高中化学选修3《金属晶体》教案

高中化学 选修 3 教案 高二化学 金属晶体 第 1 页共 5 页 集体备课集体备课 金属晶体金属晶体 教案教案 学期 高二上 备课组 高二化学 备课 杨洪松 主备人 张辉 课 题 第三节第三节 金属晶体金属晶体 教学内容 课 时 1 1 课时课时 个性修改 教学目标 1 理解金属键的概念和电子气理论 2 初步学会用电子气理论解释金属的物理性质 3 了解金属晶体内原子的几种常见排列方式 4 训练学生的动手能力和空间想象能力 5 培养学生的合作意识 教学重点 金属键和电子气理论 金属晶体内原子的空间排列方式 教学难点 金属具有共同物理性质的解释 金属晶体内原子的空间排列方式 课前准备 教 学 过 程 引入 大家都知道晶体有固定的几何外形 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 它们又是靠什么作用结合在一起的呢 板书 一 金属键 金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键 讲解 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 阳离子整体共同整体吸引自由电子而结合在一起 这种 金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键 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 板书 二 电子气理论及其对金属通性的解释 1 电子气理论 讲解 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 高中化学 选修 3 教案 高二化学 金属晶体 第 2 页共 5 页 教 学 过 程 2 金属通性的解释 展示金属实物 展示的金属实物有金属导线 铜或铝 铁丝 镀铜金 属片等 并将铁丝随意弯曲 引导观察铜的金属光泽 叙述应用部分包 括电工架设金属高压电线 家用铁锅炒菜 锻压机把钢锭压成钢板等 教师引导 从上述金属的应用来看 金属有哪些共同的物理性质呢 学生分组讨论 请一位同学归纳 其他同学补充 板书 金属共同的物理性质 容易导电 导热 有延展性 有金属光泽等 金属导电性的解释 在金属晶体中 充满着带负电的 电子气 这些电子气的运动是没有一 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 设问 导热是能量传递的一种形式 它必然是物质运动的结果 那么 金属晶体导热过程中电子气中的自由电子担当什么角色 金属导热性的解释 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 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 分组活动分组活动 1 1 利用 20 个大小相同的玻璃小球 有序地排列在水平桌面上 二维平面上 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 配位数 同一层内与一个原子紧密接触的原子数配位数 同一层内与一个原子紧密接触的原子数 学生活动学生活动 1 1 学生分四组活动 各由一人汇报结果 利用多媒体展示 学生排列结果 主要介绍以下两种方式 配位数 同一层内与一个原子紧密接触的原子 数 非密置层 配位数 4 密置层 配位数 6 我们继续讨论 原子在三维空间的排列 首先讨论非密置层这种情况 高中化学 选修 3 教案 高二化学 金属晶体 第 3 页共 5 页 学生活动学生活动 2 2 非密置层排列的金属原子 在空间内可能的排列 汇总各类情况逐一讨 论 一 简单立方体堆积 一 简单立方体堆积 这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体 每个晶胞含 1 个原子 被称为 简单立方堆积 这种堆积方式的空间利用率太低 只有金属钋采取这种 堆积方式 二 二 体心立方堆积 如果是非密置层非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 每层 均照此堆积 如下图 这种堆积方式的空间利用率显然比简单立方堆积的高多了 许多金属是 这种堆积方式 如碱金属 简称为钾型 三 六方最密堆积和面心立方最密堆积 密置层的原子按钾型堆积方式堆积 会得到两种基本堆积方式 六方最 密堆积和面心立方最密堆积 六方最密堆积如下图左侧 按 ABABABAB 的方式堆积 面心立方最密堆积如图右侧 按 ABCABCABC 的方式堆积 这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积 配 位数均为 12 空间利用率均为 74 但所得的晶胞的形式不同 高中化学 选修 3 教案 高二化学 金属晶体 第 4 页共 5 页 归纳与整理归纳与整理 金属晶体的四种堆积模型对比 堆积模型堆积模型 采用这种堆采用这种堆 积的典型代积的典型代 表表 空间利用率空间利用率配位数配位数 晶胞晶胞 简单立方简单立方 Po52 52 6 体心立方堆 积 Na K Fe68 68 8 六方最密堆 积 Mg Zn Ti74 74 12 面心立方最 密堆积 Cu Ag Au74 74 12 混合晶体混合晶体 石墨不同于金刚石 这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 形成平面六元并环结构 因此石墨晶体是层状结构的 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 每一个碳原子的配位数为 3 有一个末参与杂化的 2p 电子 它的原子轨道垂直于碳原子平面 石墨晶 体中 既有共价键 又有金属键 还有范德华力 不能简单地归属于其 中任何一种晶体 是一种混合晶体 高中化学 选修 3 教案 高二化学 金属晶体 第 5 页共 5 页 作业 设计 练习册课时作业 作业 设计 练习册课时作业 板书 设计 第三节第三节 金属晶体金属晶体 一 金属键 金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键 强调 金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体 二 电子气理论及其对金属通性的解释 1 电子气理论 2 金属通性的解释 容易导电 导热 有延展性 有金属光泽等 金属导电性的解释 金属导热性的解释 金属延展性的解释 三 金属晶体的原子堆积模型 1 二维堆积 非密置层 配位数 4 密置层 配位数 6 2 2 三维堆积三维堆积 一 简单立方体堆积 一 简单立方体堆积 该堆积为非密置堆积配位数为 6 每个晶胞占 1 个原子 二 体心立方堆