2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第三冊(cè) 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體(第一課時(shí)).doc

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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第三冊(cè) 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體(第一課時(shí)) ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生了解金屬晶體的模型及性質(zhì)的一般特點(diǎn)。 2.使學(xué)生理解金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 3.通過對(duì)金屬晶體概念的形成及結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的分析討論，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和歸納與探索的能力。 4.培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯思維能力。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.金屬晶體的模型。 2.晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。 3.學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)。 ●教學(xué)難點(diǎn) 金屬晶體結(jié)構(gòu)模型。 ●教學(xué)方法 觀察、分析、討論、啟發(fā)、推理、歸納、對(duì)比等。 ●教具準(zhǔn)備 投影儀、多媒體電教設(shè)備、鋁箔、鐵絲、銅絲導(dǎo)線、小電爐（或金屬電熨斗）。 ●課時(shí)安排 一課時(shí) ●教學(xué)過程 ［引言］在前面的學(xué)習(xí)中，我們認(rèn)識(shí)了原子晶體、離子晶體和分子晶體，知道它們因結(jié)構(gòu)的不同而性質(zhì)各異。本節(jié)課我們來認(rèn)識(shí)另一種類型的晶體——金屬晶體。 ［板書］ 第二節(jié) 金屬晶體 ［演示多媒體三維動(dòng)畫］金屬晶體中常見的三種結(jié)構(gòu)類型。如下圖 ［說明］可把以上三種堆積方式中的硬球一個(gè)一個(gè)地堆積給學(xué)生觀察，成形后再旋轉(zhuǎn)讓學(xué)生從不同角度進(jìn)行觀察，以利于提高學(xué)生的空間想象力。 ［教師邊操作邊介紹］現(xiàn)在我們看到的就是通過X射線研究發(fā)現(xiàn)的金屬晶體中的三種常見結(jié)構(gòu)。請(qǐng)大家仔細(xì)觀察金屬晶體的空間結(jié)構(gòu)并注意金屬粒子的空間利用率。 ［打出字幕兼有畫外音或教師講解］在現(xiàn)在已知的一百多種元素中，金屬元素約占4/5。在所有金屬中，除汞在常溫下為液體外，其余的都是晶體。通過X射線研究發(fā)現(xiàn)，在金屬中，金屬原子好像許多硬球一層一層緊密地堆積著，每一個(gè)金屬原子周圍有許多相同的金屬原子圍繞著。 ［設(shè)問］課本圖1—15的金屬晶體屬于我們剛才看到的哪種堆積方式？ ［學(xué)生觀察后回答］面心立方緊密堆積！ ［設(shè)疑］那么，金屬晶體中的原子與原子之間又是靠什么樣的作用力堆積在一起的呢？我們所看到的決定金屬晶體結(jié)構(gòu)的圓球是否為中性金屬原子呢？ ［誘導(dǎo)啟發(fā)］請(qǐng)大家根據(jù)金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析、討論。 ［學(xué)生分組討論后得出結(jié)論］金屬元素的原子具有最外層電子數(shù)較少的特點(diǎn)，易失去最外層電子形成帶正電荷的金屬陽離子。 ［設(shè)疑］電子的質(zhì)量和體積與金屬離子相比怎樣？由金屬原子釋出的電子是否為某個(gè)金屬原子所獨(dú)有？它的活動(dòng)空間怎么樣？ ［教師引導(dǎo)學(xué)生分析討論］電子的質(zhì)量和體積與金屬離子相比很小很小，故金屬離子的大小與結(jié)構(gòu)對(duì)金屬晶體的結(jié)構(gòu)起著主導(dǎo)作用，我們所看到的金屬晶體示意圖中的圓球?qū)嶋H上主要是金屬陽離子，由于它們之間存在空隙（由金屬晶體的空間利用率也可說明此點(diǎn)），故由金屬原子釋出的電子便在一個(gè)偌大的空間內(nèi)（相對(duì)于其自身的體積）自由運(yùn)動(dòng)，因此，由金屬原子所釋出的電子并不專屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬離子。 ［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容為：帶負(fù)電的電子圍繞在金屬陽離子之間自由運(yùn)動(dòng)，且在整個(gè)晶體中，自由電子呈均勻分布狀。 ［講解］像這種不受某一個(gè)或某幾個(gè)特定金屬離子限制的電子，我們稱其為自由電子。 金屬晶體就是通過金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用所形成的單質(zhì)晶體，且自由電子幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體中，被許多金屬離子所共有。 ［板書］一、金屬晶體 通過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。 ［想一想］ 1.金屬晶體中是否可能有金屬原子存在？ （答案：可能） 2.在金屬晶體中，金屬離子與自由電子之間的作用力僅僅是靜電吸引嗎？ （答案：不是。這是因?yàn)椋涸诮饘倬w中，除了金屬陽離子與自由電子之間因電荷異性而存在引力外，還有電子與電子、原子核與原子核之間的斥力。