【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第二册--3.1.1 金属键与金属特性 讲义

专题3 微粒间作用力与物质性质

第一单元 金属键 金属晶体

第1课时 金属键与金属特性

1．能描述金属键的成键特征。

2．能用金属键理论解释金属的典型性质。

知识点01  金属键

1．金属键的概念

金属________与__________之间强烈的相互作用。

2．金属键的形成

(1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的_______与“脱落”下的________之间存在强烈的相互作用。

(2) 成键微粒：___________和___________

3．金属键的特点

金属键没有________性和________性。金属中的电子在整个晶体内运动，属于整块金属。

【即学即练1】关于金属键的叙述错误的是(　　)

A．金属键没有方向性和饱和性

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

知识点02  金属的特性

1．导电性

通常情况，金属内部自由电子的运动无固定的方向性，在外加电场作用下，自由电子发生________形成电流。

温度升高，金属阳离子的振动频率加大，阻碍了电子的定向移动，金属的导电性________。

2．导热性

金属受热时，________与________碰撞频率增加，________把能量传给________，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。

3．延展性

金属键没有________性，在外力作用下，金属原子间发生相对________时，各层金属原子间仍然保持________的作用，不会断裂。

【即学即练2】下列关于金属单质的叙述正确的是(　　)

A．常温下，金属单质都以固体形式存在

B．金属键在一定外力作用下，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

【即学即练3】物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：

①导热性，②导电性，③还原性，④延展性，⑤具有金属光泽。

请在下面金属用途后的横线上填上金属主要性质对应的序号。

(1)用铝锭制成包装用的铝箔________。

(2)用铝制成的高压铝锅________。

(3)用铁粉回收照相业废液中的银________。

(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆________。

知识点03  金属键的强弱与金属的物理性质的关系

1．原子化热

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________金属固体完全气化成相互远离的________原子时吸收的热量。

2．影响金属键强弱的因素

（1）金属原子半径越小，金属键越______。

（2）单位体积内________的数目越多，金属键越强。

3．金属键的强弱与金属的物理性质的关系

金属键越强，金属晶体的硬度________，熔、沸点________。

【即学即练4】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越大，金属的熔、沸点越高。判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是(　　)

A．Mg>Al>Ca       B．Al>Na>Li        C．Al>Mg>Ca     D．Mg>Ba>Al

考法01  金属键的形成

1．金属键

（1）成键微粒：金属阳离子和自由电子。

（2）存在：在金属单质和合金中都存在金属键。

2．金属键的本质和特点

金属键的本质是一种电性作用，即金属阳离子和自由电子之间的静电作用。金属键的特征是没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个晶体内运动，属于整块金属。

【典例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，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

考法02  金属键强弱与金属的物理性质

1．影响金属键强弱的因素

金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。

（1）金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键较弱；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键较强。

（2）同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。

（3）同一主族，从上到下，金属元素原子的价电子数不变，原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。

2．金属键的强弱与金属的物理性质的关系

（1）金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强，金属的熔、沸点越高。

同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。

同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。

一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。

（2）金属导电性与电解质导电性的区别

金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。

【典例2】下列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

题组A  基础过关练

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，离子只具有氧化性

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

2．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

3．下列物质中只含有阳离子的物质是(　　)

A．氯化钠　　 B．金刚石          C．金属铝         D．氯气

4．下列生活中的问题，不能用金属键理论知识解释的是

A．用铁制品做炊具  B．铁易生锈

C．用铂金做首饰    D．金属铝制成导线

5．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粒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

6．物质结构理论指出：金属晶体中金属离子与“自由电子”之间存在的强的相互作用叫金属键。金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数目越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是(　　)

A．镁的硬度小于铝   B．镁的熔、沸点低于钙

C．镁的硬度大于钾   D．钙的熔、沸点高于钾

7．关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)

A．金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光，又把部分能量以光的形式释放出来

B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流

C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递能量

D．金属具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以通过破坏金属键以达到相对滑动

题组B  能力提升练

1．在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中不正确的是(　　)

A．Al>Mg>Ba       B．Al>Na>Li   C．Al>Mg>Ca       D．Al>Mg>Na

2．金属钾、铜的部分结构和性质的数据如表所示，则下列说法错误的是(　　)

A．单位体积内自由电子数目：K<Cu

B．金属键强弱顺序为K<Cu

C．金属的硬度大小顺序为K<Cu

D．两者最外层电子数目相等，因此其金属键的强弱取决于原子半径大小

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．美国“深度撞击”号飞船释放的探测器以大约每小时3.67万公里的高速撞击“坦普尔1号”彗星。“深度撞击”号探测器的总重量为372公斤，分为飞越舱和撞击舱两部分，撞击舱重113公斤，主要是一块铜合金锥体。“深度撞击”使彗星表面的细粉状碎屑腾空而起。这些细粉状碎屑中含有水、二氧化碳和简单有机物。

(1)构成撞击舱的铜合金中含有下列哪种化学键？(　　)

A．共价键　　　　 B．金属键         C．离子键

(2)“深度撞击”号探测器的撞击舱选用铜作主要材料，与铜的性质有密切关系。下列说法中一定错误的有哪些？(　　)

A．铜是较活泼金属，利用铜燃烧产生巨大的能量来引爆彗星

B．铜对撞击时的观测产生的干扰小，并且也不会留下残余物而妨碍未来的观测

C．铜合金中的化学键作用强，保证了可用其制造结构上足够“硬”的撞击器

D．铜有较好的稳定性，其合金的硬度较大，这些都是铜“入选”的理由

(3)铜为金属晶体，具有延展性，金属晶体具有延展性的原因为下列哪一个？(　　)

A．金属键很微弱

B．金属键没有饱和性

C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键

D．金属阳离子之间存在斥力