高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质 第2节 金属晶体与离子晶体练习2 鲁科版选修3.docx

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高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体练习2鲁科版选修3

2019-2020年高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体练习2鲁科版选修3

夯基达标

1下列不属于金属晶体共性的是（　　）

A．易导电　　　　　　　　　B．易导热

C．有延展性　　　　　　　　　D．高熔点

2金属能导电的原因是（　　）

A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱

B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动

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下列晶体中，含有离子的有（　　）

A．离子晶体　　　　　　　　　B．分子晶体

C．原子晶体　　　　　　　　　D．金属晶体

4金属的下列性质中和金属晶体无关的是（　　）

A．良好的导电性B．反应中易失电子

C．良好的延展性D．良好的导热性

5下列有关金属元素特征的叙述正确的是（　　）

A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性

B．金属元素一般在化合物中只显正价

C．金属元素在不同的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

6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，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。

由此判断下列说法正确的是（　　）

A．金属镁的硬度大于金属铝

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

7最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。

这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车提供原料、为潜水艇提供燃料等。

该技术通过向铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气。

合金中镓（Ga，ⅢA）是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。

下列关于铝、镓的说法正确的是（　　）

A．铝的金属性比镓强

B．铝的熔点比镓低

C．Ga（OH）3与Al（OH）3性质相似，一定能与NaOH溶液反应

D．铝、镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝

8某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·cm－3。

用X射线研究该固体的结构时得知：

在边长为10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近于下列数据中的（　　）

A．32　　　　　　　　　B．120

C．150　　　　　　　　　D．180

9最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（　　）

A．TiCB．Ti13C14

C．Ti4C7D．Ti14C13

10碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释。

能力提升

11已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示。

若铁原子的半径为1.27×10－10m，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图丙中AB的长度为__________m。

12某些金属晶体（Cu、Ag、Au）的原子按面心立方的形式紧密堆积，即金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。

13A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。

A元素的原子最外层电子排布为ns1，B元素的原子价电子排布为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p亚层中有1个电子。

（1）C原子的电子排布式为__________，若A元素的原子最外层电子排布为1s1，则按原子轨道的重叠方式，A与C形成的化合物中的共价键属于__________键。

（2）当n＝2时，B的原子结构示意图为__________，B与C形成的化合物晶体属于__________晶体。

当n＝3时，B与C形成化合物的晶体中微粒间的作用力是__________。

（3）若D元素与Fe形成某种晶体，该晶体的晶胞如下图所示，则晶体的化学式是__________（用元素符号表示）；若晶胞的边长为anm，则合金的密度为__________g·cm－3。

参考答案

1解析：

金属晶体的共性是易导电、易导热、有延展性，但金属晶体的熔点差别较大，有的比原子晶体还高，有的比分子晶体还低。

答案：

D

2解析：

金属原子失去电子后变为金属离子，失去的电子称为自由电子，自由电子可以在金属晶体中自由移动，在外加电场的作用下，自由电子就会定向移动而形成电流。

答案：

B

3解析：

构成离子晶体的微粒是阴、阳离子；构成分子晶体的微粒是分子；构成原子晶体的微粒是原子；构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，所以含有离子的晶体有离子晶体和金属晶体。

答案：

AD

4解析：

A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的。

金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。

答案：

B

5解析：

A项对于变价金属，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2＋。

B项金属元素的原子只具有还原性，故一般在化合物中只显正价。

C项金属元素有的有变价，有的无变价，如Na＋。

D项金属汞常温下为液体。

答案：

B

6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。

答案：

C

7解析：

铝、镓位于同一主族（ⅢA），铝的金属性比镓弱，但由于铝的金属键比镓的金属键强，所以铝的熔点比镓高；由于铝的金属性比镓弱，所以Ga（OH）3的碱性比Al（OH）3强，因此Ga（OH）3不一定能与NaOH溶液反应；铝、镓合金与水反应后的物质中含有氧化铝，可以回收利用冶炼铝，故D项正确。

