2013-2014學(xué)年高中化學(xué)專題3第一單元金屬鍵金屬晶體教學(xué)設(shè)計(jì)蘇教版選修3

.第一單元金屬鍵金屬晶體●課標(biāo)要求1．知道金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論講解金屬的一些物理性質(zhì)。2．能列舉金屬晶體的基本積聚模型?！裾n標(biāo)解讀知道金屬鍵的實(shí)質(zhì)，能正確比較金屬鍵的強(qiáng)弱。2．能用金屬鍵理論講解金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性等。3．知道常有金屬晶體的基本積聚方式?！袷谡n地位本課時(shí)內(nèi)容是化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)的一部分?；瘜W(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)是高考命題的基礎(chǔ)內(nèi)容，每年高考試題中都有所表達(dá)?！裥抡n導(dǎo)入建議當(dāng)白光照射到不透明的物體表面時(shí)，一部分波長的光被物體吸取，一部分波長的光被物體反射出來。不相同波長的光有不相同的顏色，被反射的光波是什么顏色的，物體就是什么顏色。如三氧化二鉻反射綠光，它就是綠色的，硫磺反射黃光，它看上去就是黃色的。假設(shè)物體將全部波長的光都吸取，它就是黑色的，假設(shè)全部都反射，那么為白色。大多數(shù)金屬都能反射全部波長的光，因此絕大多數(shù)金屬(除金呈黃色、銅呈赤紅、銫呈淺黃、鉍呈淡紅、鉛呈淡藍(lán)以外)都表現(xiàn)銀白色光彩。金屬的光彩只有在整塊時(shí)才能表現(xiàn)出來，粉末狀時(shí)，除個(gè)別金屬(比方鎂鋁)外，大多數(shù)金屬都呈灰色或黑色。金屬除擁有金屬光彩外，還有哪些共同的性質(zhì)呢？讓我們一塊走進(jìn)“第一單元金屬鍵金屬晶體〞。●授課流程設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)安排：1自學(xué)教材P32～37。?步驟1：引入新課?2完成[課前自主導(dǎo)學(xué)]步驟2：從金屬原子結(jié)構(gòu)的視角去認(rèn)識金屬鍵的實(shí)質(zhì)?步驟3：引導(dǎo)學(xué)生用金屬鍵理論講解金屬的特色?步驟7：學(xué)生課堂完成[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]并師生進(jìn)行交流。?錯誤!?錯誤!?步驟4：(1)經(jīng)過交流談?wù)摚龑?dǎo)學(xué)生知道影響金屬鍵強(qiáng)弱的主要因素；經(jīng)過[研究1]，學(xué)會比較金屬熔沸點(diǎn)高低，硬度大小的方法。?步驟8：部署作業(yè)：完成[課后知能檢測]課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn).專心..知道金屬鍵的實(shí)質(zhì)。認(rèn)識金屬鍵與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系，認(rèn)識金屬晶體的共性。3.能正確解析金屬鍵的強(qiáng)弱。1.金屬晶體模型和金屬鍵的實(shí)質(zhì)。(重點(diǎn))2.深入認(rèn)識金屬晶體的共性。(難點(diǎn))4.認(rèn)識金屬晶體模型、晶胞的看法及金屬晶體的積聚方式。認(rèn)識合金及其廣泛應(yīng)用。金屬鍵與金屬特色金屬鍵看法：金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。特色：無飽和性也無方向性。金屬鍵的強(qiáng)弱①主要影響因素：金屬元素的原子半徑和單位體積的自由電子的數(shù)目。②與金屬鍵強(qiáng)弱相關(guān)的性質(zhì)：金屬的硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等(最少列舉三種物理性質(zhì))。2．金屬特色特色講解導(dǎo)電性在外電場作用下，自由電子在金屬內(nèi)部發(fā)生定向搬動，形成電流導(dǎo)熱性經(jīng)過自由電子的運(yùn)動把能量從溫度高的地域傳到溫度低的地域延展性由于金屬鍵無方向性，在外力作用下，金屬原子之間發(fā)生相對滑動時(shí)，各層金屬原子之間仍保持金屬鍵的作用1．(1)金屬中的自由電子本源于金屬原子中的哪部分電子？金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有何不相同？[提示](1)金屬原子的部分或全部外面電子。金屬導(dǎo)電是自由電子在外電場作用下的定向搬動，是物理變化；電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)質(zhì)是電解過程，為化學(xué)變化。