《金属晶体》教案

《金属晶体》教案一、课标解读1．内容要求知道金属键的特点与金属某些性质的关系。能借助金属晶体模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。2．学业要求能运用金属键模型，解释金属等物质的某些典型性质。能借助金属晶体模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。二、教材分析本节内容的功能价值是提高学生的宏观辨识与微观探析能力，能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征，能从宏观与微观结合的视角对物质及其变化进行分类和表征。旧人教版教材详细的介绍了金属原子的4种堆积模型，分别是简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。在新人教版中，删掉了此部分内容，使得金属晶体的难度大大降低，因此在讲授该节内容时应该把重点放在运用金属键理论解释金属晶体的物理性质上。新人教版增加能带理论，但是没有具体介绍，让学生能认识到可以用不同的理论解释同一种现象。另外还增加合金的概念和例子，让学生知道金属晶体不仅包括金属单质还包括合金。新人教版还增加“金属晶体有导电性，但是能导电的物质不一定是金属”并举例，让学生知道了导电性和金属的关系。新鲁科版相对旧版同样删掉了对晶体堆积模型的描述，但是保留了3种常见金属的结构示意图，保留的目的是让学生借助辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数，旨在复习上节内容的基础上，了解常见金属晶体的结构特点。三、学情分析金属是生活中常见的材料之一，学生可见可触，对此非常熟悉。通过必修一几种常见金属的学习，学生已经了解金属的通性，通过第一节《物质的聚集状态与晶体》的学习，学生已经掌握了晶体的特点，并学会运用“切割法”计算晶胞中所含微粒数目。通过第二节《分子晶体与共价晶体》的学习，学生已经初步形成了三维空间思维能力。本节课的学习也会对下一个课时《离子晶体》的学习打下基础。学生的三维空间想象能力，以及用微观结构解释宏观现象的能力依然薄弱。四、素养目标【教学目标】1．通过“电子气理论”的模型建构，理解金属键的本质；2．能根据教师的图片展示和引导，能运用“电子气理论”解释金属导电性、导热性、延展性等物理性质；3．通过对几种金属晶体晶胞中原子位置的描述、晶胞中原子数目的计算和对球棍模型的搭建，了解几种金属晶体的结构特点。【评价目标】1．通过对“电子气理论”的学习，诊断并发展学生模型建构的能力；2．通过对金属物理性质的解释，诊断并发展学生对结构决定性质的运用能力和三维空间思维想象能力；3．通过对几种金属晶体的结构特点的分析，诊断并发展学生对金属晶体结构特点的理解和三维空间思维想象能力。五、教学重点、难点1．教学重点：理解“电子气理论”并运用该理论解释金属的某些性质；2．教学难点：能借助金属晶体模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。六、教学方法1．教法：①问题导学：设置“金属的物理通性有哪些？”引导学生对金属晶体结构的思考，“应用电子气理论怎样解释金属的导电性？”等问题引导学生思考探索金属的内在结构决定性质。②模型助学：建构“电子气理论”模型，帮助学生认识金属键的本质以及其微粒间的相互作用。③学案激学：设计与与本节内容对应的学案，促进学生建立完整的知识体系。④习题测学：设计典型性、代表性和覆盖面的5道课堂练习题，与10道课后作业题目，帮助学生通过测试把握自己的知识掌握程度。⑤活动助学：设计制作球棍模型的活动，帮助学生更好地理解“电子气理论”模型和金属晶体的结构特点。2．学法：①观察思考：提供金属晶体的实物、结构模型、“电子气理论”模型等图片，设置“金属的物理通性有哪些？”、“应用电子气理论怎样解释金属的导电性？”等问题，引导学生进行观察思考。②模型建构：建立“电子气理论”模型来解释金属晶体的某些性质。③交流讨论：学生通过交流讨论集思广益，探索金属的内在结构决定性质。④活动探究：制作球棍模型，理解“电子气理论”模型和金属晶体的结构特点。教学思路目标落实任务环节问题线活动线教学目标1任务一：金属晶体模型的建立情景创设金属共同的物理性质有哪些？金属为什么具有这些性质？借助教师的图片展示，了解金属共同的物理性质。教学目标1建立模型金属晶体的构成微粒有哪些？微粒之间是怎样相互作用的？借助教师图片展示，理解电子气理论教学目标2任务二：解释金属晶体物理性质解释现象用“电子气理论”怎样解释金属物理性质？借助教师图片展示，进行讨论教学目标3任务三：认识几种重要的金属晶体分析探究怎样描述原子的空间位置？一个晶胞中含有几个金属原子？每个金属原子周围距离最近的原子数是多少？通过观察、计算认识几种重要的金属晶体教学目标3学以致用是否可以改变晶体结构从而改变晶体的性质？为什么合金硬度一般比纯金属大？通过教师引导得出可以通过改变晶体结构从而改进金属性能。理解合金硬度比单一金属硬度大的原因。教学目标3任务四：制作晶体模型制作模型利用身边的材料如橡皮泥、面团、牙签等材料，尝试拼插出铜、钾、镁的晶体结构的球棍模型拼插出铜、钾、镁的晶体结构的球棍模型本节课先从金属及合金应用的图片引入，由于结构决定性质，性质决定用途，引发对金属晶体结构的思考从而引入金属键的“电子气理论”，在认识了此模型基础上，对金属晶体的物理性质进行解释。本节课还分析了三种重要的金属晶体结构，并且让学生动手制作三种晶体模型。此外，引导学生通过改变金属晶体的结构从而改变其性质，从而制备具有良好性能的金属材料，让学生认识到学习化学不仅可以认识物质的内在结构，还可以应用化学知识制造出新型材料。