答案：

D

8解析：

一个正方体的体积为（10－7）3＝10－21cm3，质量为5×10－21g，则1mol该元素原子的质量为5×10－21/20×6.02×1023＝150.5g，其数值与该元素的相对原子质量相等，所以选C。

答案：

C

9解析：

此题一定要注意此结构为一个具有规则结构的大分子，不是晶胞。

在这个题目中，我们只需数出两种原子的数目就可以了（Ti14C13）。

答案：

D

10解析：

金属晶体的熔点高低取决于晶体中金属离子与自由电子之间的作用力大小，由库仑定律F＝k

可知，作用力的大小又取决于金属离子的半径和自由电子的数量，显然，半径越小，作用力越强，熔点越高。

而离子的半径顺序为Li＋＜Na＋＜K＋＜Rb＋＜Cs＋，因此锂的熔点最高。

答案：

见解析。

11解析：

AB2＋BC2＝AC2

AB2＝

×（4×1.27×10－10）2

AB＝3.59×10－10

答案：

3.59×10－10

12解析：

依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。

原子半径r＝

，每个正立方体包括金属原子8×

＋6×

＝4（个），球体体积共4×

π×（

a）3＝0.74a3，空间利用率为：

×100%＝74%。

答案：

74%

13解析：

A元素位于第ⅠA族，B元素位于第ⅣA族，C元素为氧，D元素为铝。

根据Al与Fe形成的某种合金晶体的晶胞结构，晶体中Al与Fe的原子个数比＝4∶（8×

＋12×

＋6×

＋1）＝4∶8＝1∶2，因此晶体的化学式是AlFe2；合金的密度为ρ＝

＝

＝5.56×1023/a3NA。

答案：

（1）1s22s22p4　σ

（2）　分子　共价键或极性共价键

（3）AlFe2　5.56×1023/a3NA

2019-2020年高中化学第3章第1节金属的化学性质教案新人教版必修1

一、学习目标

1知识与技能

（1）知道地壳中一些重要元素的丰度（含量）O、Si、Al、Fe、Ca、Na。

（2）明确Na、Al与O2反应的产物及其用途。

（3）培养实验操作能力、对实验现象的观察能力。

（4）培养对问题的分析能力。

2过程与方法：

透过现象看本质，分析发生反应的内在原因，以提高自身观察能力和分析问题的能力。

二、学习过程

预习检查：

（1）在地壳中的含量最丰富的前4种元素是什么？

（引导学生观看课本第38页图3-1，O、Si、Al、Fe、Ca。

）

（2）金属单质的一般物理性质包含：

导电性、导热性、延展性、有金属光泽、不透明。

思考与交流：

（1）举例说明金属能发生哪些化学反应。

（引导学生通过回忆复习、讨论等形式列举初中化学所学的金属与氧气反应、金属与酸反应、金属与一些盐溶液的反应以及金属活动性顺序等知识，并结合生活中所观察到的现象展开讨论。

）

（2）分析课本第32页图3-2，写出可能发生的反应的化学方程式。

（引导学生观察图片，从实验现象讨论：

镁条燃烧发生了什么反应？

铜树、银树是怎么形成的？

这些反应有什么特点？

它们各属于什么反应类型？

写出相应的化学方程式。

）

老师归纳：

金属共同的化学性质有：

金属与氧气反应，活泼金属与酸反应，金属与一些盐溶液反应，下面我们就金属与氧气的反应进行更深一步的研究。

［板书］一、金属与O2的反应

1.钠与O2反应

［学生实验1］取出一小块金属钠，用滤纸吸干煤油，用刀切开，观察新切面的颜色及变化（引导学生观察金属钠切开前的表面，与切开后进行比较）。

通过观察，简单描述钠的物理性质。

［学生归纳］钠的物理性质：

具有银白色金属光泽的固体、柔软（硬度小）。

［学生实验2］钠放在玻璃燃烧匙上，加热。

观察有什么现象。

与加热前有何不同？

可以得出什么结论？

要求写出学生实验1、2的反应化学方程式。

常温

［学生归纳］

△

实验1：

4Na＋O2=====2Na2O（白色）

实验2：

2Na＋O2======2Na2O2（浅黄色）

［现象］在实验2中，钠先熔化成银白色小球后燃烧，火焰呈黄色，最后生成淡黄色的固体。

［老师归纳］钠是一种活泼金属，容易与氧气发生反应。

［科学视野］过氧化钠的特殊用途。

有人打电话119，意味着有什么事情发生?

