金属晶体教案（1）

教材分析：

在《普通高中化学课程标准(实验)》中，涉及金属晶体的内容标准包括：

(1)知道金属键的涵义;

(2)能用金属键理论解释金属的一些物理性质(良好的导电性、导热性和延展性);

(3)能列举金属晶体的基本堆积模型;

(4)知道金属晶体与其它晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。

关于金属键的涵义，教材上的说法有些模糊，不利于学生的理解，教学中应点明金属键是脱落下来的自由电子跟形成的金属正离子的相互作用，而所谓的“电子气”，不过是一种比较形象的说法，指的是脱落下来的电子好像气体一样遍布整块晶体。

在这四点中，第二点要求的程度是“解释”，显然比其余三点高，因此，第二点应该作为本节的教学重点之一，而教材除对延展性有较为详细的解释外，其它物理性质的解释都是一笔带过，所以教学过程中应作详细讲解。

第三点的要求虽然较低，但在前面分子晶体和原子晶体的学习中，《课程标准》里要求学生学会运用模型来研究结构问题，因此本节教学中可以利用讲解该部分知识的机会继续培养学生运用模型研究结构问题的能力，所以也作为教学重点之一。教师的演示模型可将不同颜色的弹珠用胶水黏合制得，而学生实验所需的小球则可使用自行车中所用的那种轴承滚珠，也可提前要求学生自己准备，培养学生的创造力。

第四点的教学则可以在讲解完金属键的本质后，与分子晶体和原子晶体的相关知识进行比较、区分。也可以在讲新课之前先进行复习。另外一种处理方法则是等讲完离子晶体后再全面对四种晶体进行对比。以下教学设计将采用第一种方法，并将在本章复习中对四种晶体进行更全面的比较。

此外，教材中出现了“配位数”这个名词，这涉及到第二章第二节中有关配位化合物的知识，但配位数的涵义在《课程标准》中并无要求，而且在配位化合物这部分的知识中也没有出现该名词，因此不宜作深入探讨，可简单解释为：配位数是指任意一个原子周围与之相接触的原子的数目。资料卡片中有两个内容，一个是“金属晶体的四种堆积模型对比”，另一个是“混合晶体”，前者在教学中可以引导学生进行阅读，后者理解起来较难，可视各所学校学生的具体情况灵活处理。以下教学设计将不涉及“混合晶体”的引导阅读。

基于以上分析，本节教学设计如下：

【教学目标】

(1)知道金属键的涵义;

(2)能用电子气理论解释金属的一些物理性质，如延展性、导电性、导热性等;

(3)能运用模型研究晶体的结构;

(4)知道金属晶体与分子晶体、原子晶体在结构微粒、微粒间作用力上的区别

【教学重点】

用金属键理论解释金属的物理性质，金属晶体的原子堆积模型

【教学难点】

电子气理论，镁型和铜型堆积模型

【教学方法】

问题探究、实验探究

金属晶体教案（2）

课标要求：知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。能够列举金属晶体的基本堆积模型。讨论：为什么金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。

教材分析：教材简单介绍了什么是金属键，以及用金属键理论解释金属的导电性、导热性及延展性。用了较大篇幅介绍了金属晶体的四种堆积，即简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。教材中还简单介绍了石墨晶体特点。

教学目标(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)

⑴知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

⑵能列举金属晶体的基本堆积模型，认识六方最密堆积与面心立方最密堆积的区别。

⑶了解石墨晶体的特殊结构。

⑷通过学习进一步增强空间感，体验微观结构研究的过程，提高结构化学学习的兴趣。

教学重点

⑴能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

⑵常见的金属晶体结构模型。

教学难点

⑴能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

⑵常见的金属晶体结构模型。

教学方法 运用模型和比较法

教学用品：模型、视频

教学过程：

新课引入

[设问]同学们都知道金属能导电、导热、有延展性，金属为什么具有这些性质?金属中的自由电子来源于哪里?

新课进行

[板书]第三节 金属晶体

一、金属键

[讲述]要想解释金属的各种物理性质，让我们先来认识“金属键与电子气理论”。

[板书]1、金属键

[讲述]描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子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。由此可见，金属晶体跟原子晶体一样，是一种“巨分子”。金属键的强度差别很大。例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高、硬度最大的金属，这是由于形成的金属键强弱不同的缘故。

[板书]金属键为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”。脱落下来的价电子又称自由电子。

[思考]怎样用电子气理论解释的各种物理性质呢?

