2019-2020年高中化學(xué) 3.2.1《金屬晶體》教案 魯科版選修4.doc

2019-2020年高中化學(xué) 3.2.1《金屬晶體》教案 魯科版選修4 【教學(xué)目標(biāo)】知道金屬原子的三種常見堆積方式：A1、A2、A3型密堆積 1. 能從構(gòu)成金屬晶體的微粒間的作用力和微粒的密堆積出發(fā)解釋金屬晶體的延展性 【教學(xué)重點(diǎn)】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式， 【教學(xué)難點(diǎn)】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。 【教學(xué)方法】借助模型課件教學(xué) 【教師具備】制作課件 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)提問】 1.如何用金屬鍵解釋金屬的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性？ 2.哪些因素會(huì)影響金屬鍵的強(qiáng)弱呢？ 3. 何謂金屬鍵？成鍵微粒是什么？有何特征？ 4. A1型密堆積？何謂A3型密堆積？ 【聯(lián)想質(zhì)疑】通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，你已知道金屬銅的晶體屬于A1型密堆積，金屬鎂屬于A3型密堆積，那么，金屬鐵、鈉、鋁、金、銀等屬于哪種類型的密堆積？除了A1型和A3型外，金屬原子的密堆積還有哪些型式？ 【板書】一、金屬晶體 【討論】什么是金屬晶體？它有何特征？ 【回答】 【板書】 1.定義：金屬晶體是指金屬原子通過金屬鍵形成的晶體。 2.金屬鍵的特征：由于自由電子為整個(gè)金屬所共有，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性。 【陳述】金屬原子的外層電子數(shù)比較少，容易失去電子變成金屬離子和電子，金屬離子間存在反性電荷的維系――帶負(fù)電荷的自由移動(dòng)的電子（運(yùn)動(dòng)的電子使體系更穩(wěn)定），這些電子不是專屬于某幾個(gè)特定的金屬離子這就是金屬晶體的形成的原因。 【練習(xí)】金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在( ) ①金屬原子②金屬離子③自由電子④陰離子 A.只有① B.只有③ C.②③ D.②④ 解析：金屬晶體內(nèi)存在的作用力是金屬鍵，應(yīng)該從金屬鍵的角度考慮，分析金屬鍵的組成和特征：由自由電子和離子組成，自由電子具有良好導(dǎo)電性，即金屬晶體是金屬離子和自由電子通過金屬鍵形成的。 【過渡】金屬原子的密堆積還有哪些型式 【板書】 3.金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式： 【思考】如果把金屬晶體中的原子看成直徑相等的球體,把他們放置在平面上,有幾種方式? 【學(xué)生活動(dòng)】利用20個(gè)大小相同的玻璃小球進(jìn)行探討？ 【思考】上述兩種方式中,與一個(gè)原子緊鄰的原子數(shù)(配位數(shù))分別是多少?哪一種放置方式對(duì)空間的利用率較高? 【思考交流】對(duì)于非密置層在三維空間有幾種堆積方式? 【講述】一種：上下對(duì)齊 的簡(jiǎn)單立方。 另一種：將上層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹穴中,每層均照此堆積.鉀、鈉、鐵等金屬采用這種堆積方式，簡(jiǎn)稱為A2型。 Ca、Al、Cu、Ag、Au等金屬晶體屬于A1型最密堆積，Mg、Zn等金屬晶體屬于A3型最密堆積，A2型密堆積又稱為體心立方密堆積，Li、Na、K、Fe等金屬晶體屬于A2型密堆積。A1型配位數(shù)為12，A2型配位數(shù)為8，A3型配位數(shù)為 12。 【聯(lián)想質(zhì)疑】金屬晶體有哪些共同的性質(zhì)？為什么？ 【回答】導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng);不透明、有金屬光澤;延展性好; 【討論】金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系如何？ 【板書】4. 金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系 【總結(jié)講述】 （1）金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性：金屬中有自由移動(dòng)的電子，金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場(chǎng)存在時(shí)是自由運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)有外加電場(chǎng)存在的情況下，電子發(fā)生了定向移動(dòng)形成了電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。 （2）金屬晶體具有良好的導(dǎo)熱性：自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，從而引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某一部分受熱時(shí)，在那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，于是通過碰撞，自由電子把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)熱就是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)，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。 （3）金屬晶體具有良好的延展性：金屬有延性，可以抽成細(xì)絲，例如最細(xì)的白金絲直徑不過1/5000 mm。金屬又有展性，可以壓成薄片，例如最薄的金箔只有1/10000 mm厚。金屬晶體的延展性可以從金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以解釋。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)，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，滑動(dòng)以后， 各層之間仍保持著這種相互作用，在外力作用下，金屬雖然發(fā)生了變形，但不會(huì)導(dǎo)致斷裂。 （4）金屬的熔點(diǎn)、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強(qiáng)弱。一般來說金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強(qiáng)。因而晶體熔點(diǎn)越高、硬度越大。 金屬晶體的熔點(diǎn)變化差別較大。如：Hg在常溫下為液態(tài)，熔點(diǎn)低（－38.9℃）,而鐵等金屬熔點(diǎn)高（1355℃），這是由于金屬晶體緊密堆積方式，金屬陽(yáng)離子與自由電子的作用力不同造成的。同類型金屬金屬晶體，金屬晶體的熔點(diǎn)由金屬陽(yáng)離子半徑，離子所帶的電荷決定，陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，相互作用力就越大，熔點(diǎn)就越高。如：熔點(diǎn)：Li>Na>K>Rb>Cs，Na<Mg<Al。 【練習(xí)】金屬晶體堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的原因是（ ） A.金屬原子的價(jià)電子數(shù)少 B.金屬晶體中有自由電子 C.金屬原子的原子半徑大 D.金屬鍵沒有飽和性和方向性 解析：這是因?yàn)榉謩e借助于沒有方向性的金屬鍵形成的金屬晶體的結(jié)構(gòu)中，都趨向于使原子吸引盡可能多的原子分布于周圍，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。答案：D 【思考】合金為何比純金屬的性質(zhì)優(yōu)越？ 【學(xué)生】閱讀—追根尋源并思考1.合金的概念？2.合金的特點(diǎn)？3.合金的類型及其性質(zhì)特點(diǎn)？ 【板書】5. 合金及合金的優(yōu)點(diǎn) 【總結(jié)】合金及合金的優(yōu)點(diǎn) ⑴合金： ①定義：把兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。 ②特點(diǎn)： a.合金的熔點(diǎn)比其成分中各金屬的熔點(diǎn)都要低，而不是介于兩種成分金屬的熔點(diǎn)之間。 b.具有比各成分金屬更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。例如：金屬鋁很軟，但如果將鋁與銅、鎂按一定的比例混合，經(jīng)高溫熔融后冷卻可以得到硬鋁，硬度大大提高。 ⑵合金的不同類型及各自的性質(zhì)特點(diǎn) ①當(dāng)兩種金屬的電負(fù)性、化學(xué)性質(zhì)和原子半徑相差不大時(shí)，形成的合金稱為金屬固熔體，如銅鎳、銀金合金。這類合金的強(qiáng)度和硬度一般都比組成它的各成分金屬的強(qiáng)度和硬度大。 ②當(dāng)兩種金屬元素的電負(fù)性或原子大小相差較大時(shí)，形成的合金稱為金屬化合物，如Ag3Al合金。這類合金通常具有較高的熔點(diǎn)，較大的強(qiáng)度，較高的硬度和耐磨性，但塑性和韌性較低。 ③原子半徑較小時(shí)氫、硼、氮等非金屬元素滲入過渡金屬結(jié)構(gòu)的間隙中，稱為金屬間隙化合物或金屬間隙固熔體。這類合金具有很高熔點(diǎn)和很大的硬度，遮住要是填隙原子和金屬原子之間存在共價(jià)鍵的原因。 【概括整合】 【板書設(shè)計(jì)】 一、 金屬晶體 1.定義：金屬晶體是指金屬原子通過金屬鍵形成的晶體。 2.金屬鍵的特征；金屬鍵沒有方向性和飽和性。 3.金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式： 4. 金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系 5. 合金及合金的優(yōu)點(diǎn)