3.3.1金属键与金属晶体 学案-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

“学为中心”探究式学习高效课堂导学案 年级： 高二 班别： 姓名： 制作人： 化学备课组 科目： 化学 3.3.1金属键与金属晶体 【学习目标】 1、 理解金属键的本质，并能用电子气理论解释金属的典型物理性质； 2、 掌握金属晶体的概念及影响金属晶体熔沸点高低的因素。 【主干知识梳理】 一、金属键 1、定义： 与 之间强烈的相互作用。 2、成键微粒： 与 。 注意：电子 特定的金属阳离子，而几乎是 分布在整块晶体中。 3、成键本质：电子气理论--金属原子脱落下来的 几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“ ”，被所有原子所共有，把所有 维系在一起。 4、特征：无 和 性。 自由电子不专属于特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用就是金属键，故金属键无 性和 性。 5、影响因素：一般来说，金属键的强弱主要取决于金属阳离子的 和 。 越小， 越多，金属键越强。 【思考与讨论】 (1)如何应用电子气理论解释金属的导电性？ (2)如何用电子气理论解释金属的导热性？ (3)如何用电子气理论解释金属的延展性？ (4)如何用电子气理论解释金属光泽？ 【对点训练1】 1、下列关于金属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强烈的相互作用，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 2、金属的下列性质中与金属键无关的是(　　) A．良好的导电性 B．反应中易失电子 C．良好的延展性 D．良好的导热性 二、金属晶体 1、定义： 和 之间通过 形成的晶体。 常温下，绝大多数 (晶体锗、灰锡是原子晶体)和 都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。 2、构成微粒： 和 。 注意：晶体中有阳离子不一定有阴离子，可能是自由移动的电子，有阴离子一定有阳离子。 3、微粒间作用力： 。 4、物理性质： ①良好的 性、 性、 性和 ； ②熔沸点有的 ，有的 ； ③硬度有的 ，有的 。 【思考讨论】 (1)对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔点的数据，金属晶体的熔点与哪些因素有关？ 金属阳离子半径越 ，所带电荷数越 ，金属键越 ，熔沸点越 ，硬度越 。 拓展：①同周期金属单质，从左到右，熔、沸点依次 。如：Na Mg Al； ②同主族金属单质，从上至下，熔、沸点依次 。如：碱金属Li Na K； ③一般情况下，合金的熔、沸点比纯金属的 。 (2)金属材料形成合金以后性能为什么会改变？ (3)高温下金属导电性减弱的原因? 【对点训练2】 1、下列对各组物质性质的比较中正确的是 (　　) A．熔点:Li<Na<K B．熔、沸点:Al>Mg C．密度:Na>Mg>Al D．硬度:Mg<K 2、有两种金属A和B，已知A、B在常温下均为固态，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是(　　) A．导电、导热、延展性比纯A或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 3、下图是金属晶体内部电子气理论图： 电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是(　　) A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小 4、 课堂练习 1．正误判断 (1)金属在常温下都是晶体( ) (2)金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用( ) (3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏( ) (4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5)金属晶体除了纯金属，还有大量的合金( ) (6)有机高分子化合物一定不能导电( ) (7)金属的电导率随温度的升高而降低( ) 2．下列有关金属键的叙述中，错误的是(　　) A. 金属键没有饱和性和方向性 B. 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C. 金属键中的电子属于整块金属 D. 金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关 3．金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱， 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 五、课后练习 1、下列叙述错误的是(　　) A．构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子 B．金属晶体内部都有自由电子 C．金属晶体内自由电子分布不均匀，专属于某个特定的金属离子 D．同一类晶体中熔点(或沸点)相差最大的是金属晶体 2、下列关于金属晶体的叙述，不正确的是(　　) A．常温下，金属单质并非都以金属晶体的形式存在 B．金属键在受到外力作用下，会因发生形变而消失 C．