當(dāng)金屬原子的核間距達(dá)到某個(gè)固定數(shù)值時(shí)，引力和斥力達(dá)到暫時(shí)平衡，形成穩(wěn)定的晶體。此時(shí)，金屬離子在其平衡位置附近振動(dòng)。因此，在金屬晶體中，金屬原子與金屬原子之間并不能無限接近。而金屬陽離子與自由電子之間的作用為引力和斥力的相對(duì)統(tǒng)一） ［過渡］由剛才的學(xué)習(xí)我們知道，金屬晶體均是由金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用形成的。那么，金屬晶體內(nèi)部存在的這種作用力是怎樣影響金屬晶體的物理性質(zhì)的呢？ ［板書］二、金屬晶體的物理性質(zhì)。 ［展示鋁箔、鐵絲、銅絲導(dǎo)線、小電爐］ ［討論］以上物品的形狀及使用分別表現(xiàn)出了金屬的哪些物理性質(zhì)？它們是否屬于金屬的共性？ ［學(xué)生分析、討論］鋁箔——展性；鐵絲——延性；銅絲導(dǎo)線——延性、導(dǎo)電性；小電爐——延性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。 ［學(xué)生歸納總結(jié)、教師板書］ 共性：有良好的延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。 ［設(shè)疑過渡］我們能否用金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來解釋金屬的物理共性呢？ ［板書］三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的關(guān)系。 ［教師］首先，我們來認(rèn)識(shí)一下金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的聯(lián)系。 ［板書］1.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系。 ［設(shè)問］電流是怎樣形成的？ ［學(xué)生］帶電粒子的定向移動(dòng)形成電流。 ［追問］金屬在外加電場(chǎng)作用下能導(dǎo)電，說明什么粒子定向移動(dòng)？ ［回答］甲.自由電子。 乙.自由電子和金屬陽離子。 ［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容：金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場(chǎng)存在時(shí)是自由移動(dòng)的，在外加電場(chǎng)作用下，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流。 ［教師歸納總結(jié)］在金屬晶體中，金屬離子與金屬離子在緊密堆積時(shí)，其間存有一定的空隙，而在空隙之間是易流動(dòng)的自由電子，因這些自由電子并不與一定的離子相連，因此在很小一點(diǎn)電勢(shì)差的影響下，它們就開始朝一定的方向流動(dòng)而形成電流。這就是金屬具有良好導(dǎo)電性的原因。在晶體中的離子，并不是絕對(duì)不能動(dòng)，而是在作輕微的振動(dòng)，當(dāng)金屬加熱時(shí)，離子的振動(dòng)就加強(qiáng)，電子在其間的移動(dòng)自然就困難了，所以金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低。 ［思考］離子晶體在融熔狀態(tài)下的導(dǎo)電，與金屬的導(dǎo)電是否相同？ （不同。前者是陰、陽離子的定向移動(dòng)，而后者是自由電子的定向移動(dòng)；前者不發(fā)生化學(xué)變化，后者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)） ［過渡］由以上分析可知，金屬能導(dǎo)電，主要是因?yàn)樽杂呻娮又?，那么，金屬的?dǎo)熱性是否也與自由電子密切相關(guān)呢？ 請(qǐng)大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容。 ［板書］2.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系。 ［學(xué)生閱讀教材后歸納回答］ ［教師總結(jié)］金屬容易導(dǎo)熱，實(shí)際上是由于自由電子與金屬離子之間發(fā)生了能量交換之故。即自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞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。 ［過渡］既然金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性與自由電子的存在有密切關(guān)系，那么，在金屬的延展性中，自由電子又充當(dāng)了什么樣的角色呢？ ［板書］3.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系。 ［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容：離子晶體NaCl、原子晶體SiO2、金屬晶體Cu的結(jié)構(gòu)模型及它們分別受外力作用時(shí)的情景。 NaCl晶體受外力時(shí)，Na＋與Cl－之間的離子鍵破壞，晶體碎裂。 SiO2受外力，Si—O共價(jià)鍵被破壞，晶體碎裂。 Cu受外力，晶體中的各原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，而自由電子也隨著移動(dòng)，使金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用得以保持，而未發(fā)生碎裂。 ［設(shè)問］當(dāng)金屬晶體受到外力沖擊時(shí)，自由電子起什么作用？ ［回答］使金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用得以維系。 ［教師］很正確！金屬晶體正是由于自由電子的存在，才使得其在受到外力沖擊時(shí)，不易斷裂，但通常伴隨著形變。