选修3第三章第三节 金属晶体2

选修3第三章第三节 金属晶体2

‎ ‎ 第三节　金属晶体 金平区鮀浦中学　冯海鹏 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”‎ 6‎ ‎ ‎ 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 ‎【教学用时】‎ ‎　　1课时 ‎【教学过程】‎ 教学过程 教学活动 学习活动 问题引入 思考、判断、回答 6‎ ‎ ‎ 在金属单质中只有金属原子而没有分子，这些金属的晶体能否称为原子晶体 问题探索 金属的晶体并非原子晶体，怎样从微观角度证明这个判断？（提示：可从原子晶体的中化学键的特点来分析）‎ 回忆具有什么结构的原子之间才能形成共价键，然后作出回答 归纳、讲解 在原子晶体中，所有原子通过共价键结合，而金属原子由于最外层电子数较少，原子与原子之间不能形成共价键，所以不是原子晶体 回忆金属易失电子，难以形成共用电子对的性质 讲述 在金属晶体中，原子之间通过金属键相互结合 讲解 金属原子的电负性和电离能都较小，在金属晶体中，大量最外层电子也即是价电子容易脱离原子的束缚而变成自由电子，同时使原来的原子变成正离子，这些自由电子为各个原子所共用，自由电子与金属正离子的相互作用就是金属键。这些电子遍布整块晶体，就象气体遍布整个空间一样，所以该理论又被形象地称为“电子气理论”‎ 回忆电负性和电离能的知识，思考和体会“电子气理论”的实质 问题探索 金属晶体与分子晶体和原子晶体相比较，其成键的微粒有何异同？键的性质又有何异同？‎ 回忆、比较、讨论三种晶体的异同 问题解答 归纳、回答三种晶体的结构特点和异同 6‎ ‎ ‎ 金属晶体和原子晶体的成键微粒都是原子，分子晶体的成键微粒是分子；金属晶体中的金属键是自由电子与金属正离子的相互作用，原子晶体中则是原子之间形成了共价键，而在分子晶体中，分子内部的原子通过共价键结合在一起，分子之间则是通过范德华力相结合 阅读、讨论 阅读电子气理论对金属延展性的解释，小组讨论如何解释导电性和导热性 归纳、总结 金属晶体中的自由电子在外加电场的作用下可以发生定向移动，从而使金属具有良好的导电性和导热性，但由于导热时自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，导致了金属的导热能力下降，即是说，金属的热导率随温度的升高而下降 小组归纳讨论的结果，由学生代表解释金属具有良好导电性和导热性的原因 衔接、过渡 我们已经知道，不同的分子晶体或原子晶体，其晶体结构不一定相同，例如石墨和金刚石都是由碳元素组成的，也都是原子晶体，但晶体结构并不相同，性质也同样有很大的差别，在金属晶体中，不同的晶体也有不同的结构，从而导致晶体具有不同的性质 学与问 6‎ ‎ ‎ 用轴承滚珠或其它合适物体尝试在二维空间紧密排列金属原子，并用胶水黏合滚珠 讲解 金属原子的平面堆积有两种方式：非密置层和密置层，其配位数分别是4和6，所谓配位数，是指任意一个原子周围与之相接触的原子的数目（展示课前用弹珠制作的模型，辅助说明配位数的意思）‎ 金属晶体可看成金属原子在三维空间堆积而成，有四种基本模式 对照演示模型和自制模型，体会非密置层、密置层以及配位数所表达的含义 演示，讲述 ‎（将两层非密置层以两种方式叠放）全部是非密置层进行叠放时，有两种情况，一种是简单立方堆积，此时形成的晶胞是一个正方体，每个晶胞含一个原子，配位数是6，这种堆积使原子间的间隙过大，即空间利用率太低。另一种是钾型堆积，此时每个晶胞含两个原子，配位数是8，空间利用率较高 运用手中的自制模型，堆积成这两种空间结构，观察并分析这两种堆积的配位数 演示，讲述 ‎（将三层密置层以两种方式叠放）密置层的叠放也有两种情况：镁型和铜型，这两种情况的配位数都是12，空间利用率也比前两种方式大。镁型晶胞中有两个原子，铜型晶胞中有四个原子 运用手中的自制模型，堆积成这两种空间结构，观察并分析这两种堆积的配位数 实践活动 6‎ ‎ ‎ 运用模型对比钾型堆积方法和镁型堆积方法有何不同 总结 金属原子的堆积方式不同，最终将影响金属晶体的结构和性质。例如原子半径、熔沸点等 通过了解原子堆积方式对性质的影响，加强“结构决定性质”的基本理念 布置作业 习题4‎ 板书设计：　　　§3　　金属晶体 一、 金属键 1、 自由电子与金属正离子的相互作用称为金属键 2、 自由电子与金属物理性质的关系 二、 金属晶体的原子堆积模型 1、 非密置层 密置层 ‎2、简单立方堆积：非密置层＋非密置层 配位数：6‎ ‎ 钾型： 非密置层＋非密置层 配位数：8‎ ‎ 镁型： 密置层＋密置层＋密置层 配位数：12‎ ‎ 铜型： 密置层＋密置层＋密置层 配位数：12‎ 6‎