金属钾的熔点低于金属钙，与金属键有关 D．一般情况，温度越高， 金属的导电性越弱 3、下图是金属晶体内部的电子气理论示意图： 仔细观察并用电子气理论解释金属导电的原因是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．金属能导电是因为含有金属阳离子 B．金属能导电是因为含有电子且无规则运动 C．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 D．金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用 4、下列关于晶体的说法正确的是(　　) A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子 B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子 C．有金属光泽的晶体，一定是金属晶体 D．根据晶体能否导电，可以判断晶体是否属于金属晶体 5、下列四种性质的叙述，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．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高 C．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电 D．固态时或熔融后易导电，熔点在1 000 ℃左右 6、依据“电子气”理论的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释正确的是(　　) A．温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强 B．温度升高，阳离子的动能变大，阻碍自由电子的运动，以致金属导电性减弱 C．温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱 D．温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子间的吸引力变小，以致金属的导电性增强 7、我国的超级钢研究居于世界领先地位。某种超级钢中除Fe外，还含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%。 下列说法错误的是(　　) A．上述五种元素中，有两种位于周期表的p区 B．超级钢的晶体是金属晶体 C．X射线衍射实验可以确定超级钢的晶体结构 D．超级钢中存在金属键和离子键 8、下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是(　　) ①O2、I2、Hg　②CO、H2O、SiO2　③Na、K、Rb　④Na、Mg、Al A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 9、铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。下列说法不正确的是(　　) A．铁镁合金的化学式为Mg2Fe B．晶体中存在的化学键类型为金属键 C．金属的熔点：Mg＜Ca D．该晶胞的质量为g(NA表示阿伏加德罗常数的值) 3.3.1金属键与金属晶体 学案答案 一、金属键 1、定义：金属阳离子与自由电子 2、成键微粒：金属阳离子与自由电子。 注意：电子不专属于特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中。 3、成键本质：电子气理论--金属原子脱落下来的价电子几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，被所有原子所共有，把所有金属原子维系在一起。 4、特征：无方向性和饱和性。 自由电子不专属于特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用就是金属键，故金属键无方向性和饱和性。 5、影响因素：一般来说，金属键的强弱主要取决于金属阳离子的半径和电荷数。 离子半径越小，电荷数越多，金属键越强；反之，离子半径越大，电荷数越少，金属键越弱。 【思考与讨论】 (1)金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。 (2)自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量，使得金属具有导热性。 (3)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，但排列方式不变，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，电子气没有破坏，所以金属有良好的延展性。 (4)因为自由电子可吸收所有频率的光，很快释放出去，绝大多数块状金属具有光泽，某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色。金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 【对点训练1】 1、B。解析：从基本构成微粒的性质看金属键属于电性作用，特征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，故选B。 2、B。