金屬晶體晶胞：反響晶體結(jié)構(gòu)特色的基本重復(fù)單位。2．金屬晶體(1)看法：金屬陽離子和自由電子之間經(jīng)過金屬鍵結(jié)合而形成的晶體叫金屬晶體。(2)組成微粒：金屬陽離子和自由電子。微粒間的作用：金屬鍵。常有積聚方式①平面內(nèi)金屬原子在平面上(二維空間)親近放置，可有兩種排列方式。其中方式a稱為非密置層，方式b稱為密置層。②三維空間內(nèi).專心..金屬原子在三維空間按必然的規(guī)律積聚，有4種基本積聚方式。積聚方式圖式實(shí)例簡單立方積聚釙體心立方積聚鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等面心立方積聚金、銀、銅、鉛等六方積聚鎂、鋅、鈦等3．合金(1)定義一種金屬與另一種或幾種金屬(或非金屬)的交融體。性能①合金的熔點(diǎn)比各成分金屬都要低；②合金比各成分金屬擁有更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。2．金屬晶體絕大多數(shù)采用密積聚方式，為什么？[提示]由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，金屬原子能從各個(gè)方向相互湊近，相互相切，親近積聚成晶體，密積聚能充分利用空間，使晶體能量降低。金屬鍵與金屬晶體的性質(zhì)[問題導(dǎo)思]①合金中存在什么化學(xué)鍵？合金屬于金屬晶體嗎？②如何比較鈉、鎂、鋁的熔沸點(diǎn)高低呢？[提示]①金屬鍵；合金屬于金屬晶體。②由于原子半徑：r(Na)>r(Mg)>r(Al)，自由電子數(shù)Na、Mg、Al依次增添，故熔沸點(diǎn)由低到高的序次為：Na<Mg<Al。.專心..成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子成鍵實(shí)質(zhì)：金屬離子和自由電子間的靜電作用1．金屬鍵成鍵特色：沒有飽和性和方向性存在于：金屬和合金中2．金屬鍵強(qiáng)弱比較原子半徑越小，單位體積內(nèi)的自由電子越多，金屬鍵越強(qiáng)；反之，金屬鍵越弱。組成微?；瘜W(xué)鍵主要晶胞種類物理通性導(dǎo)電、導(dǎo)金屬離子和自由金屬鍵簡單立方、體心立方面熱、延展電子心立方和六方性，有金屬光彩1．金屬晶體中有陽離子，無陰離子。2．主族金屬元素原子單位體積內(nèi)自由電子數(shù)多少，可經(jīng)過價(jià)電子數(shù)多少進(jìn)行比較。金屬中的金屬鍵越強(qiáng)，其硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高，且據(jù)研究說明，一般來說，金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，那么金屬鍵越強(qiáng)。由此判斷以下說法錯誤的選項(xiàng)是( )A．鐵的熔點(diǎn)比生鐵的熔點(diǎn)高B．鎂的熔、沸點(diǎn)低于鈣C．鎂的硬度大于鉀D．鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀[解析]一般來說，合金的熔點(diǎn)比成分金屬的熔點(diǎn)低，A正確。r(Mg)<r(Ca)且Mg和Ca的價(jià)電子數(shù)相同，故熔沸點(diǎn)：Mg>Ca，B不正確。r(Mg)<r(K)且價(jià)電子數(shù)：Mg>K，故硬度Mg>K，C正確。r(Ca)<r(K)且價(jià)電子數(shù)：Ca>K，故熔、沸點(diǎn)：Ca>K，D正確。[答案]B1．(2013·南通高二質(zhì)檢)以下相關(guān)金屬元素的特色表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )A．金屬元素的原子擁有還原性，離子只有氧化性，金屬單質(zhì)都擁有延展性B．金屬的延展性與金屬鍵沒有方向性相關(guān)C．可以導(dǎo)電的晶體都是金屬晶體D．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為金屬晶體[解析]A項(xiàng)，因變價(jià)金屬低價(jià)態(tài)的金屬陽離子既有氧化性又有還原性，液態(tài)的金屬沒有延展性。C項(xiàng)中石墨晶體能導(dǎo)電但不是金屬晶體。D項(xiàng)中Hg在常溫下為液態(tài)，不正確。[答案]B[教師備課資源](教師用書獨(dú)具)金屬擁有金屬光彩的原因由于自由電子可吸取全部頻率的光，爾后很快釋放出各種頻率的光，因此，絕大多數(shù)金屬擁有銀白色或鋼灰色光彩。某些金屬(如銅、金、銫、鉛等)由于較易吸取某些頻率的光而表現(xiàn)較為特其他顏色。