[板 书]2、解释 金属的物理性质：延展性、导热性、导电性(自由电子、金属键不断裂)。

⑴金属导电性的解释。

[讲述]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。

⑵金属导热性的解释。

[讲述]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阳离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。

⑶金属延展性的解释

[讲述]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。

[投影]电子气理论对金属良好延展性的解释：

[过渡]金属原子象钢球一样堆积着，咱们接着研究金属原子的堆积模型。

[板书]二、金属晶体的原子堆积模型

[讲述]金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式，如图3—22所示。

[投影]金属原子在平面上的的两种放置方式：

[讲述] 金属原子在二维平面里放置得到的两种 方式，配位数分别为4和6，可分别称为非密置层和密置层。

[交流探究]动手： 将直径 相等的圆球放置在平面上，使球面紧密接触，除上面两种方式外，还有没有第三种方式?你不妨用实物(如用中药丸的蜡壳或玻 璃球等)自己动手试一试。

[过渡]金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成。金属原子堆积有如下4种基本模式。

[板书]1、简单立方堆积：

[投影]

[讲解]不难理解，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(Po)采取这种堆积方式。

[板书] 晶胞：一个立方体，1个原子，如金属钋。

2、体心立方堆积(钾型)

[投影]

[讲解]非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填人下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，如图3—24所示。

[设问]与立方堆积相比空间利用率那一个高?

[板书]晶胞：体心立方，两个原子。如碱金属。

[交流探究]动手：把非密置层的小球黏合在一起，再一层一层地堆积起来，使相邻层的球紧密接触。试一试，除了上述两种堆积方式外，是否可能有第三种方式?

[板书]3、六方最密堆积(镁型)和面心立方最密堆积(铜型)

[讲述] 密置层的原子按上述钾型 堆积方式堆积，会得到两种基本堆积方式——镁型和铜型。镁型如图3—25左所示，按ABABABAB……的方式堆积;铜型如图3—25右所示，按ABC ADCABC……的方式堆积。分别用代表性金属命名为镁型和铜型①，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%，但所得晶胞的形式不同。

[投影]金属晶体的两种堆积方式：

[板书]

⑴镁型：按ABABABAB……方式堆积;配位数均为12，空间利用率均为74%。

⑵铜型：ABCADCABC……方式堆积;配位数均为12，空间利用率均为74%。

[小结]金属晶体的四种模型对比 ：

堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 简单立方 Po 52% 6 钾型(bcp) Na、K、Fe 68% 8 镁型(hcp) Mg、Zn、Ti 74% 12 铜型(ccp) Cu、Ag、Au 74% 12 [作业]P80 1、2、3、4、5

金属晶体教案（3）

一、学习目标

使学生了解金属晶体的模型及性质的一般特点。

使学生理解金属晶体的类型与性质的关系。

较为系统地掌握化学键和晶体的几种类型及其特点。

二、学习重点：

金属晶体的模型;晶体类型与性质的关系。

三、学习难点：

金属晶体结构模型。

四、学习过程

[投影]选一位同学的家庭作业(以表格形式比较离子晶体、原子晶体和分子晶体结构与性质的关系)。要求全体同学对照分析各自作业，在教师的引导下进行必要的修正和补充。然后投影一张正确的表格。

表一：离子晶体、分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较

晶体类型 离子晶体 分子晶体 原子晶体 结构 构成晶体粒子 阴、阳离子 分子 原子 粒子间的作用力 离子键 分子间作用力 共价键 性

质 硬度 较大 较小 较大 溶、沸点 较高 较低 很大 导电 固体不导电，溶化或溶于水后导电 固态和熔融状态都不导电 不导电 溶解性 有些易溶于等极性溶剂 相似相溶 难溶于常见溶剂

[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。

[教师诱导]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] 一、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。

[教师诱启]前面我们知道离子晶体、分子晶体、原子晶体有着不同的物理性质特点，且分别由它们的晶体结构所决定，那么金属的这些共同性质是否也是由金属的结构所决定呢?

[板书] 第二节 金属晶体

[flash动画] 点击“金属晶体内部结构”条目， 让学生看金属晶体内容组成微粒内容为，然后再听画外音兼字幕。

再点击 “金属晶体内部结构”内部画面左上角“内部结构”条目，让学生看几种常见金属晶体空间构型。硬球一个一个地堆积给同学观察，成形后再旋转让同学从不同角度进行观察，且拆散、堆积给学生分析。

[画外音兼有字幕]金属(除汞外)在常温下一般都是固体。通过X射线进行研究发现，在金属中，金属原子好像许多硬球一层层紧密地堆积着，每一个金属原子周围有许多相同的金属原子围绕着，

[设疑]金属中堆积的就是中性原子吗?

