2019-2020年高三化學教材教案金屬晶體.doc

2019-2020年高三化學教材教案金屬晶體本周教學內容金屬晶體的結構；運用金屬晶體的結構解釋金屬晶體的一些物理性質。要點精析1.晶體結構：金屬原子結構的共同特征是：最外層電子數較少，一般在4個以下；原子半徑較大。這種結構特點使其原子易失去價電子而變成金屬離子，釋放出的價電子在整個晶體中可以自由運動，被稱為“自由電子”。它不再屬于哪個或哪幾個指定的金屬離子，而是整塊金屬的“集體財富”，它們在整個晶體內自由運動，所以有人描述金屬內部的實際情況是“金屬離子沉浸在自由電子的海洋中”，這種描述正是自由電子的特征決定的。金屬陽離子與自由電子之間存在著較強的作用，因而使金屬離子相互結合在一起，形成金屬晶體。通過金屬離子與自由電子之間的較強作用形成的單質晶體，叫做金屬晶體。汞在常溫下是液態(tài)，這是金屬晶體中的一個特例。汞仍然是金屬，冷卻到其熔點以下，它可形成晶體，晶體的類型依舊是金屬晶體。金屬晶體結構中，金屬原子一層一層緊密地堆積著排列。離子晶體和分子晶體的結構是最小重復單元在空間的無限延伸；原子晶體的結構是原子形成的空間網狀結構；金屬晶體的結構是金屬原子一層一層緊密堆積的。金屬原子的價電子比較少，價電子跟原子核的聯系又比較松弛，金屬原子容易失去電子。因此，金屬的結構實際上是金屬原子釋出電子后所形成的金屬離子按一定規(guī)律堆積的（以一定的緊密形式堆積）。釋出的價電子在整個晶體里自由地運動著，這些電子叫做自由電子。在金屬晶體里自由電子并不專屬于某幾個特定的金屬離子，它們幾乎均勻地分布在整個晶體里，被許多金屬離子所共有。2、金屬的物理性質金屬在常溫下，一般大多都是晶體（除汞外），有金屬光澤、不透明、容易導電、導熱、有延展性。理解這些物理性質的時候要把握好共性與特殊性，如金屬一般有金屬光澤，但銅是紅色的、鉛是藍白色的、金是黃色的等。同時要把握好物理性質與金屬晶體結構的關系：導電性：自由電子在外加電場電場作用下定向移動。金屬晶體的導電性與金屬晶體中自由電子有關在外加電場條件下，自由電子定向運動而形成電流。金屬晶體在固態(tài)時能導電，是因為自由電子定向移動而形成電流。離子晶體在固態(tài)時則不能導電，因為此時陰、陽離子不能自由移動，在熔融或水溶液狀態(tài)下，陰、陽離子可自由移動，離子晶體才能導電。不同的金屬有不同的導電能力，導電性最強的三種金屬依次是Ag、Cu、Al。導熱性：自由電子受熱的運動速率加快，碰撞中能夠傳遞熱量。金屬的導熱性其實也與自由電子有關，自由電子在運動時經常跟金屬離子相碰撞，發(fā)生能量的交換。當某部分金屬受熱時，獲得能量的自由電子會發(fā)生運動和碰撞將能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，最后使整塊金屬的溫度趨于一致。金屬的導熱性可解釋冬天時金屬制品比木制品更“涼”的現象，原因是當人接觸到金屬時，金屬很快就將熱量從人體導到環(huán)境中；當人接觸到木制品時，因木制品是熱的不良導體，從而不易將人體熱量導出。有延展性：外力作用下，金屬原子會因層與層之間相對滑動而變形，但并不改變金屬微粒間的相互作用，只發(fā)生形變而不致斷裂變形。延展性事實上是延性和展性的合稱。延性是指拉成細絲，展性是指軋成薄片。金屬具有延展性是因為金屬在外力的作用下，金屬晶體內的原子層發(fā)生錯動，但由于金屬離子與自由電子的作用沒有方向性，從而這種作用仍能保持，不致斷裂。不同的金屬有不同的延展性，延展性較好的是金，例如，1g黃金能拉成長度為3.2km的細絲，也可壓成厚度為1104mm的薄片。離子晶體為何無延展性？ 