解析：导电性、延展性、导热性都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属键所决定的，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属键无关，故选B。 二、金属晶体 1、定义：金属阳离子和自由电子之间通过金属键形成的晶体。 常温下，绝大多数金属单质(晶体锗、灰锡是原子晶体)和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。 2、构成微粒：金属阳离子和自由电子。 注意：晶体中有阳离子不一定有阴离子，可能是自由移动的电子，有阴离子一定有阳离子。 3、微粒间作用力：金属键。 4、物理性质：①导电性、导热性、延展性和金属光泽；②熔沸点有的高，有的低；③硬度有的大，有的小。 【思考讨论】 (1)对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔点的数据，金属晶体的熔点与哪些因素有关？ 金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。 拓展：①同周期金属单质，从左到右，熔、沸点依次升高。如：Na<Mg<Al； ②同主族金属单质，从上至下，熔、沸点依次降低。如：碱金属Li>Na>K； ③一般情况下，合金的熔、沸点比纯金属的低。 (2)金属材料形成合金以后性能为什么会改变？ 当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，所以金属材料形成合金以后性能发生改变。 (3)高温下金属导电性减弱的原因? 电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，所以出现金属的电导率随温度升高而降低的现象。 【对点训练2】 1、B。解析：Li—Na—K，金属阳离子半径越来越大，金属键越来越弱，熔点越来越低，A项错误；金属阳离子电荷数Mg小于Al，离子半径Mg大于Al，Mg的金属键弱于Al，熔、沸点:Al>Mg ，B正确；Na—Mg—Al，密度逐渐增大，C项错误；金属阳离子半径Mg的小于K，电荷数Mg的多于K，Mg的金属键强于K，硬度：Mg>K，D项错误。 2、D。解析：两种金属形成的合金为混合物，通常无固定组成，因此其熔、沸点通常不固定。合金的熔点比组成它的金属单质低，如Na、K常温下为固体，而Na-K合金在常温下为液态。轻金属Mg-Al合金的硬度比Mg、Al高，故答案选D。 3、C。解析：金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，D项错误。 5、 课堂练习 1、 × × × × √ × √ 2、B 3、C 五、课后练习 1、C。解析：金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，自由电子几乎均匀分布在金属晶体内，不专属于某一个或几个特定的金属离子，故A、B正确，C错误；由于金属键的强度差别很大，不同金属晶体的熔、沸点相差较大，故D正确。 2、B。解析：常温下，金属汞是液体，不是金属晶体，A正确；金属晶体受外力作用，层与层之间发生相对滑动，金属键变弱，但并未消失，B错误；K＋半径大于Ca2＋，K＋所带电荷小于Ca2＋，则金属钙中金属键强于金属钾，故钙的熔点高于钾，C正确；温度升高，自由电子运动速率加快，金属的导电性减弱，D正确。 3、C。解析：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，故金属能够导电。 4、B。解析：金属晶体中，有金属阳离子而没有阴离子；根据电荷守恒，晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨晶体。5、D。解析：由分子间作用力结合而成，熔点低，为分子晶体的特点，A错误；以共价键结合成三维骨架结构，熔点高，是共价晶体的特点，B错误；固态时不导电，不符合金属晶体的特征，C错误；固态或熔融后能导电，熔点在1 000 ℃左右，可能为金属晶体，D正确。 6、B。解析：温度升高，自由电子和金属阳离子的动能均增加，金属阳离子对自由电子的阻碍作用增大，所以金属导电性减弱。 7、D。解析：上述五种元素中，C、Al的最外层电子都分布在p轨道，所以它们位于周期表的p区，A正确；超级钢属于合金，它的晶体中只存在金属键，故属于金属晶体，B正确；X射线衍射实验，可以对物质内部原子在空间分布状况进行分析，从而确定超级钢的晶体结构，C正确；超级钢是金属晶体，因此只存在金属键，不存在离子键，D错误。 8、D。解析：常温下，O2为气体，I2是固体，Hg是液体，故熔点：O2<Hg<I2，①错误；CO、H2O都是分子晶体，H2O能形成分子间氢键，其熔点高于CO；SiO2是共价晶体，其熔点最高，故CO、H2O、SiO2的熔点逐渐升高，②正确；Na、K、Rb是第ⅠA族金属，且离子半径逐渐增大，则金属键逐渐减弱，故Na、K、Rb的熔点逐渐降低，③错误；Na、Mg、Al同处于第三周期，离子半径逐渐减小，金属键逐渐增强，故Na、Mg、Al的熔点逐渐升高，④正确。 9、C。解析：每个晶胞含有Fe原子个数为8×＋6×＝4个，含有8个Mg原子，则Mg、Fe原子个数比为8∶4＝2∶1，故铁镁合金的化学式为Mg2Fe，A正确；铁镁合金属于金属晶体，存在金属键，B正确；离子半径越小，所带电荷越多，金属键越强，金属的熔点越高，由于Mg2＋半径小于Ca2＋，金属Mg中金属键强于金属Ca，故Mg的熔点高于Ca，C错误；该晶胞中含有4个Fe原子和8个Mg原子，则该晶胞的质量为g＝g，D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$