金屬晶體說(shuō)課稿教案

1、金屬晶體【教材內(nèi)容分析】在必修2中，學(xué)生已初步了解了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律、離子鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力等微粒間作用力的知識(shí)， 又初步了解了離子晶體、 分子晶體和原子晶體等結(jié)構(gòu)知識(shí)。本專題內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)必修 2和從原子、分子水平上認(rèn)識(shí)物質(zhì)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，以微粒之間不同的作用力為線索，側(cè)重研究不同類型物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)，使學(xué)生能更深層次上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。本專題分四個(gè)單元介紹微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。第一單元的內(nèi)容首先從介紹金屬鍵入手， 對(duì)金屬的特性作出了解釋， 又介紹了影響金屬鍵的主要因素；并在金屬鍵的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單介紹了金屬晶體中晶胞的幾種常見的堆積模型以及有關(guān)晶胞的計(jì)算；最后又拓

2、展了合金的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生對(duì)金屬晶體有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)。第二單元通過(guò)復(fù)習(xí)鈉與氯形成氯化鈉的過(guò)程，使學(xué)生理解離子鍵的形成過(guò)程和特點(diǎn)；晶格能與離子型化合物的物理性質(zhì)的關(guān)系以及有關(guān)晶胞的計(jì)算；最后拓展了離子晶體中陰、 陽(yáng)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系。使學(xué)生對(duì)于離子晶體有一個(gè)較全面的了解。第三單元通過(guò)對(duì)氫分子的形成過(guò)程的分析，使學(xué)生理解共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征；以氮分子、乙烯等共價(jià)型物質(zhì)為例介紹共價(jià)鍵的類型；共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱的關(guān)系；原子晶體的性質(zhì)與鍵能的內(nèi)在聯(lián)系。第四單元介紹范德華力、氫鍵的形成，以及范德華力、氫鍵對(duì)分子晶體性質(zhì)的影響。通過(guò)本專題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，也

3、可使學(xué)生進(jìn)一步深化 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)識(shí)。課題:第二節(jié)金屬晶體（1）授課班級(jí)課時(shí)第1課時(shí)教知識(shí)與技能1 .理解金屬鍵的概念和電子氣理論2 .初步學(xué)會(huì)用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì)學(xué)過(guò)程與學(xué)會(huì)運(yùn)用探究方法進(jìn)行學(xué)習(xí)目方法情感的態(tài)度讓學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)精神價(jià)值觀重點(diǎn)金屬鍵和電子氣理論難點(diǎn)金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設(shè) 計(jì)一、金屬鍵1、定義：金屬陽(yáng)離子和自由電子的較強(qiáng)的相互作用叫做金屬鍵。2、成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子3、本質(zhì)：金屬陽(yáng)離子和自由電子間的作用叫靜電作用4、特征：沒(méi)有飽和性和方向性5、影響因素：金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電

4、子的數(shù)目及所帶電荷的多少二、電子氣理論及其對(duì)金屬通性的解釋1.電子氣理論2、金屬晶體(1)定義：通過(guò)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，叫金屬晶體。(2)微粒間的相互作用：金屬鍵3.金屬通性的解釋金屬導(dǎo)電性的解釋金屬導(dǎo)熱性的解釋金屬延展性的解釋(4)熔沸點(diǎn)(5)顏色教學(xué)過(guò)程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)引入大家都知道晶體后固定的幾何外形、有確定的熔點(diǎn)，水、干 冰等都屬于分子晶體，靠范德華力結(jié)合在一起，金剛石、金剛砂等都 是原子晶體，靠共價(jià)鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是 不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？板書一、金屬鍵1、定義：金屬陽(yáng)離子和自由電子的較