當(dāng)金屬呈粉末狀時(shí)，自由電子吸取可見光后輻射不出去，因此表現(xiàn)黑色。.專心..絕大多數(shù)金屬都是銀白色，有少許金屬擁有顏色。如Au金黃色，Cu紫紅色，Cs銀白略帶金色。以下關(guān)于金屬晶體的表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )A．常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B．金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在必然外力作用下，不因形變而消失C．鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好C：r(Ca)<r(K)且價(jià)電子數(shù)Ca>K，因此金屬鍵[解析]A：Hg在常溫下為液態(tài)。Ca>K，故熔、沸點(diǎn)Ca>K。D：金屬的導(dǎo)電性隨溫度高升而降低。[答案]B晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法[問題導(dǎo)思]①如何解析金屬晶體內(nèi)部的原子在三維空間里呈周期性有序排列？②如何確定一個(gè)晶胞中含有的粒子數(shù)？[提示]①采用晶胞的結(jié)構(gòu)去解析金屬晶體的結(jié)構(gòu)。②采用均攤法。n個(gè)晶胞所共有，那么該粒子有1如某個(gè)粒子為n屬于這個(gè)晶胞。長方體(正方體)晶胞中不相同地址的粒子數(shù)的計(jì)算非長方體(立方體)晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)應(yīng)視詳盡情況而定。如六棱柱晶胞的極點(diǎn)上的粒子被6個(gè)晶胞共用，該極點(diǎn)116個(gè)粒子屬于該晶胞，而棱上的粒子有3屬于該晶胞。金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個(gè)極點(diǎn)和各個(gè)面的中心各有一個(gè)金原子，每個(gè)金原子被相鄰的晶胞所共用(如以以下圖)。金原子的直徑為d，用N表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。A金晶體每個(gè)晶胞中含有________個(gè)金原子。欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假設(shè)金原子是剛性小球外，還應(yīng)假設(shè)________________________________________________________________________。一個(gè)晶胞的體積是多少？金晶體的密度是多少？.專心..11[解析](1)在每個(gè)面心立方體中，晶胞中的金原子數(shù)＝8×8＋6×2＝4。(2)應(yīng)假設(shè)，在每個(gè)立方體各個(gè)面的對角線上3個(gè)原子相互兩兩相切。(3)每個(gè)晶胞的體積為：(d×2×2)3＝22d3。21mol晶胞，即NAM(4)依照(1)知，1molAu中含有個(gè)晶胞，因此每個(gè)晶胞和質(zhì)量為：＝44AN44Mm4M/NA2M，因此金的密度為：ρ＝＝3＝3AA[答案](1)4(2)在立方體各個(gè)面的對角線上3個(gè)金原子相互兩兩相切(3)22d32Md3·NA1．晶胞中，只有距離近來的兩粒子間才相切。2．確定1mol晶體中含有晶胞的個(gè)數(shù)是解答此類問題的重點(diǎn)，也是易錯點(diǎn)。2．有四種不相同積聚方式的金屬晶體的晶胞以以下圖，相關(guān)說法錯誤的選項(xiàng)是( )A．①為簡單立方積聚，晶胞中含有粒子數(shù)為1個(gè)B．②為體心立方積聚，晶胞中含有粒子數(shù)為2個(gè)C．③為體心立方積聚，晶胞中含有粒子數(shù)為2個(gè)D．④為面心立方積聚，晶胞中含有粒子數(shù)為4個(gè)[解析]③為六方積聚，晶胞中含有粒子數(shù)為6個(gè)。[答案]C.專心..1．以下相關(guān)金屬鍵的表達(dá)錯誤的選項(xiàng)是( )A．金屬鍵沒有飽和性和方向性B．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用C．金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D．金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成與金屬鍵相關(guān)[解析]金屬原子零散下來的電子被全部原子所共有，從而把全部的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無飽和性和方向性。金屬鍵中的電子屬于整塊金屬。