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

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2019-2020年高中化學 3.2.1金屬晶體教案 魯科版選修4【教學目標】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【教學重點】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式，【教學難點】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式?！窘虒W方法】借助模型課件教學【教師具備】制作課件【教學過程】【復習提問】 1.如何用金屬鍵解釋金屬的導熱性、導電性？ 2.哪些因素會影響金屬鍵的強弱呢？ 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)的學習，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金屬所共有，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性?！娟愂觥拷饘僭拥耐鈱与娮訑?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電荷的自由移動的電子（運動的電子使體系更穩(wěn)定），這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子這就是金屬晶體的形成的原因?！揪毩暋拷饘倬w的形成是因為晶體中存在( )金屬原子金屬離子自由電子陰離子A.只有 B.只有 C. D.解析：金屬晶體內(nèi)存在的作用力是金屬鍵，應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.金屬晶體的結構型式：【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? 【學生活動】利用20個大小相同的玻璃小球進行探討？【思考】上述兩種方式中,與一個原子緊鄰的原子數(shù)(配位數(shù))分別是多少?哪一種放置方式對空間的利用率較高?【思考交流】對于非密置層在三維空間有幾種堆積方式?【講述】一種：上下對齊 的簡單立方。 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?！韭?lián)想質(zhì)疑】金屬晶體有哪些共同的性質(zhì)？為什么？【回答】導電導熱性強;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)的關系【總結講述】（1）金屬晶體具有良好的導電性：金屬中有自由移動的電子，金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場存在時是自由運動的，當有外加電場存在的情況下，電子發(fā)生了定向移動形成了電流，呈現(xiàn)良好的導電性。（2）金屬晶體具有良好的導熱性：自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，從而引起兩者能量的交換。當金屬某一部分受熱時，在那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，于是通過碰撞，自由電子把能量傳給金屬離子。金屬容易導熱就是由于自由電子運動時，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，可以抽成細絲，例如最細的白金絲直徑不過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構特點加以解釋。當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，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，但不會導致斷裂。（4）金屬的熔點、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強弱。一般來說金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強。因而晶體熔點越高、硬度越大。金屬晶體的熔點變化差別較大。如：Hg在常溫下為液態(tài)，熔點低（38.9）,而鐵等金屬熔點高（1355），這是由于金屬晶體緊密堆積方式，金屬陽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，金屬晶體的熔點由金屬陽離子半徑，離子所帶的電荷決定，陽離子半徑越小，所帶電荷越多，相互作用力就越大，熔點就越高。如：熔點：LiNaKRbCs，NaMgAl。【練習】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：這是因為分別借助于沒有方向性的金屬鍵形成的金屬晶體的結構中，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？【學生】閱讀追根尋源并思考1.合金的概念？2.合金的特點？3.合金的類型及其性質(zhì)特點？【板書】5. 合金及合金的優(yōu)點【總結】合金及合金的優(yōu)點合金：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。特點：a.合金的熔點比其成分中各金屬的熔點都要低，而不是介于兩種成分金屬的熔點之間。b.具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。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。合金的不同類型及各自的性質(zhì)特點當兩種金屬的電負性、化學性質(zhì)和原子半徑相差不大時，形成的合金稱為金屬固熔體，如銅鎳、銀金合金。這類合金的強度和硬度一般都比組成它的各成分金屬的強度和硬度大。當兩種金屬元素的電負性或原子大小相差較大時，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，較大的強度，較高的硬度和耐磨性，但塑性和韌性較低。原子半徑較小時氫、硼、氮等非金屬元素滲入過渡金屬結構的間隙中，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鍵的原因?！靖爬ㄕ稀俊景鍟O計】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.金屬晶體的結構型式：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)的關系5. 合金及合金的優(yōu)點