本节课主要以问题链的方式进行驱动，保证了教学内容的结构化，同时进一步发展了学生的推理能力。八、教学过程环节教师活动学生活动课堂引入金属共同的物理性质有哪些？金属为什么具有这些性质？（展示一些金属和合金实物图）总结金属共同的物理性质。新课讲授结构决定性质，性质决定用途。思考如下问题：金属晶体的构成微粒有哪些？金属阳离子、电子。微粒之间是怎样相互作用的？是离子键？共价键？还是一种全新的作用力？金属金属晶体是通过金属键聚集在一起，形成金属晶体。金属键：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。根据已有知识分析金属键的成键微粒，并对金属键和其他的作用力进行比较。展示“电子气理论”的图片，并对其进行解释：从金属原子上“脱落”下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。理解“电子气理论”。交流讨论应用“电子气理论”如何解释金属的导电性、导热性、延展性、具有金属光泽？1．在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电。2．自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量，使得金属具有导热性。3．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，而且弥漫在金属原子之间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属具有良好的延展性。4．金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。思考并讨论如何运用“电子气理论”解释金属的物理性质，将物质的结构和性质联系起来。活动探究在第三章的第一节中我们学过了晶胞的相关知识，那么我们就应用所学知识来分析探究3种重要的金属晶体。思考如下问题：1．描述原子的空间位置？2．一个晶胞中含有多少个金属原子？3．每个原子周围距离最近的原子数是多少？对之前的晶胞知识进行复习，通过对几种重要的金属晶体的分析，加深对金属晶体结构的认知。纯铜延展性好，但是质软，机械性能和耐磨性差，是否可以改变晶体结构从而改变晶体的性质？为什么合金硬度一般比纯金属大？钠钾合金常温下为液态，可用作冷却剂、催化剂、干燥剂。探究钠钾合金的晶体结构特点。通过改变金属晶体的结构从而改变其性质，从而制备具有良好性能的金属材料。请利用身边的材料如橡皮泥、面团、牙签等材料，尝试拼插出铜、钾、镁的晶体结构的球棍模型。加深对金属晶体结构的认知。课堂练习展示5道练习题通过题目对所学知识进行梳理巩固。九、板书设计十、课堂练习（典型性、代表性和覆盖面）1．下列有关金属键的叙述错误的是A．金属键很强烈，金属键属于化学键B．金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子C．金属键中的自由电子属于整块金属D．金属键是一种电性吸引作用2．下列说法中，不正确的是A．温度越高，金属的导电性越好B．镁晶体中一个Mg2+与周围电子都在强烈的相互作用C．在金属晶体发生形变时，其内部金属离子与“自由电子”之间的相互作用仍然存在D．一种晶体固态时能导电，一定是金属晶体3．金属晶体具有延展性的原因A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．金属阳离子之间存在斥力D．密堆积层的阳离子容易滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键4．下列对于金属熔、沸点的高低判断正确的是A．金属镁的熔点高于金属铝B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的C．金属镁的硬度小于金属钙D．金属铝的硬度大于金属钠5．铁镁合金的晶胞结构如图所示，晶胞中含有的Fe、Mg原子个数分别为A．44B．48C．144D．148《金属键及金属晶体》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1．下列物质中，含有金属键的是（）A．干冰 B．金刚石 C．食盐 D．白银【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平金属键A干冰中碳和氧之间是共价键。L1B金刚石中碳与碳之间是共价键。L1C食盐中钠离子和氯离子间以离子键结合。L1D金属键是化学键的一种，主要在金属和合金中存在。L12．下列关于金属键的叙述中不正确的是（）A．合金中也存在金属键B．在化学键中，有阳离子必有阴离子C．金属键没有方向性和饱和性D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平金属键A金属键是化学键的一种，主要在金属和合金存在。L2B金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。L2C金属键没有方向性和饱和性。L2D金属键的电子气理论。L23．金属的下列性质中，不能用金属键理论解释的是（）A．易传热 B．加工易变形但不碎C．易锈蚀 D．易导电【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平电子气理论解释金属物理性质A金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释。