【教学设计】《金属晶体》(人教)-1

1、金属晶体 教材分析本节课是人教版化学选修三第三章第三节的内容，在第二章分子结构与性质、第三章第一节晶体知识和第二节分子晶体与原子晶体基础上认识金属晶体。可以使学生对于晶体有一个较全面的了解， 也可使学生进一步深化对所学的知识的认识。 教材从介绍金属键和电子气理论入手， 对金属的通性作出了解释， 并在金属键的基础上， 简单的介绍了金属晶体的几种常见的堆积模型，让学生对金属晶体有一个较为全面的认识。 教学目标【知识与能力目标】1、理解金属键的概念和电子气理论；2、了解金属晶体内原子的几种常见排列方式。【过程与方法目标】训练学生的动手能力和空间想象能力。【情感态度价值观目标】1、 通过对金属晶体的学

2、习和认识，激发学生探索认识微观世界的兴趣，培养学生严谨求实的科学态度和分析问题，解决问题的能力；2、 培养学生的合作意识。 教学重难点【教学重点】1、金属晶体的模型；2、晶体类型与性质的关系。【教学难点】金属晶体结构模型。 课前准备物品：金属导线、铁丝、玻璃小球。 课时安排2 课时 教学过程【导入】大家都知道晶体头固定的几何外形、有确定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力结合在一起， 金刚石、金刚砂等都是原子晶体，靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝等金属是不是晶体呢？它又是靠什么作用结合在一起的呢？【教师讲解】金属键： 金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离

3、子整体共同排列吸引自由电子而结合在一起。这种金属离子和自由电子之间的较强作用叫做金属键。金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性， 金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性。在金属单质的晶体中， 原子之间以金属键相互结合。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。【强调】金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。【教师讲解】电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。【展示金属

4、实物】展示的金属实物有金属导线、铁丝等， 引导学生观察金属光泽。 叙述金属的应用包括电工架设金属高压电线，做电锅等，引导学生归纳总结金属的物理性质。【教师总结】1、状态：通常情况下，除Hg 外都是固体；2、金属光泽：多数金属具有金属光泽，除Mg、 Al 、 Cu、Au 在粉末状态有金属光泽外，其他金属在块状时才能表现出来；3、导电性、导热性；4、延展性。【教师讲解】1、金属通性的解释：（ 1）金属导电性的解释：在金属晶体中，充满着带有负电的“电子气”，这些电子气的运动方向是没有一定方向的， 但在外加电场的条件下电子气就会发生定向移动， 因而形成电流，所以金属容易导电；（ 2）金属导热性的解释：

5、金属容易导热是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度；（ 3）金属延展性的解释：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式， 弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用， 所以在各原子层之间发生相对滑动以后， 仍可保持这种相互作用， 因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性；（ 4）金属具有金属光泽的解释：由于电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有金属光泽。【教师讲解】影响金属键强弱的因素：金

6、属阳离子所带电荷越多、离子半径越小，金属键越强。金属键越强，熔点越高，硬度越大。【过渡】金属（初汞外）在常温下一般都是晶体。在金属中，金属原子容易失去外层电子变成金属离子。 金属原子释出电子后形成的金属离子按一定规律堆积， 释出的电子在整个晶体里自由运动， 成为自由电子。 金属离子与自由电子之间存在着较强的相互作用， 使许许多多金属离子结合在一起形成金属晶体。 原子像钢球一样堆积着， 咱们接着研究金属原子堆积模型。【教师讲解】1、紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间；2、配位数：在晶体中与每个微粒间紧密相邻的微粒个数；3、空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体

7、积百分数，用它来表示紧密堆积的程度。【学生活动】利用 16 个大小相同的玻璃小球，有序地排列在水平桌面上，要求小球之间紧密接触，可能有几种排列方式，讨论每一种方式的配位数。【教师讲解】利用多媒体向同学们展示，并讲解主要由两种方式：密置层和非密置层。取16 个球，在平面上排成一个正方形，每排都有4 个球，在这种放置方式中，每个球周围都有 4 个球与其紧密接触，得到配位数为4，称为非密置层。同样取 16 个球，在平面上排成4排，第二排球排在第一排球的间隙中，每排均照此方式排列，在这种放置方式中，每个球周围都有 6 个球与其紧密接触，得到配位数为6 的放置方式，称为密置层。非密置 ，配位数4密置 ，

8、配位数6【 渡】 金属晶体可看成金属原子在三 空中堆 而成。金属原子堆 有如下4 种基本模式【教 解】1、 立方体堆 种堆 方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含1 个原子， 被称 立方体堆 。这种堆 方式的空 利用率太低，只有金属 采用 种堆 方式。2、 型非置密 上 金属原子填入下 的金属原子形成的凹穴中，每 均按照此堆 。 种堆 方式的空 利用率比 立方堆 高，碱金属是 种堆 方式。 种堆 方式的晶胞是体心立方体，两个原子。3、 型和 型密置 上的原子按上述 型方式堆 ，会得到两种基本堆 方式 型和 型。按ABABABAB 的方式堆 ； 型按 ABCADCABC 的方式堆 。 分 用代表

9、性金属命名 型和 型， 两种堆 方式都是金属晶体的最密堆 ，配位数均 12，空 利用率均 74，但所有得晶胞形式不同。【教 解】空 占有率是晶胞中球体 与晶胞体 之比称 空 占有率。以 型 例， 半径 R，晶胞棱 a，a=4R，a=333R，V 晶胞 =a =R ，V 球 =2 R，体心立方晶胞含2 个球，占有率 【 】堆 模型典型代表 立方Po 型NaKFe 型MgZnTi 型CuAgAu球=68.02%晶胞空 利用率配位数52%668%874%1274%12混合晶体： 石墨不同于金刚石，它的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈sp3 杂化，而是呈 sp2杂化，形成平面六元井环结构，因此石墨晶体是层装结构的，层内的碳原子的核间距为142pm ，层间距离为335pm ，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的；石墨的二维结构内，每一个碳原子配位数为3，有一个未参与杂化的2p 电子，它的原子轨道垂直于平面。石墨晶体中，既有共价键，又有金属键，还有范德华力，不能简单地归属于任何一种晶体，是一种混合晶体。【教师总结】1、 金属键：金属离子和自由电子之间的较强作用叫做金属键；2、 电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论”；3、 金属