金属晶体教学设计(一)

第3节金属晶体第一课时金属键与金属晶体的性质学习目标：1.了解金属键的含义——“电子气”理论，能用电子气理论解释金属具有导电、导热、延展性的原因。

2.理解金属键的概念，能用金属键理论解释金属的物理性质。

[知识回顾]1．金属单质的物理性质有哪些通性？答：具有金属光泽，有导电性、导热性和延展性。

2．两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叫做合金。

合金的熔点比各成分金属的都低。

硬度比成分金属大。

[要点梳理]1．金属键(1)概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”被所有原子所共有，从而把所有金属原子维系在一起。

(2)成键微粒：金属阳离子和自由电子。

(3)成键的条件：金属单质或合金。

(4)应用：“电子气”理论能很好地解释金属材料良好的延展性、导电性、导热性。

2．金属晶体在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合，构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。

3．金属键的强度差别很大，例如，金属钠的熔点较低，硬度较小，而钨是熔点最高的金属，这是由于形成的金属键强弱不同的缘故。

一般来说，金属的原子半径越小，金属键越强，金属的价电子数越多，金属键越强。

4．金属材料有良好的延展性，由于金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键；金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动；金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下，自由电子与金属原子频繁碰撞，阻碍了自由电子对能量的传递。

知识点一金属键1．金属键的定义：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用叫金属键。

2．金属键的本质——电子气理论：金属原子对外围电子的束缚力不强，从金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”。

正是由于“自由电子”在整个金属固体中不停地运动，被所有的金属原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起，使得体系的能量大大降低。

《金属晶体》教学设计文本要求学生以小组为单位，拼出简单的非密置层之后，在平面上方堆积出第二排，第三排小球。

思考问题：有几种堆积方式？请同学来汇报活动结果引导学生分别了解两种堆积方式，以及所提取的晶胞的结构特点，并分析出其相应的晶胞参数和小球半径的计量关系、晶胞的空间利用率已经常见的金属代表。

介绍体心立方堆积时，要求学生思考：如果直接进行插空堆积，是否可形成立方体结构的晶胞。

通过课件动画，介绍体心立方堆积中，同一非密置层原子和原子之间并非紧密相邻。

第3环节：粘一粘在刚才的探究基础之上，进一步研究密置层的空间排列方式。

给每个组的同学发两个用7个小球粘成的密置层，并要求学生利用双面胶，在密置层的基础上，进行三维排列。

在粘贴小球的过程中，要求学生思考一下问题：垂直于密置层的方向，能看到几个空隙？在刚才平面排列的基础上，学生不难发现，有两种堆积方式。

预设：学生分别介绍一种直接对齐的排列方式和另外一种插空堆积的排列方式。

预设：在教师的引导下，学习简单立方堆积和体心立方堆积的结构特点。

预设:学生开始思考，并通过实物模型，观察到12条棱长并不完全相同。

预设：完成学案，并了解两种非密置层的三维堆积方式。

预设：领取密置层和双面胶，对密置层进行观察。

通过观察和摆放小球，可以得出相关问题的答案。

密置层的垂直方向存在6个空隙，但由于空间因素的限制只能摆放下3个小球。

本节课的第一个难点，对比简单立方堆积和体心立方堆积的区别。

并通过课件动画，理解体心立方堆积的特点。

通过空间利用率的计算，进一步了解金属堆积方式的特点。

本节课的教学亮点：既要求学生能够在实物操作的过程中，认真思考问题解决问题；同时，要求组内同学进行分工合作，完成探究任务。

本节课的第二个难点：学生通过对密置层的观结束语在密置层的上层，选择空隙去排列小球，能容纳几个？在密置层的下层，再次选择空隙去排列小球，有几种排列方法？请学生展示粘贴成果，并结合着课件中的球棍模型进行介绍。