離子晶體內部陰、陽離子按一定規(guī)律交錯排列，當離子晶體在外力作用下發(fā)生錯動時，陽離子和陽離子互相接近，陰離子和陰離子互相接近，產生排斥力，晶體沿著力的作用面破裂，故離子晶體沒有延展性。以熔、沸點為例可以看出金屬晶體的差別。金屬晶體的熔、沸點可能較低，如Hg，常溫時是液態(tài)，也可能很高，如W，可達三千多度。金屬原子的價電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強，晶體的熔、沸點就越高；反之，亦然。例如，熔、沸點：Na<Mg<Al。需要注意的是，合金的熔、沸點一般比它各組分純金屬的熔、沸點低。例如，熔、沸點：Na>K>NaK合金。解題能力培養(yǎng) 1、金屬晶體結構與物理性質關系例1 金屬鈉能導電、導熱、具有延展性，而氯化鈉通常沒有上述性質，為什么？分析 物質的性質與其內部結構密切相關，解答本題時，應從金屬鈉和氯化鈉所屬晶體的結構不同去分析。金屬鈉屬于金屬晶體，在金屬鈉晶體中存在鈉離子與自由電子間的較強的相互作用。在外電場作用下金屬鈉中的自由電子作定向運動，形成電流，所以鈉易導電。同樣是自由電子的作用，可以引起自由電子與金屬離子之間的能量交換或當金屬受外力作用時，金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動，產生形變。氯化鈉屬于離子晶體，離子晶體中由于陰、陽離子間存在著靜電作用，使陰、陽離子不能發(fā)生自由移動，因而氯化鈉晶體就沒有上述這些性質。2、金屬晶體中的微粒例2在單質的晶體中一定不存在的微粒是（ ）A、原子 B、分子 C、陰離子 D、陽離子分析單質晶體可能有：硅、金剛石原子晶體，P、S、Cl2分子晶體，Na、Mg金屬晶體，在這些晶體中，構成晶體的微粒分別是原子、分子、金屬離子和自由電子。因此A、B、D不符合選項。C中陰離子只存在于離子晶體中，構成離子晶體的微粒是陰、陽離子，所以離子晶體不可能形成單質晶體。正確答案C3、各晶型熔、沸比較例3下列晶體中，熔點最高的化合物是（ ）A、金剛石 B、食鹽 C、石英 D、鋁分析上述四種物質中，屬化合物的只有食鹽（NaCl）和石英（SiO2），因此熔點的比較只限于此兩種物質。石英為原子晶體，食鹽屬離子晶體，所以石英的熔點要比食鹽高。正確答案C4構成晶體的基本粒子及其相互間的作用例4（2000全國）下列每組物質發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是（ ）A食鹽和蔗糖熔化B鈉和硫熔化C碘和干冰升華D二氧化硅和氧化鈉熔化分析 根據構成晶體的粒子種類以及它們之間的相互作用不同來判斷A中食鹽為離子晶體，熔化時破壞的是離子鍵；蔗糖為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力B中鈉為金屬晶體，熔化時破壞的是金屬鍵；硫為分子晶體C中碘和干冰同為分子晶體D中二氧化硅為原子晶體，熔化時破壞的是共價鍵；氧化鈉為離子晶體A、B、D選項中各對物質均不屬于同類晶體，其粒子間的相互作用也就不屬于同一類型選項C中碘和干冰均屬于分子晶體，它們升華時，克服的是很弱的分子間作用力，屬于同種類型正確答案C5晶體的物理性質例5（2002上海）在下列有關晶體的敘述中錯誤的是（ ）A、離子晶體中，一定存在離子鍵B、原子晶體中，只存在共價鍵C、金屬晶體的熔、沸點均很高D、稀有氣體的原子能形成分子晶體分析金屬晶體的熔、沸點可能比較高，如金屬鎢的熔點可達3410 ；而金屬汞的熔點較低，常溫下呈液態(tài)，故C的說法是錯誤的。構成稀有氣體的微粒是原子，或者說是單原子分子，以范德華力相結合成分子晶體，因此D選項的說法是正確的。正確答案C