5、強(qiáng)的相互作用叫做金屬鍵。2、成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子講金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽(yáng)離子和自由電子， 陽(yáng)離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自 由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。板書3、本質(zhì)：金屬陽(yáng)離子和自由電子間的作用叫靜電作用講金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共 價(jià)鍵，這種鍵既沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子 可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質(zhì)的晶 體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個(gè)晶體的離 域化學(xué)鍵。板書4、特征：沒(méi)有飽和性和方向性講金屬鍵的強(qiáng)弱差別很大。例如鈉、鉀的熔點(diǎn)低，存在

6、的金屬鍵 較弱，銘的硬度較大，沸點(diǎn)高，存在的金屬鍵的較強(qiáng)。向土族元素， 隨著核電荷數(shù)的增大，金屬原子半徑增大，金屬鍵變?nèi)?，鍵能減??； 同周期元素，隨著核電荷數(shù)的增加，金屬原子半徑減小，金屬鍵增強(qiáng)， 鍵能增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。板書5、影響因素：金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子的 數(shù)目及所帶電荷的多少?gòu)?qiáng)調(diào)金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。由金屬鍵結(jié)合成 的金屬是大分子。板書二、電子氣理論及其對(duì)金屬通性的解釋1.電子氣理論講經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描 繪成從金屬原子上“脫落”下來(lái)的大量自由電子形成可與氣體相比擬 的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子

7、氣”的“海 洋”之中。投影1第13頁(yè)共13頁(yè)講在金屬晶體中，自由電子不專屬于某幾個(gè)特定的金屬離子，它 們幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體中，被許多金屬離子所共有。金屬離子 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是在一定范圍內(nèi)振內(nèi)，而不是自由移動(dòng)。板書2、金屬晶體(1)定義：通過(guò)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， 叫金屬晶體。(2)微粒間的相互作用：金屬鍵講在這里特別要注意的是含金屬陽(yáng)離子的晶體中不一定含陰離子，含陽(yáng)離子的晶體不一定含有離子鍵展示金屬實(shí)物 展示的金屬實(shí)物有金屬導(dǎo)線 (銅或鋁)、鐵絲、鍍銅金 屬片等，并將鐵絲隨意彎曲，引導(dǎo)觀察銅的金屬光澤。敘述應(yīng)用部分 包括電工架設(shè)金屬高壓電線，家用鐵鍋炒菜，鍛壓機(jī)把鋼

8、錠壓成鋼板等。教師引導(dǎo)從上述金屬的應(yīng)用來(lái)看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢學(xué)生分組討論請(qǐng)一位同學(xué)歸納，其他同學(xué)補(bǔ)充。投影金屬共同的物理性質(zhì)：容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。講在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的電子氣”，這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的， 但在外加電場(chǎng)的條件下電子氣就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。板書3.金屬通性的解釋金屬導(dǎo)電性的解釋講金屬導(dǎo)電的帶電微粒是電子，離子晶體熔化或溶于水后導(dǎo)電的微粒是陽(yáng)離子和陰離子。金屬導(dǎo)電過(guò)程不生成新物質(zhì)，屬物理變化， 而電解質(zhì)導(dǎo)電的同時(shí)要在陰陽(yáng)兩極生成新物質(zhì)，屬化學(xué)變化，故二者導(dǎo)電本質(zhì)是不同的。設(shè)問(wèn)導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式，它必然是

9、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，那 么金屬晶體導(dǎo)熱過(guò)程中電子氣中的自由電子擔(dān)當(dāng)什么角色？板書金屬導(dǎo)熱性的解釋講金屬容易導(dǎo)熱，是由于電子氣中的自由電子在熱的作用下與金 屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而 使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。板書金屬延展性的解釋講大多數(shù)金屬具有較好的延展性，與金屬離子和自由電子之間的 較強(qiáng)作用有關(guān)。當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生 相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣 可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā) 生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下， 發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良