金属晶体与离子晶体第1课时◆教学目标1.知道金属晶体的结构特点。

2.能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。

◆教学重难点金属晶体的结构特点与性质之间的关系，运用电子气理论解释金属性质。

◆教学过程一、新课导入回忆所学知识，列举金属的通性有哪些？物理性质：（1）常温下除汞外，均为有金属光泽的固体（2）良好的导电性、导热性（3）良好的延展性，容易发生形变化学性质：容易失电子，变为金属阳离子，具有一定的还原性二、讲授新课一、金属键与金属晶体1. 金属晶体金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

金属元素电负性较小，电离能也较小，金属原子的（部分）价层电子容易脱离原子核的束缚，在晶体中由各个正离子形成的总势场中比较自由地大范围运动，形成“自由电子”（也称为电子气），这些电子被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

这便是金属键的本质。

2. 金属键的特点“自由电子”为整个金属所共有，电子与离子的作用形式是电荷吸引，不受方向与距离的影响，导致金属键没有饱和性和方向性。

将同种金属原子看作是半径相等的球，则金属晶体的结构就好像一层一层紧密堆积的球，每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。

X 射线衍射实验充分验证了这些事实。

3. 金属等径球堆积模型等径球的堆积模型在宏观世界中就像一些近似圆球的水果的密堆积。

4. 常见的金属晶体的结构Ca、Cu等金属晶体的晶胞具有相似性，都为立方体；除顶点各有一个微粒外，在每个面的中心还各有一个微粒。

Li、Na等金属晶体的晶胞也是立方体，但这种晶胞除了其顶点处各有一个微粒外，在中心还有一个微粒。

Mg、Zn等金属晶体则不同，其晶胞并非立方体或者长方体，底面中棱的夹角不是直角。

【提问】（1）结合上图中辅助线的提示，计算晶胞中含有的原子数，在三种晶胞中，每个原子距离最近且相等的原子数是多少？【讲解】第一种晶胞每个晶胞中含有的原子数= 8 ×1/8 + 6 × 1/2 = 4 个；以顶点的原子为例，距离最近且相等的原子是面心上的原子，一共有三组互相垂直的面，每组面有4个这样的原子，因此每个原子距离最近且相等的原子数是12。

拓展与延伸
1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：
（1）金属晶体方面的阅读材料：
-金属晶体结构与性质的关系研究。
-金属晶体在高新技术领域的应用实例。
-金属晶体材料的制备方法及其对性能的影响。
（2）离子晶体方面的阅读材料：
-离子晶体的合成与性质调控。
-离子晶体在新能源、环保等领域的应用。
-离子晶体结构与功能关系的研究进展。
2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高二年级的学生对化学学科的兴趣逐渐加深，具备一定的实验操作能力和观察能力。他们对新鲜事物充满好奇心，喜欢探索和解决问题。在学习风格上，学生更倾向于通过实验、观察和讨论来理解和掌握知识。
3.学生可能遇到的困难和挑战：本章节内容涉及金属晶体和离子晶体的微观结构，学生可能在理解抽象概念和空间结构方面存在困难。此外，分析金属晶体和离子晶体在性质上的差异，并探讨其原因，对学生的逻辑思维和分析能力要求较高，部分学生可能在此方面遇到挑战。在联系实际生活中的金属晶体和离子晶体应用时，学生可能需要更多的时间和引导来建立化学与生活、社会和技术之间的联系。
【案例分析】（15分钟）
分析现实生活中金属晶体和离子晶体的应用，如钠离子电池、氯化钠等，让学生了解所学知识在实际生活中的应用。
【课堂互动】（10分钟）
1.让学生举例说明生活中常见的金属晶体和离子晶体。
2.分析金属晶体和离子晶体在性质上的差异，并探讨其原因。
【课堂小结】（5分钟）
【课后作业】（待定）
布置与金属晶体和离子晶体相关的练习题，巩固所学知识。
（2）制造人工关节。
答案：
（1）制作耐高温材料：选择离子晶体，如氧化铝（Al2O3）。氧化铝具有较高的熔点和良好的耐高温性能，适用于制作高温环境下的结构材料。