因此，金屬晶體一般具有較好的延展性。 需要說明的是：金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，決定了金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性的優(yōu)劣。其結(jié)構(gòu)越均勻，上述性能就越好。 關(guān)于金屬的密度、硬度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)，主要與金屬原子本身、金屬晶體中金屬原子的排列方式等因素有關(guān)，故沒有一定的規(guī)律。 ［討論］分組討論離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)的異同，并填寫下表。 ［投影］不同類型晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較： ［學(xué)生分組討論，并填寫］ ［教師最后投影一張正確的表格］ 如下： 不同類型晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較 ［投影練習(xí)］ 1.金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是 A.易導(dǎo)電 B.易導(dǎo)熱 C.有延展性 D.易銹蝕 2.金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在 A.金屬離子間的相互作用 B.金屬原子間的相互作用 C.金屬離子與自由電子間的相互作用 D.金屬原子與自由電子間的相互作用 3.關(guān)于晶體的下列說法正確的是 A.在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子 B.在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子 C.原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高 D.分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低 答案：1.D 2.C 3.A ［小結(jié)］本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與金屬性質(zhì)的關(guān)系。 ［議一議］為什么常溫下金屬的聚集狀態(tài)均為固態(tài)（汞為液態(tài)）？ ［答案］由于金屬中的自由電子被多個(gè)金屬離子所共用，因電性相反之故，每個(gè)金屬離子周圍總是盡可能多地吸引自由電子，而每個(gè)自由電子又盡可能吸引更多的金屬陽離子，故在金屬晶體中，金屬原子與金屬原子之間的距離比較近，宏觀上總是以固體的形式表現(xiàn)（汞除外）。 ［布置作業(yè)］課本P11習(xí)題二 ●板書設(shè)計(jì) 第二節(jié) 金屬晶體 一、金屬晶體 通過金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用而形成的單質(zhì)晶體 二、金屬晶體的物理性質(zhì) 共性：有良好的延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱 三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的關(guān)系 1.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系 2.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系 3.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系 ●綜合能力訓(xùn)練題 1.下列各組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，所克服的作用力屬于同一類型的是 A.食鹽和銅的熔化 B.二氧化硅和硫的熔化 C.鋁和氧化鋁的熔化 D.碘和干冰的升華 答案：D 2.同類晶體物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的變化是有規(guī)律的，試分析下列兩組物質(zhì)熔點(diǎn)規(guī)律性變化的原因： A組物質(zhì) NaCl KCl CsCl 熔點(diǎn)（K） 1074 149 918 B組物質(zhì) Na Mg Al 熔點(diǎn)（K） 317 923 933 晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的高低，決定于組成晶體粒子間的作用力的大小。A組是____________晶體，晶體粒子之間通過____________相連。B組晶體屬____________晶體，價(jià)電子數(shù)由少到多的順序是____________，粒子半徑由大到小的順序是____________。由庫(kù)侖定律F=____________可知，金屬鍵強(qiáng)度由小到大的順序?yàn)開___________。 解析：本題以晶體熔點(diǎn)的規(guī)律變化的解釋為背景，綜合了化學(xué)、物理兩門的知識(shí)內(nèi)容，考查了分析、理解等能力。 A組為離子晶體，離子之間通過離子鍵相連，強(qiáng)度可借助庫(kù)侖定律比較：F=k，由于NaCl、KCl、CsCl中的陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等，而r（Na＋）＜r（K＋）＜r（Cs＋），所以有F（NaCl）＞F（KCl）＞F（CsCl），故熔點(diǎn)是逐漸降低的。 B組為金屬晶體，是由金屬鍵相互結(jié)合而成的，因?yàn)閝（Na＋）＜q（Mg2＋）＜q（Al3+），而r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3+），所以，F(xiàn)（Na）＜F（Mg）＜F（Al），故其熔點(diǎn)是逐漸升高的。 答案：離子 離子鍵 金屬 Na＜Mg＜Al Na＋＞Mg2＋＞Al3+ F=k Na＜Mg＜Al