10、好的延展性。投影電子氣理論對(duì)金屬良好延展性的解釋：講當(dāng)向金屬晶體中摻人不同的金屬或非金屬原子時(shí)，就像在滾珠之間摻人了細(xì)小而堅(jiān)硬的砂土或碎石一樣，會(huì)使這種金屬的延展性甚 至硬度發(fā)生改變，這也是對(duì)金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一 種比較粗淺的解釋。講純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十 分規(guī)整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子 有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難。因此合金比 純金屬延展性要差。講金屬晶體的熔點(diǎn)變化差別很大。如HgE常溫下為液態(tài)，熔點(diǎn)低而Fe等金屬熔點(diǎn)高，這是由于金屬晶體密堆積方式、金屬陽(yáng)離子與自 由電子的作用力不同造成的。板書

11、1 (4)熔沸點(diǎn)講金屬鍵的強(qiáng)弱與離子半徑、離子電荷有關(guān)。離子半徑越小，離子所帶的電荷越多，則金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔點(diǎn)沸點(diǎn)高，硬度越大。 同周期的金屬單質(zhì)，從左到右點(diǎn)升高，硬度增大；同主族的金屬單質(zhì)， 從上至卜熔沸點(diǎn)降低，硬度減小。一般地，合金的熔沸點(diǎn)比其他各成 分金屬的熔沸點(diǎn)低。板書(5)顏色講由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內(nèi)部存在自由電子，所 以當(dāng)光線投射到它的表面上時(shí)，自由電子可以吸收所有頻率的光，然 后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白 色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時(shí)，金屬的取向雜亂，晶格排列得不規(guī)則， 吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。教學(xué)回顧

12、：課題：第二節(jié) 金屬晶體（2）授課班級(jí)課時(shí) 第2課時(shí)知識(shí)教與了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見排列方式技能學(xué)過(guò)程與訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和空間想象能力。目方法情的態(tài)價(jià)隹感度培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)i觀重點(diǎn)金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式難點(diǎn)金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設(shè) 計(jì)二、金屬晶體的原子堆積模型1、基本概念緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來(lái)表示緊密堆積的程度2、簡(jiǎn)單立方堆積：晶胞：一個(gè)立方體，1個(gè)原子，如金屬針（Po）。3、鉀型：晶胞：體心立方，兩個(gè)

13、原子。如堿金屬。4、鎂型和銅型鎂型：按ABABABAB方式堆積；銅型：ABCADCAB C E 堆積；配位數(shù)均為12,空間利用率均為 74%。教學(xué)過(guò)程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)過(guò)渡金屬（除貢外）在常溫下一般都是晶體。在金屬中，金屬原子容 易失去外層電子變成金屬離子。金屬原子釋出電子后形成的金屬離子 按一定規(guī)律堆積，釋出的電子在整個(gè)晶體里自由運(yùn)動(dòng)，稱為自由電子。 金屬離子與自由電子之間存在著較強(qiáng)的相互作用，使許許多多金屬離 子結(jié)合在一起形成金屬晶體。原子象鋼球一樣堆積著，咱們接著研究 金屬原子的堆積模型。板書二、金屬晶體的原子堆積模型1、基本概念緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可

14、能的相互接近，使它們占 有最小的空間配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來(lái)表示緊密 堆積的程度講金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上 （即二維空間里），可有兩種方式，如圖 3 22所示。投影金屬原子在平面上的的兩種放置方式：講金屬原子在二維平面里放置得到的兩種方式，配位數(shù)分別為4和6,可分別稱為非密置層和密置層。交流探究動(dòng)手：將直徑相等的圓球放置在平面上， 使球面緊密接觸， 除上面兩種方式外，還有沒(méi)有第三種方式 ？你不妨用實(shí)物（如用中藥丸 的蠟殼或玻璃球等）自己動(dòng)手試一試。匯報(bào)取16個(gè)直徑相等的球體，在平面上排成一正

