金色等，C项错误；晶体硅能导电，但不是金属晶体，D项正确。] 金属键对金属物理性质的影响 记忆金属又叫形状记忆合金。20世纪70年代，世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条伸直；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。这些都是由一种有记忆力的金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。这种材料就叫做记忆金属(memory metal)。它主要是镍钛合金材料。 一些常见的记忆金属制品 [问题1]　合金是什么？合金中存在金属键吗？ 提示：合金就是由两种或两种以上的金属或者金属与非金属组成的具有金属特性的物质。合金中含有金属阳离子和自由电子，所以，含有金属键。 [问题2]　记忆合金是否具有一定的导热性？为什么？ 提示：具有。因为记忆合金中也存在金属键，也存在金属阳离子和自由电子，所以二者相互碰撞可以传递热量。 [问题3]　根据图示可知，记忆金属在医学上有何应用？ 提示：镍钛合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等(此答案合理即可)。 1．金属键强弱的影响因素 金属键的强弱取决于金属阳离子所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。 2．“电子气理论”对金属性质的解释 (1)金属的导电性 在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”会发生定向移动，从而形成电流，所以金属容易导电，如图所示： (2)金属的导热性 金属容易导热，是由于“电子气”中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，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)金属的延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对