1、1第 1 课时 金属键与金属特性学习目标定位 认识金属键，能用金属键理论解释金属的一些物理特性，会正确分析金属键的强弱。一 金属键的概念1钠原子、氯原子能够形成三种不同类别的物质：(1)化合物是 NaCl，其化学键类型是离子键。(2)非金属单质是 Cl2，其化学键类型是共价键。(3)金属单质是 Na，根据金属单质能够导电，推测金属单质钠中存在的结构微粒是 Na和自由电子。2由以上分析，引伸并讨论金属键的有关概念：(1)金属键是指金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。(2)金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。(3)金属键存在于金属单质和合金中。归纳总结1金属键的实质：金属阳离子与自由电子之间
2、强烈的相互作用。2金属键的特征：没有饱和性和方向性。活学活用1下列有关金属键的叙述错误的是( )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金属键中的自由电子属于整块金属D金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关答案 B解析 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，故金属键无饱和性和方向性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，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；金属的性质及金属固体
3、的形成都与金属键强弱有关。2下列物质中含有阳离子的单质是( )A氯化钠 B金刚石C金属铝 D氯气答案 C2解析 选项 A、C 中含有阳离子，但氯化钠是离子化合物，故选项 C 正确，A 不正确；选项 B、D 中不含有阳离子，故不正确。理解感悟 某物质有阳离子，但不一定有阴离子；而有阴离子时，则一定有阳离子。二 金属的物理性质1观察下图，用金属键理论解释金属晶体的下列物理性质(1)金属具有良好的导电性金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(2)金属具有良好的导热性金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子(或金属原子)碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度
4、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)金属具有良好的延展性金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子间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金属键的强弱影响金属的硬度、熔沸点(1)金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。金属的原子化热是指 1_mol 金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。(2)填写下表空格：金属 Na Mg Al Cr原子外围电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1原子半径/pm 186 160 143.1 124.9原子化热/kJmol1 108.4 146.4 326.4 397.
5、5熔点/ 97.5 650 660 19003观察分析上表，回答下列问题。影响金属键强弱的因素有哪些？答案 影响金属键强弱的主要因素有金属的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，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，金属键越强。金属的熔沸点、硬度与金属键强弱的关系如何？答案 金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度一般也越大。归纳总结1绝大多数金属熔、沸点较高，硬度较大；具有金属光泽，具有良好的导电性、导热性和延展性。2金属元素的原子半径(或阳离子半径)越小、单位体积内自由电子的数目(或阳离子所带电荷)越多，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大。活学活用3下列关于
6、金属晶体的叙述正确的是( )A常温下，金属单质都是银白色的固体B金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失C钙的熔、沸点低于钾D温度越高，金属的导电性越好答案 B解析 常温下，Hg 为液态，铜为红色，金为黄色，A 错；因为金属键无方向性，故金属键在一定强度范围内不因形变而消失，B 正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错；温度升高，金属的导电性减弱，D 错。4要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸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相关。由此判断下列说法正确的是( )A金属镁的硬度大于金属铝
7、B碱金属单质的熔、沸点从 Li 到 Cs 是逐渐增大的C金属镁的熔点大于金属钠D金属镁的硬度小于金属钙答案 C解析 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；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、沸点和硬度都逐渐减小；因镁离子的半径小而所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因离子的半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。4金属键的形成当堂检测1下列有关金属元素的特性，叙述正确的是( )A金属元素的原子具有还原性，离子只