L2B金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属子离子之间流动，使金属不会断裂不碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理加以解释。L2C金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释。L2D组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子，在外加电场作用下电子可发生定向移动，故能导电，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论加以解释。L24．金属键的强弱与金属价电子数多少有关，价电子数越多金属键越强，与金属阳离子的半径大小也有关，半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是()A．LiNaK B．NaMgAlC．LiBeMgD．LiNaMg【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平金属键影响金属熔沸点ALi、Na、K的价电子数相同，原子半径依次增大，则金属键依次减弱，所以Li、Na、K的熔点逐渐降低。L3BNa、Mg、Al的价电子数依次增多，原子半径依次减小，则金属键依次增强，所以Na、Mg、Al的熔点逐渐升高。L3CLi和Be相比，价电子少，原子半径大，故Li的熔点小于Be；Be、Mg的价电子数相同，原子半径依次增大，则金属键依次减弱，所以Be的熔点大于Mg。L3DLi、Na的的价电子数相同，原子半径依次增大，则金属键依次减弱，所以Li的熔点大于Na。L35．几种晶体的晶胞如下图，所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是 A．碘、锌、钠、金刚石 B．金刚石、锌、碘、钠 C．钠、锌、碘、金刚石 D．锌、钠、碘、金刚石【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平金属晶体及合金A第一种晶胞为体心立方堆积，钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式。L2B第二种晶胞为六方最密堆积，镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式。L2C第三种晶胞的粒子为双原子分子，是碘。L2D第四种晶胞的粒子结构为正四面体结构，为金刚石。L26．下合金种类繁多，应用广泛。下列不属于合金的是（）A．黄金 B．黄铜 C．硬铝 D．生铁【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平合金A合金概念有三个特点：①一定是混合物；②合金中各成分都是以单质形式存在；③合金中至少有一种金属。L1BL1CL1DL17．我国是世界文明古国，在古代有很多化工工艺发明较早，如造纸、制火药、烧瓷器、青铜器、冶铁、炼钢等。下列说法错误的是（）A．造纸与烧瓷器的过程均发生了化学变化B．合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质C．青铜器的熔点比纯铜的高D．钢是以铁为主的含碳合金【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平合金A在造纸过程中主要以物理变化为主，也发生了化学变化，如纸张的漂白的过程，烤瓷器的过程是瓷土中矿物从无规则混合到形成化学键，有新物质生成，发生了化学变化。L2B合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质。L1C青铜属于合金，合金的熔点比各组分金属的熔点都低，故纯铜的熔点高于青铜器的熔点。L2D生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，钢的含碳量为0.03%~2%。L2二、单项选择题=2\*ROMANII8．关于金属性质和原因的描述不正确的是（）A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平电子气理论解释金属物理性质A金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光，大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽。L2B金属导电性是在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流。L2C导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量。L2D良好的延展性是由于金属晶体中原子层能够滑动，但此时金属键未被破坏。L29．金属晶体中金属原子有几种常见的晶体结构模型，图1、2、3分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为（）A．1∶2∶4 B．8∶9∶14 C．4∶2∶1 D．14∶9∶8【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平计算晶胞中含有的原子个数A由晶胞结构可知，每个晶胞中原子个数图1：，图2：，图3：，即每个晶胞所含有原子数分别为1、2、4L3BL3CL3DL3三、非选择题10．铜的单质及其化合物在电池、合金、催化剂等方面广泛应用。（1）铜单质属于___________晶体。（2）基态Cu原子的外围电子排布式为_______。（3）元素铜与镍的第二