金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間與自由電子之間的靜電排斥作用。金屬的性質(zhì)及固體形成與金屬鍵的強(qiáng)弱親近相關(guān)。[答案]B2．鋁鈉合金有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有三種晶體：①鋁、②鈉、③鋁鈉合金，它們的熔點(diǎn)從低到高的序次是( )A．①②③B．②①③C．③②①D．③①②[解析]三種晶體中，一般合金的熔點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)，而鋁與鈉比較，鈉的熔沸點(diǎn)較低，故答案為C。[答案]C3．某金屬單質(zhì)晶體中(如堿金屬)原子積聚方式如以以下圖所示，那么該積聚方式是( )A．簡單立方積聚B．體心立方積聚C．六方積聚D．面心立方積聚[答案]BFe?Al○(小正方體對角線的1/4處)4．一種Al－Fe合金的晶胞以以下圖，那么此合金的化學(xué)式為( )A．Fe2AlB．FeAlC．FeAl2.專心..D．FeAl23[解析]觀察圖示，該晶胞中Al是4個(gè)；Fe的個(gè)數(shù)為(Fe)＝8×1＋12×1＋6×1＋1N842＝8，因此化學(xué)式為Fe2Al。[答案]A5．(2013·山東高考節(jié)選)利用“鹵化硼法〞可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，右圖為其晶胞結(jié)構(gòu)表示圖，那么每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為________，該功能陶瓷的化學(xué)式為________。[解析]B的原子半徑大于N的原子半徑，那么晶胞結(jié)構(gòu)表示圖中○代表B原子，●代表N原子，依照晶胞結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為8×1/8＋1＝2個(gè)，含有N原子的個(gè)數(shù)為4×1/4＋1＝2個(gè)，B、N原子的個(gè)數(shù)比為1∶1，那么該功能陶瓷的化學(xué)式為BN。[答案]2BN6．(1)金屬導(dǎo)電靠________，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電靠________；金屬導(dǎo)電能力隨溫度高升而________，溶液導(dǎo)電能力隨溫度高升而________。以下金屬晶體：Na、Po、K、Cr、Cu、Mg、Zn、Au，其積聚方式為：①簡單立方積聚的是________；②體心立方積聚的是________；③六方積聚的是________；④面心立方積聚的是________。有一種金屬結(jié)構(gòu)單元是一個(gè)“面心立方體〞(注：八個(gè)極點(diǎn)和六個(gè)面分別有一個(gè)金屬原子)。該單元平均是由________個(gè)金屬原子組成的。[解析](1)金屬作導(dǎo)體導(dǎo)電靠的是自由電子的定向搬動，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電靠的是自由搬動離子的定向搬動。金屬溫度高升，金屬陽離子振動加快，阻攔自由電子運(yùn)動，導(dǎo)電能力減弱，而電解質(zhì)溶液溫度高升，自由搬動離子的運(yùn)動速率加快，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。1由均攤法計(jì)算該單元平均由8×8＋6×2＝4個(gè)金屬原子組成。[答案](1)自由電子自由搬動離子減弱增強(qiáng)(2)①Po②Na、K、Cr③Mg、Zn④Cu、Au(3)41．(2012·廣東高考)以下表達(dá)不屬于晶體特色的是( )A．有規(guī)那么的幾何外形B．擁有各向異性C．有對稱性D．沒有固定熔點(diǎn)[解析]晶體擁有規(guī)那么的幾何外形、各向異性、對稱性三大特色，而且晶體有固定的熔點(diǎn)。[答案]D2．金屬的以下性質(zhì)中與金屬鍵沒關(guān)的是( )A．優(yōu)異的導(dǎo)電性B．反響中易失電子C．優(yōu)異的延展性.專心..D．優(yōu)異的導(dǎo)熱性[解析]A、C、D三項(xiàng)都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬鍵所決定的，選項(xiàng)B中，金屬易失電子是由原子的結(jié)構(gòu)決定的，因此和金屬鍵沒關(guān)。[答案]B3．以下對各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的選項(xiàng)是( )A．熔點(diǎn)：Li＜Na＜KB．熔沸點(diǎn)：Al＞MgC．密度：Na＞Mg＞AlD．