这时，我们首先想到用什么灭火呢?

通常使用的灭火器是由于反应产生了比空气重且一般不支持燃烧的二氧化碳。

而今天，我却要用水和二氧化碳来点火，大家相信吗?

［演示实验］吹气生火（细节略）。

发生上述现象的原因是什么呢?

（展示过氧化钠）原来，就是这种叫做过氧化钠的化合物在起作用。

［实验探究］由刚才的实验我们可知，Na2O2可与H2O和CO2发生化学反应，它们反应后的生成物是什么?

把水滴入盛有Na2O2的试管中，检验生成的气体，并在反应后的溶液中滴加酚酞试液。

由刚才带火星的木条复燃和溶液变红可推知，Na2O2与水反应后生成了相应的NaOH和O2。

2Na2O2＋2H2O====4NaOH＋O2↑

2Na2O2＋2CO2=====2Na2CO3＋O2↑

［引导学生对Na2O2中元素的价态分析；它和H2O、CO2反应时，电子转移情况的分析（H2O2对比）。

］

［补充实验］在盛有少量酚酞试液的试管中加入Na2O2粉末，搅拌。

（引导学生描述所观察到的现象，并作出分析。

）溶液先变红，后褪色。

实验说明了Na2O2与水反应生成碱性物质和具有漂白性。

实际上，我们常用其来漂白织物、麦秆、羽毛等。

思考：

（1）呼吸面具中常用Na2O2来做供氧剂，说明理由。

（2）Na2O2应怎样保存?

［板书］2.铝与O2反应

［提问］铝与氧气能否反应？

家庭常用的一些炊具（如铝锅）是铝制品，在使用过程中是否与氧气发生反应呢？

［实验探究］分别加热未打磨和已打磨的铝箔，有何现象？

现象有何不同？

如何解释？

写出反应方程式。

学生讨论后归纳：

加热未打磨的铝箔，铝箔发红卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（表面有氧化膜，因此不能燃烧）。

加热已打磨的铝箔，铝箔也发红卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后的铝箔表面又很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）。

