高化金屬晶體教學(xué)設(shè)計(jì)

金屬晶體教學(xué)目標(biāo)（1）理解金屬鍵的概念和電子氣理論；（2）初步學(xué)會(huì)用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì)。（3）了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見(jiàn)排列方式；（4）訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和空間想象能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。教學(xué)重、難點(diǎn)（1）金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。（2）金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。教學(xué)方法

活動(dòng)探究、多媒體課件教學(xué)過(guò)程[引入]

大家都知道晶體有固定的幾何外形、有確定的熔點(diǎn)，水、干冰等都屬于分子晶體，靠范德華力結(jié)合在一起，金剛石、金剛砂等都是原子晶體，靠共價(jià)鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？[板書(shū)]

一、金屬鍵金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做金屬鍵。[講解]

金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽(yáng)離子和自由電子，陽(yáng)離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共價(jià)鍵，這種鍵既沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個(gè)晶體的離域化學(xué)鍵。[強(qiáng)調(diào)]

金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。[板書(shū)]

二、電子氣理論及其對(duì)金屬通性的解釋1．電子氣理論[講解]

經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來(lái)的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。2．金屬通性的解釋[展示金屬實(shí)物]

展示的金屬實(shí)物有金屬導(dǎo)線(銅或鋁)、鐵絲、鍍銅金屬片等，并將鐵絲隨意彎曲，引導(dǎo)觀察銅的金屬光澤。敘述應(yīng)用部分包括電工架設(shè)金屬高壓電線，家用鐵鍋炒菜，鍛壓機(jī)把鋼錠壓成鋼板等。[板書(shū)]

金屬共同的物理性質(zhì)：容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。（1）金屬導(dǎo)電性的解釋。在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”，這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下電子氣就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。[設(shè)問(wèn)]

導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式，它必然是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，那么金屬晶體導(dǎo)熱過(guò)程中電子氣中的自由電子擔(dān)當(dāng)什么角色?（2）金屬導(dǎo)熱性的解釋。金屬容易導(dǎo)熱，是由于電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而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(dá)到相同的溫度。（3）金屬延展性的解釋當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類(lèi)似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。

[分組活動(dòng)1]

利用20個(gè)大小相同的玻璃小球，有序地排列在水平桌面上（二維平面上），要求小球之間緊密接觸?？赡苡袔追N排列方式。討論每一種方式的配位數(shù)。（配位數(shù)：同一層內(nèi)與一個(gè)原子緊密接觸的原子數(shù)）[學(xué)生活動(dòng)2]

學(xué)生分四組活動(dòng)，各由一人匯報(bào)結(jié)果。利用多媒體展示，學(xué)生排列結(jié)果主要介紹以下兩種方式。（配位數(shù)：同一層內(nèi)與一個(gè)原子緊密接觸的原子數(shù)）我們繼續(xù)討論，原子在三維空間的排列。首先討論非密置層這種情況。[學(xué)生活動(dòng)3]

非密置層排列的金屬原子，在空間內(nèi)可能的排列。匯總各類(lèi)情況逐一討論。[板書(shū)]

三、金屬晶體的原子堆積方式（一）簡(jiǎn)單立方體堆積

這種堆積方式形成的晶胞是一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含1個(gè)原子，被稱(chēng)為簡(jiǎn)單立方堆積。這種堆積方式的空間利用率太低，只有金屬釙采取這種堆積方式。（二）體心立方堆積（鉀型）如果是非密置層上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，每層均照此堆積，如下圖：

這種堆積方式的空間利用率顯然比簡(jiǎn)單立方堆積的高多了，許多金屬是這種堆積方式，（三）六方最密堆積（鎂型）1、學(xué)生用圓球制成的密置層，進(jìn)行擺放。2、

匯總結(jié)果，利用多媒體展示可能的堆積模型?！菊故緢D片】

鎂型（ABABAB……）

銅型（ABCABCABC……）【講解】密置層的原子按鉀型堆積方式堆積，會(huì)得到兩種基本堆積方式，鎂型和銅型。鎂型如上圖左側(cè)，按ABABABAB……的方式堆積;銅型如圖右側(cè),按ABCABCABC……的方式堆積。由于金屬鎂（Mg）和銅（Cu）是這兩種堆積方式的典型代表金屬，因此分別被稱(chēng)為鎂型和銅型。有鎂型堆積方式的還有Zn、Ti等；有銅型堆積方式的還有Ag、Au等。（四）面心立方最密堆積（銅型）【講解】這兩種堆積方式都是金屬晶體的最密堆積,配位數(shù)均為12,空間利用率均為74℅,但所得的晶胞的形式不同?！菊n堂練兵】填一填：根據(jù)課堂知識(shí)的回顧和制作的模型填寫(xiě)下表

堆積模型采用這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞晶胞中原子的個(gè)數(shù)簡(jiǎn)單立方

鉀型

鎂型

銅型

【課堂小結(jié)】金屬原子的堆積方式不同，最終將影響金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，例如原子半徑、熔沸點(diǎn)等?！菊n外拓展悅讀】資料卡片2——混合晶體，自行閱讀?！緩?qiáng)調(diào)】石墨晶體中，既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵，還有范德華力，不能簡(jiǎn)單地歸屬于其中任何一種晶體，是一種混合晶體。《金屬晶體》課后反思本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)模型的構(gòu)建掌握金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見(jiàn)堆積方式，了解不同堆積方式的區(qū)別，教學(xué)的對(duì)象是高二理科班的學(xué)生。由于學(xué)生在初三以及高一的化學(xué)學(xué)習(xí)，甚至是其它學(xué)科學(xué)習(xí)中，很少接觸球體的堆積方式和相關(guān)模型，并且此部分內(nèi)容的講解較為枯燥，有一定難度，所以在進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)時(shí)，為了體現(xiàn)新課程的理念，我思考有以下三點(diǎn)：1、如何打造一個(gè)輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能夠親自動(dòng)手來(lái)構(gòu)建金屬原子的堆積方式和模型;2、如何設(shè)計(jì)活動(dòng)讓學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)，合作探究，在教師的指導(dǎo)下主動(dòng)地去獲取和探究，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用;3、教師如何能夠從講臺(tái)上走下來(lái)和學(xué)生在一起，成為一個(gè)協(xié)助者而不是灌輸者。以合作分組的形式進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，遵循知識(shí)構(gòu)建的順序，先討論二維平面的排列方式，再研究三維空間的堆積方式，層層遞進(jìn)，并且在每一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)問(wèn)題和矛盾，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)，解決，最終獲取，在一定程度上也培養(yǎng)了他們的空間想象能力。在本節(jié)課中，電子課件的交互式活動(dòng)起到了關(guān)鍵的輔助作用，在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的基礎(chǔ)之上再給以直觀的多媒體顯像，新穎的感官?zèng)_擊，更多的是師生交互式的合作，彼此心靈發(fā)生碰撞，享受到了探究的樂(lè)趣。在融洽的師生關(guān)系，生生關(guān)系中，本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)順利完成，教學(xué)