8、具有还原性B金属元素在化合物中一般显正价C金属元素在不同化合物中的化合价均不同D金属元素的单质在常温下均为金属晶体答案 B解析 变价金属的中间价态离子既有还原性又有氧化性，所以 A 项错误；金属元素在化合物中一般显正价，所以 B 项正确；同种金属元素在不同化合物中的化合价可以相同，也可以不同，所以 C 项错误；汞在常温下为液体，此时不属于晶体，所以 D 项错误。2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间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用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，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C金属键是带
9、异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，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答案 B3下面有关金属的叙述正确的是( )A金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用B通常情况下，金属中的自由电子会发生定向移动，而形成电流C金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D金属的导电性随温度的升高而降低答案 D解析 金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故 A 项不正确；自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动形成电流，故 B 项不正确；金属的导热
10、性是由于自由电子在热的作用下与金属原(离)子频繁碰撞将能量进行传递，故 C 项不正确。54物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说金属离子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是( )A镁的硬度大于铝 B镁的熔、沸点高于钙C镁的硬度大于钾 D钙的熔、沸点高于钾答案 A解析 根据题目所给信息，镁和铝的电子层数相同，价电子数 AlMg，离子半径Al3 Mg2 ，金属键 MgCa，镁的熔、沸点高于钙，所以 B 正确；用以上比较方法可推出：价电子数 MgK，离子半径 Mg2 K，镁的硬度大于钾，所以C 正确；钙和钾元素位于同一周期，价电子
11、数 CaK，离子半径 K Ca2 ，金属键 CaK，钙的熔、沸点高于钾，所以 D 正确。5(1)金属导电靠_，电解质溶液导电靠_，金属导电能力随温度升高而_，电解质溶液导电能力随温度升高而_。(2)影响金属键强弱的因素有_、_、金属晶体中金属原子的堆积方式等。一般说来，金属键越强，则金属的熔点_，硬度_。答案 (1)自由电子 自由离子 减弱 增强(2)金属原子半径大小 价电子的数目 越高 越大解析 (1)金属能导电是金属中的自由电子在外加电场的作用下定向移动，且导电能力随温度升高而减弱，电解质溶液的导电过程实际上是阴、阳离子定向移动的过程。导电能力随温度升高而增强。(2)金属键与金属原子的半径
12、、价电子数目有关，一般情况下，金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，则金属的熔、沸点越高，硬度越大。40 分钟课时作业基础过关一、金属键的概念1金属键的形成是因为金属晶体中主要存在( )A金属离子之间的相互作用B金属原子之间的作用C金属离子与自由电子间的相互作用D金属原子与自由电子间的相互作用答案 C解析 金属键是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强烈的相互作用。2下列叙述错误的是( )A金属单质或合金在固态或液态时都能导电6B金属晶体中的自由电子属整个晶体共有C晶体中只要存在阳离子，则一定有阴离子D金属镁比金属钠的熔点高，是因为金属镁中的金属键强答案 C二、金属
13、的物理特性3金属的下列性质中，不能用晶体结构加以解释的是( )A易导电 B易导热C有延展性 D易锈蚀答案 D解析 金属的晶体结构只能解释金属的导电性、导热性、延展性、硬度、熔点等物理性质，是否容易生锈是金属的化学性质，只能用金属的原子结构加以解释。4金属能导电的原因是( )A金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D金属晶体在外加电场作用下可失去电子答案 B解析 电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生了定向移动从而导电，故 B 项正确；有的金属中金属键较强，但依然导电，故 A 项
14、错误；金属导电是靠自由电子的定向移动，而不是金属阳离子发生定向移动，故 C 项错误；金属导电是物理变化，而不是失去电子的化学变化，故 D 项错误。5金属具有延展性的原因是( )A金属原子半径都较大，价电子较少B金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用C金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快D自由电子受外力作用时能迅速传递能量答案 B解析 金属晶体具有良好的导电、导热、延展性等，其原因都与遍布晶体的“自由电子”有关。金属具有延展性是原子层相对滑动，但金属阳离子与自由电子形成的化学键没有被破坏，故金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用。6在金属晶体中，自由电子与金属离子或