4Al＋3O2=====2Al2O3（致密）

［补充实验］将铝粉撒到酒精灯火焰上，可观察到铝的燃烧。

［练习1］小明家中有一只２０世纪50年代初的铝锅，至今仍保存完好。

该铝锅未锈蚀的主要原因是（）。

A.铝不易发生化学反应

B.铝不易被氧化

C.铝的氧化物容易发生还原反应

D.铝易被氧化，但氧化生成的氧化铝具有保护内部铝的作用

［练习2］完成下列方程式（答案如下）：

2Mg＋O2=====2MgO

3Fe＋2O2=====Fe3O4

2Cu＋O2=====2CuO

小结：

根据金属活动顺序表，金属与氧气反应有何规律？

四、作业设计

课本第44页第2、3题；第45页第6题。

【第二课时】

一、教学目标

1知识与技能：

（1）知道Na、Fe与H2O反应的特殊性；

（2）深化并扩充金属活动顺序表的应用；

（3）明确Al与NaOH溶液反应的特殊性；

（4）提高实验操作能力、对实验现象的观察能力；

（5）提高对问题的分析能力，归纳总结的能力。

2过程与方法。

（同“第一课时”）

二、教学过程

［板书］二、金属与水反应

［复习引入］列举活泼金属与酸的反应，反应的本质，反应类型等。

活泼金属能与酸反应，那么活泼金属能否与水反应呢？

［板书］1.钠与水反应

学生实验探究：

（1）Na和烧杯里的水作用（引导学生观察、并描述现象），反应剧烈，钠浮在水面上，熔成小球，迅速游动，嘶嘶作响。

（2）Na和滴有酚酞的水作用（引导学生分析产生现象的原因，并完成表格）。

（3）Na和水作用放出的气体是什么？

（收集装置如上图）（引导学生分析产生现象的原因，并完成表格）。

2Na＋2H2O2====NaOH＋H2↑现象原因反应方程式钠浮在水面上钠熔成小球钠四处游动嘶嘶作响反应后溶液变红色点燃收集到的气体，有尖锐爆鸣声

［思考讨论］

①钠易和空气、水反应，实验室中应如何保存钠？

（隔绝空气保存，即保存在煤油中。

）

②为什么能将钠保存在煤油中？

（钠容易被氧气氧化而变质，必须将钠隔绝空气保存；钠不与煤油发生化学反应；钠的密度比煤油大，能够有效隔绝空气。

）

③将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，可观察到什么现象？

写出发生的化学方程式。

（学生实验探究，观察到现象：

反应剧烈，钠熔成小球，浮在水面上，迅速游动，嘶嘶作响，溶液中同时出现蓝色沉淀。

2Na＋2H2O2=====NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH====Cu（OH）2↓＋Na2SO4）

［板书］2.镁和水反应

△

学生实验：

将打磨过的镁条放入水中，滴入几滴酚酞，观察现象，加热，观察现象。

写出反应方程式。

（Mg＋2H2O=====Mg（OH）2↓＋H2↑）

［板书］3.铁和水反应

［引入］家用的刀具、炊具多是铁制品，铁能否与水反应？

［科学探究］铁能否与水反应？

（如将烧红的铁块投入水中，现象如何？

条件如何？

）设计铁与水蒸气反应的实验装置，并互相对比，评出最优方案。

（引导学生从水蒸气的产生，水蒸气与铁粉反应——加热,反应产物的检验等导出课本第42页内容，图3-9。

）

△

［演示实验］铁粉与水蒸气的反应

3Fe＋4H2O（g）=====Fe3O4＋4H2↑

［小结］根据金属活动顺序表，金属与水反应有何规律？

［板书］三、铝和NaOH溶液的反应

［引入］活泼金属能与盐酸反应放出氢气，能否与碱反应呢？

［学生实验探究］将铝片分别放入装有稀盐酸溶液和NaOH溶液的两支试管中，观察现象，将点燃的木条分别放在试管口，观察现象。

［师生共同归纳］2Al＋6HCl=====2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O2=====NaAlO2＋3H2↑

［讨论］铝制品的使用对环境有何要求？

［思考］以上两个反应的本质是什么？

［练习］1.不可以用来制作盛装浓烧碱溶液容器的材料是（）。

A.铁B.铝C.塑料D.橡胶

2.质量相同的两份铝粉，第一份中加入足量的NaOH溶液，第二份中加入足量的盐酸，在同温同压下放出气体的体积比是（）。

A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.2∶3

3.新买的铝锅、铝壶用来烧开水时，凡是水浸到的地方都会变成黑色，这与水中含有下列哪种可溶性盐有关？

（）

A.钠盐B.钾盐C.镁盐D.铁盐

［板书］四、归纳

常见金属的主要化学性质（小结）。

金属在反应的时候都作还原剂。

金属活动顺序

KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu

（1）金属原子失电子能力强弱

（2）金属离子结合电子的能力弱强

（3）跟氧的作用常温易被氧化常温干燥空气中不易被氧化

（4）加热时能被氧化

（5）跟水的作用：

常温能置换水中的氢、　在加热或跟水蒸气反应时能置换水中的氢

（6）　跟酸的作用：

能把氢从酸（如盐酸或稀硫酸）中置换出来。

能跟氧化性酸（浓硫酸、HNO3）反应

（7）跟盐的反应：

位于金属活动顺序前面的金属把后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

四、作业设计

课本第44页第1、4

（2）题；课本第45页第5、7题。