[阅读并讨论]金属中由于金属原子的外层电子比较少，金属原子容易失去外层电子变成金属离子，在金属内部结构中，实际上按一定规律紧密堆积的是带正电荷的金属阳离子。

[教师诱启]同样的带正电荷的金属阳离子本应相互排斥，为何还可以紧密地堆积在一起呢?

[提示设疑]电子到哪里去了呢?

[讨论]学生分组讨论，教师引导分析：要使带正电荷的金属阳离子按一定规律紧密堆积，除非金属原子释出的电子在各金属离子间自由地运动，这样依靠金属阳离子与带负电荷的自由电子之间强烈的相互作用使金属离子紧密地堆积在一起。

[板书] 二、金属晶体结构

金属晶体：通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体。

[教师设问]构成金属晶体的粒子有哪些?

[学生归纳]金属晶体由金属离子和自由电子构成。

[引言]金属晶体的结构与其性质有哪些内在联系呢?

[板书] 三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系

金属晶体结构与金属导电性的关系

[演示多媒体动画3]画面内容：金属晶体中的自由电子在没有外加电场存在时是自由移动的，在外加电场作用下，自由电子则发生定向移动而形成电流。

[画外音兼有字幕]在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。

表二

晶体类型 离子晶体 金属晶体 导电时的状态 导电粒子 [分析对比]让学生充分讨论、对比，并让一位同学归纳填写，然后教师点评上述表格，

[板书]金属晶体结构与金属的导热性的关系

[教师诱启]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金属离子和自由电子担当什么角色?

[学生阅读]教材中有关内容。

[分组讨论]①金属晶体导热过程中粒子运动情况如何?

②这些粒子通过什么方式传递热量?

③热量传递方向及最后整个金属晶体温度高低情况怎样?

[学生汇报]选一位学生汇报学生讨论结果，其他学生补充。

[投影小结]金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞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。

[板书]金属晶体结构与金属的延展性的关系

金属晶体教案（4）

【教学目标】

了解金属晶体内原子的几种常见排列方式

训练学生的动手能力和 空间想象能力。

培养学生的合作意识

【教学重点】金属晶体内原子的空间排列方式

【教学难点】金属晶体内原子的空间排列方式

【教学方法】讲授法、讨论，探究法，归纳总结

流程 教 师 活 动 学 生 活 动 活动目标 引入

上堂课学习了金属原子二维平面的排列及非密置层在三维空间排列的两种情况，请两位同学分别描述一下二维及简单立方和钾型堆积的特点 倾听、回顾、思考、交流

代表发言 温故知新

情景

设计 非 密置层堆积有简单立方和钾型两种，思考密置层的原子按钾型堆积 方式堆积，又会得到几种基本堆积方式? 自己动手把密置层的小球粘合在一起，再一层一层地堆积起来，使上层球填入下层球的空隙中。仔细比较两种类型的不同。

交流讨论。 培养分析问题和解决问题的能力，激发学生空间想象能力 巡视 对学生交流进行适当的点拨。 互动 和学生交流，鼓励学生大胆想象踊跃发言 代表发言 总结归纳的能力培养。 课件展示 观看，思考，。

培养 观察分析能力 设疑 如图两种堆积方式原子的空间利用率多大，如何计算? 思考、动手计算，讨论、回答。

培养解决问题的能力 板书讲解算法 首先 把堆积方式抽象成晶胞模型

均摊法计算晶胞的微粒个数，计算微粒所占的体积

计算晶胞的总体积

空间利用率等于微粒总体积比晶胞总体积 思考记录

培养思维和计算能力

板书

一、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，(1)镁型如下图左侧，按ABABABAB……的方式堆积;

(2)铜型如图右侧，按ABCABCABC……的方式堆积.

这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆，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.