硬度：Mg＜K[解析]Li—Na—K，金屬鍵減弱，熔點(diǎn)降低，A項(xiàng)錯；Na—Mg—Al，密度逐漸增大，C項(xiàng)錯；Mg的半徑小于K，價(jià)電子數(shù)Mg的多于K，Mg的金屬鍵強(qiáng)于K的，硬度Mg＞K，因此D項(xiàng)錯誤。[答案]B4．有兩種金屬A和B，A、B在常溫下均為固態(tài)，且A、B屬于質(zhì)軟的輕金屬，由A、B熔合而成的合金不可以能擁有的性質(zhì)是( )A．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性比純A或B金屬強(qiáng)B．常溫下為液態(tài)C．硬度較大，可制造飛機(jī)D．有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)[解析]兩種金屬形成的合金為混雜物，平時(shí)無固定組成，因此，其熔、沸點(diǎn)平時(shí)不固定。合金的熔點(diǎn)比組成它的金屬單質(zhì)低，如Na、K常溫下為固體，而Na-K合金在常溫下為液態(tài)。輕金屬M(fèi)g-Al合金的硬度比Mg、Al高。[答案]D5．以下相關(guān)晶胞的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是( )A．晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元B．不相同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同C．晶胞中的每一個(gè)粒子都完好屬于該晶胞D．晶胞的形成即可推知晶體的組成[解析]晶胞是晶體中重復(fù)出現(xiàn)的最小結(jié)構(gòu)單元，不相同的晶體中的晶胞的形狀可能相同(空間構(gòu)型相同)，但晶胞的大小不相同；晶胞中的粒子會與其他晶胞共用，并由共同的特色推斷晶體的組成。[答案]A6．(2013·宿遷高二質(zhì)檢)以下物質(zhì)的熔沸點(diǎn)依次高升的是( )A．Na、Mg、AlB．Na、Rb、CsC．Mg、Na、KD．鋁、硅鋁合金、單晶硅[解析]金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多，相互作用力就越大，熔沸點(diǎn)就會相應(yīng)高升，因此Al>Mg>Na>K>Rb>Cs；而合金的熔點(diǎn)一般比組成它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低，因此D也錯誤。[答案]A7.(2013·?？诟叨|(zhì)檢)近來發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也擁有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常有元素，從而引起廣泛關(guān)注。該新式超導(dǎo)資料的一個(gè)晶胞(碳原子用小球“●〞表示，鎳原子用小球“○〞表示，鎂原子用大球“●〞表示)以以下圖，那么該晶體的化學(xué)式為( )A．Mg2CNi3B．MgC2NiC．MgCNi2D．MgCNi3.專心..1[解析]依照該晶體的結(jié)構(gòu)知該晶胞內(nèi)Mg原子數(shù)為8×8＝1，C原子數(shù)為1，Ni原子數(shù)為6×1＝3，因此該晶體的化學(xué)式為MgCNi3。2[答案]D8．有四種不相同積聚方式的金屬晶體的晶胞以以下圖，相關(guān)說法正確的選項(xiàng)是( )A．①為簡單立方積聚，②為六方積聚，③為體心立方積聚，④為面心立方積聚B．每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為：①個(gè)，②2個(gè)，③2個(gè)，④4個(gè)C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為：①6，②8，③8，④12D．金屬Na采用①積聚方式[解析]此題觀察了金屬晶體的積聚方式，正確理解并記憶金屬晶體的四種常有積聚方式是解答此題的重點(diǎn)。①為簡單立方積聚，②為體心立方積聚，③為六方積聚，④為面心立方積聚，②與③判斷有誤，A項(xiàng)錯誤；每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為：①8×1＝1，②8×1＋881＝2，③8×1＋1＝2；④8×1＋6×1＝4，B項(xiàng)正確；晶胞③中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，其他882判斷正確，C項(xiàng)錯誤；金屬Na采用②積聚方式，D項(xiàng)錯誤。[答案]B9．從以以下圖中選擇：金屬鈉的晶胞模型是____________，每個(gè)晶胞含有________個(gè)N