15、方形，每排都有4個(gè)球體。在這種放置方式中，每個(gè)球體周圍都有4個(gè)球體與其緊密接觸， 得到配位數(shù)與其緊密接觸，得到配位數(shù)為4的試，稱為非密置層放置。同樣取16個(gè)球體，在平面上也排成 4排，第二排球體排在第一排球體的 間隙中，每排均照此方式排列。在這種放置方式中，每個(gè)球體周圍都 有6個(gè)球體與其緊密接觸，得到配位數(shù)為6的放置方式，稱為密置層放置。過(guò)渡金屬晶體可看成金屬原子在三維空間中堆積而成。金屬原子堆 積有如下4種基本模式。投影9仁簡(jiǎn)單立方堆積空間占有率=3 '人= -xl00% = 5236%講不難理解，這種堆積方式形成的晶胞是一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含 1個(gè)原子，被稱為簡(jiǎn)單立方堆積。這種堆積

16、方式的空間利用率太低，只有金屬針(Po)采取這種堆積方式。板書2、簡(jiǎn)單立方堆積：晶胞：一個(gè)立方體，1個(gè)原子，如金屬針(Po)。投影講非密置層的另一種堆積方式是將上層金屬原子填人下層的金屬原子形成的凹穴中，每層均照此堆積，如圖324所示。設(shè)問(wèn)與立方堆積相比空間利用率那一個(gè)高？板書3、鉀型：晶胞：體心立方，兩個(gè)原子。如堿金屬。思考與交流 鉀型晶胞是立文體。想一想，如果原來(lái)的非密置層上的原子保持緊密接觸，立方體中心能否容得下一個(gè)原子？匯報(bào)1 (1)取8個(gè)直徑相等白球體，每4個(gè)球體按非密置層放置并粘在一起；在三維空間里，把兩層球體按球體在同一直線上堆積，形成一立方體，這種堆積為簡(jiǎn)單立方堆積。每個(gè)晶胞含

17、有1個(gè)原子。(2)取12個(gè)直徑相等的球體，每 4個(gè)球體按非密置層放置并粘在一起，把上層球體放在下層球體形成的凹穴中，每層均照此方式堆積，這種堆積方式稱為鉀型。形成的晶胞也是一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含有2個(gè)原子非密置層在三維空間里的緊密接觸除上述兩種方式外，沒(méi)有第三種方式。交流探究動(dòng)手：把非密置層的小球黏合在一起，再一層一層地堆積起來(lái)，使相鄰層的球緊密接觸。試一試，除了上述兩種堆積方式外, 是否可能有第三種方式 ？ 板書4、鎂型和銅型講密置層的原子按上述鉀型堆積方式堆積，會(huì)得到兩種基本堆積方式鎂型和銅型。鎂型如圖 3 25左所示，按ABABABAB的方式堆 積；銅型如圖325右所示，按ABCADCA

18、BC的方式堆積。分別用代 表性金屬命名為鎂型和銅型，這兩種堆積方式都是金屬晶體的最密 堆積，配位數(shù)均為12,空間利用率均為74%,但所得晶胞的形式不同。投影金屬晶體的兩種堆積方式:板書鎂型：按ABABABAB方式堆積;銅型：ABCADCAB C方式堆積；配位數(shù)均為12,空間利用率均為74%。投影小結(jié)空間利用率的計(jì)算1.空間占有率等徑球兩種最密堆積具有相同的堆積密度， 晶胞中圓球體積與晶胞體積之比稱空間占有 率，六方最密堆積（hcp）與立方最密堆積（ ccp）空間占有率均為74.05%。設(shè)圓半徑為R,晶胞棱長(zhǎng)為a,晶胞面對(duì) 角線長(zhǎng) 4口 =心則小噓R晶胞體積I一一立方面心晶胞中含4個(gè)圓球，每個(gè)球體積立方最密堆積雖晶胞大小不同，每個(gè)晶胞中 含球數(shù)不同。但計(jì)算得到空間占有率相同。而體心立方堆積（bcp ）則空間占有率低些。體對(duì)角線長(zhǎng)為忑 a=4R晶胞體積3_-6TR3體心立方晶胞含2個(gè)球=58.02%占有a=2、某些金屬晶體（Cu、Ag、Au）的原子按面 心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可 以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子 處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試 計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。2）.立方面心