整理记录 归纳总结能力培养

投影总结 堆积模型

采用这种堆积的典型代表

空间利用率

金属晶体教案（5）

一、教材分析

本节是人教版化学选修3《物质结构与性质》第三章第三节的教学内容，是在第三章第一节《晶体的常识》和第二节《分子晶体与原子晶体》基础上认识金属晶体。学生已经具备了晶体和晶胞的初步知识，对微观粒子的排列也有了一定的认识。能够较好的完成老师布置的课前预习。

本节教学内容包含知识点主要有金属的内部结构、、共性、电子气理论、金属晶体的结构与金属性质的关系、金属晶体的四种原子堆积模型等，需要三个课时才能完成。本节课是第二课时，主要探究金属晶体4种基本堆积模型及与分子晶体、原子晶体比较。

二、教学目标

1、知识技能目标：

1)了解金属晶体内原子在二维空间的两种排列方式，

2) 掌握简单立方堆积和体心立方堆积以及二者的特点和区别

2 、过程方法目标：

1)通过对金属晶体结构的学习与研究，培养学生观察能力，空间想像能力等

2)通过两个学与问制作模型训练学生的动手能力和空间想 象能力。

3、情感态度价值观：

以小组讨论交流、实践活动制作模型的方式培养学生的合作意识和严谨的科学态度

三、教学的重点和难点

1、教学重点：金属晶体的4种基本堆积模型

2、教学难点：金属晶体的4种基本堆积模型

根据微观晶胞图片和动画的相关教学材料，制作成PPT，使微观的粒子直观化，形象化，增强学生的空间想象能力。本节是第三节课，学生已经具备了晶体和晶胞的初步知识，对微观粒子的排列也有了一定的认识，在二维平面排列和非密置层堆积的问题上，学生能够独立完成。本节中的难点在于密置层堆积形成的镁型和铜型的堆积方式，他正是本课的难点和重点，学生可以根据自己预习和模型的制作，再结合教师的多媒体展示，共同完成学习的目标。

四、教学方法：

科学探究：质疑----实验----分析----解决---归纳---比较

多媒体课件与自制教具相结合的互动探究式课堂教学模式

师生探究模式：教师主动参与到学习小组的探究活动中，适时调控学生的探究进展和探究方向，在交流展示时适时恰当评价，调动学生的积极性，并形成集体性正确的观点和解题思路。

生生探究模式：课堂上教师将学生分成多个学习小组，对某个问题或者多个问题进行探究，通过小组成员的合作，发挥集体的智慧，把自己的疑问探究透彻，并在交流互动中让所有人共享探究过程和探究结论

五、学生分析课前准备：

教师：多媒体课件的制作、视频资料的下载、教学案设计、基本堆积模型的制作

学生：用生活中的材料(乒乓球、玻璃球等)按照书上图准备一些模型的素材。学生自己动手做模型，感受晶体结构的奥秘(可以网上搜索)

六、教学过程

教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节一：

复习提问

情境引入

【提问】：1、金属晶体组成微粒、微粒间作用力

2、金属晶体的物理性质

3、什么是电子气理论

【质疑】：为什么原子晶体没有延展性呢?

PPT展示原子晶体(金刚石)

【小结】正是由于金属键无方向性的特点，我们可以把金属原子看成直径相同的小球紧密的堆积在一起，当然这种堆积是有规则的，呈周期性的。

学生回答：

学生思考，回答：原子晶体中原子间的作用力是共价键，具有饱和性和方向性，受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，无延展性。

1、复习巩固

1、促进学生思考2、铺垫、引入新课

环节二：

金属晶体

微观粒子

堆积

(二维) 【指导活动1】

1、金属原子在平面里的紧密排列有哪些方式?

2、除了书本上的两种以外还有其他形式吗?

3、这些不同的放置方式有什么特点?

【总结】：PPT展示

非密置层：行列对齐，四球一空，配位数为4。密置层： 行列交错，三球一空， 配位数为6。

分组活动1：在一个自己准备的小方盒里排放小玻璃球。

学生总结回答：只有两种方式：行列对齐和行列相错。配位数一个是4，一个是

在二维平面中初步感受微粒堆积的规律，自己动手增加感性认识和兴趣。

2、认识密置层与非密置层的不同。

环节三：

金属晶体

微观粒子

堆积

(三维1) 【指导活动2】

将非密置层一层一层地在三维空间堆积起来，使相邻层的球紧密接触。除了书上的两种堆积方式外，是否可能有第三种方式?

PPT展示：

【小结】 PPT展示：非密置层三维金属晶体原子堆积模型——简单立方和体心立方 分组活动2：用自己准备好的三个非密置层，按照要求先试做课本上的两种，再尝试其他的方式。

总结发言：

简单立方堆积(Po)：配位数：6，每个晶胞含有的原子数为1。