15、金属原子的碰撞有能量传递，可以用此来解释的金属的物理性质是( )A延展性 B导电性C导热性 D硬度7答案 C解析 金属晶体中，自由电子获得能量后，在与金属离子或金属原子的碰撞过程中实现了能量传递，把能量从温度高的区域传到温度低的区域，体现了金属的导热性。三、由金属键的强弱比较判断金属的熔、沸点7下列晶体中，金属阳离子与自由电子间的作用最强的是( )ANaBMgCAlDK答案 C解析 影响金属键强弱的主要因素有金属原子的半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，金属原子的半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，金属键就越强，金属阳离子与自由电子间的作用就越强。Na、Mg、Al 均位于第 3 周
16、期，原子半径逐渐减小，价电子数目逐渐增多，所以金属键逐渐增强，其中铝的金属键最强，钠的金属键最弱，而 K 和Na 位于同一主族，且 K 的半径比 Na 大，故钾的金属键比钠弱。8在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力就越大，金属的熔、沸点就越高。则下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是( )AMgAlCaBAlNaLiCAlMgCaDMgBaAl答案 C解析 阳离子电荷数：Al 3 Mg2 Ca 2 Ba 2 Li Na ，阳离子半径： r(Ba2 )r(Ca2 )r(Na )r(Mg2 )r(Al3 )r(Li )，故 C 正确。9铝钠合
17、金有着广泛的应用，现有三种晶体：铝、钠、铝钠合金，它们的熔点从低到高的顺序是( )ABCD答案 C解析 三种晶体中，一般合金的熔点低于各组成金属单质的熔点，而铝与钠比较，钠的熔、沸点较低，故答案为 C。能力提升10两种金属 A 和 B，已知 A、B 常温下为固态，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有( )A导电、导热、延展性较纯 A 或纯 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答案 D8解析 合金为混合物，通常无固定组成，因此熔、沸点通常不固定；金属形成合金的熔点比各组成合金的金属单质低，如 Na、K 常温下为固体，而 NaK 合
18、金常温下为液态，轻金属 MgAl 合金的硬度比 Mg、Al 高。11工业上生产 Na、Ca、Mg 都是电解其熔融态的氯化物，但钾不能用电解熔融 KCl 的方法制得，因为金属钾易溶于熔融态的 KCl 中而产生危险，难以得到钾，且降低电解效率。现在生产金属钾是用金属钠和熔化的 KCl 反应来制取，有关数据如下：熔点() 沸点()密度(gcm3 )Na 97.8 883 0.97K 63.7 774 0.86NaCl 801 1413 2.165KCl 770 1500 升华 1.984工业上生产金属钾的化学方程式和条件是KClNa NaClK= = = = =850 (1)工业上制金属钾主要应用什
19、么原理使反应变为现实？(2)工业上制金属钾时主要运用了上表所列的哪些物理常数，并说明原因。答案 (1)应用平衡移动原理，钾蒸气逸出，使生成物浓度减小，平衡不断向右移动，从而获得金属钾。(2)运用钾、钠、氯化钾、氯化钠的熔点和沸点数据。工业上生产钾时温度是关键，850时 NaCl、KCl、Na 皆为熔融状态，而钾为蒸气，所以利用了钾、钠、氯化钠、氯化钾的熔点和沸点差异来制取金属钾。12下列关于金属元素特征的叙述正确的是_。金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 金属元素在化合物中一般显正价 金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱 金属元素只有金属性，没有非金属性 价电子数越多，金属性越强 离子化
20、合物中一定含有金属元素 铵盐都只含有非金属元素，一定不含有金属元素答案 解析 有些金属离子有还原性，如 Fe2 ，错；金属元素在化合物中一般显正价，金属原子越容易失去电子，其对应的离子(如 Fe 对应 Fe2 )就越难得到电子，即氧化性越弱，、正确；位于硼砹分界线附近的元素有金属性也有非金属性，错；Al 的价电子数比 Na 多但 Na 的金属性比 Al 强，NH 4Cl 等离子化合物中不含有金属元素，(NH 4)2Fe(SO4)2、(NH 4)2Cr2O7等铵盐中含有金属元素，、错。拓展探究913根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。物理性质 物理性质比较银铜金铝锌铁导电性(
21、以银为 100)1009974612717金铅银铜铁锌铝密度/gcm 319.311.310.58.927.867.142.7钨铁铜金银铝锡熔点/3410153510831064962660232铬 铁 银 铜 金 铝 铅硬度 (以金刚石为 10)9 452.54 2.53 2.53 22.9 1.5(1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？(2)银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？(3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？(4)上述物理性质中与自由电子关系最为密切的是_。答案 (1)因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制作菜刀、锤子等。(2)银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。(3)因为钨的熔点高(3410)，而锡的熔点(232)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝制灯泡的灯丝。(4)导电性解析 在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。正确解答本题还要会读题，充分利用题中所给信息进行比较解题。
