2019-2020年高三化學(xué)教材教案金屬晶體.doc

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2019-2020年高三化學(xué)教材教案金屬晶體 　　[本周教學(xué)內(nèi)容] 　　金屬晶體的結(jié)構(gòu)；運(yùn)用金屬晶體的結(jié)構(gòu)解釋金屬晶體的一些物理性質(zhì)。 　　[要點(diǎn)精析] 　　1.晶體結(jié)構(gòu)：金屬原子結(jié)構(gòu)的共同特征是：①最外層電子數(shù)較少，一般在4個以下；②原子半徑較大。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yùn)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(nèi)自由運(yùn)動，所以有人描述金屬內(nèi)部的實(shí)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(qiáng)的作用，因而使金屬離子相互結(jié)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(qiáng)作用形成的單質(zhì)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(diǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是最小重復(fù)單元在空間的無限延伸；原子晶體的結(jié)構(gòu)是原子形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；金屬晶體的結(jié)構(gòu)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(lián)系又比較松弛，金屬原子容易失去電子。因此，金屬的結(jié)構(gòu)實(shí)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(yùn)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(zhì) 　　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(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性。理解這些物理性質(zhì)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(lán)白色的、金是黃色的等。同時要把握好物理性質(zhì)與金屬晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系： 　?、賹?dǎo)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(dǎo)電性與金屬晶體中自由電子有關(guān)．在外加電場條件下，自由電子定向運(yùn)動而形成電流。 　　金屬晶體在固態(tài)時能導(dǎo)電，是因?yàn)樽杂呻娮佣ㄏ蛞苿佣纬呻娏鳌ｋx子晶體在固態(tài)時則不能導(dǎo)電，因?yàn)榇藭r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(dǎo)電。 　　不同的金屬有不同的導(dǎo)電能力，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三種金屬依次是Ag、Cu、Al。 　?、趯?dǎo)熱性：自由電子受熱的運(yùn)動速率加快，碰撞中能夠傳遞熱量。 　　金屬的導(dǎo)熱性其實(shí)也與自由電子有關(guān)，自由電子在運(yùn)動時經(jīng)常跟金屬離子相碰撞，發(fā)生能量的交換。當(dāng)某部分金屬受熱時，獲得能量的自由電子會發(fā)生運(yùn)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(dǎo)熱性可解釋冬天時金屬制品比木制品更“涼”的現(xiàn)象，原因是當(dāng)人接觸到金屬時，金屬很快就將熱量從人體導(dǎo)到環(huán)境中；當(dāng)人接觸到木制品時，因木制品是熱的不良導(dǎo)體，從而不易將人體熱量導(dǎo)出。 　?、塾醒诱剐裕和饬ψ饔孟?，金屬原子會因?qū)优c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(shí)上是延性和展性的合稱。延性是指拉成細(xì)絲，展性是指軋成薄片。 　　金屬具有延展性是因?yàn)榻饘僭谕饬Φ淖饔孟?，金屬晶體內(nèi)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(xì)絲，也可壓成厚度為110－4mm的薄片。 　　離子晶體為何無延展性？　 離子晶體內(nèi)部陰、陽離子按一定規(guī)律交錯排列，當(dāng)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(chǎn)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(diǎn)為例可以看出金屬晶體的差別。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)可能較低，如Hg，常溫時是液態(tài)，也可能很高，如W，可達(dá)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(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)就越高；反之，亦然。例如，熔、沸點(diǎn)：NaK>Na－K合金。 　　[解題能力培養(yǎng)]　 　　1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)關(guān)系 　　例1　 金屬鈉能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、具有延展性，而氯化鈉通常沒有上述性質(zhì)，為什么？ 　　[分析]　 物質(zhì)的性質(zhì)與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，解答本題時，應(yīng)從金屬鈉和氯化鈉所屬晶體的結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(yùn)動，形成電流，所以鈉易導(dǎo)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(dāng)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(chǎn)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(zhì)。 　　2、金屬晶體中的微粒 　　例2．在單質(zhì)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(zhì)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(gòu)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(xiàng)。 　　C中陰離子只存在于離子晶體中，構(gòu)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(zhì)晶體。 　　正確答案C 　　3、各晶型熔、沸比較 　　例3．下列晶體中，熔點(diǎn)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(zhì)中，屬化合物的只有食鹽（NaCl）和石英（SiO2），因此熔點(diǎn)的比較只限于此兩種物質(zhì)。 　　石英為原子晶體，食鹽屬離子晶體，所以石英的熔點(diǎn)要比食鹽高。 　　正確答案C 　　4．構(gòu)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(zhì)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(jù)構(gòu)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?yàn)榉肿泳w． 　　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(xiàng)中各對物質(zhì)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(xiàng)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C 　　5．晶體的物理性質(zhì) 　　例5．（2002上海）在下列有關(guān)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(diǎn)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(diǎn)可能比較高，如金屬鎢的熔點(diǎn)可達(dá)3410℃ ；而金屬汞的熔點(diǎn)較低，常溫下呈液態(tài)，故C的說法是錯誤的。 　　構(gòu)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(jié)合成分子晶體，因此D選項(xiàng)的說法是正確的。 　　正確答案C