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2022高中化学金属晶体教案

原*** 22-02-07 高三化学

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