金屬晶體

一、學習目標

1．使學生了解金屬晶體的模型及性質(zhì)的一般特點。

2．使學生理解金屬晶體的類型與性質(zhì)的關系。

3．較為系統(tǒng)地掌握化學鍵和晶體的幾種類型及其特點。

二、學習重點：

金屬晶體的模型；晶體類型與性質(zhì)的關系。

三、學習難點：

金屬晶體結(jié)構模型。  

四、學習過程

 [投影]選一位同學的家庭作業(yè) (以表格形式比較離子晶體、原子晶體和分子晶體結(jié)構與性質(zhì)的關系)。要求全體同學對照分析各自作業(yè) ，在教師的引導下進行必要的修正和補充。然后投影一張正確的表格。

    表一：離子晶體、分子晶體、原子晶體結(jié)構與性質(zhì)關系的比較

 

晶體類型

離子晶體

分子晶體

原子晶體

結(jié)構

構成晶體粒子

陰、陽離子

分子

原子

粒子間的作用力

離子鍵

分子間作用力

共價鍵

性

 

 

質(zhì)

硬度

較大

較小

較大

溶、沸點

較高

較低

很大

導電

固體不導電，溶化或溶于水后導電

固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導電

不導電

溶解性

有些易溶于等極性溶劑

相似相溶

難溶于常見溶劑

 

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

[教師誘導]從上述金屬的應用來看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢?

    [學生分組討論]請一位同學歸納，其他同學補充。

    [板書]  一、金屬共同的物理性質(zhì)

    容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。

    [教師誘啟]前面我們知道離子晶體、分子晶體、原子晶體有著不同的物理性質(zhì)特點，且分別由它們的晶體結(jié)構所決定，那么金屬的這些共同性質(zhì)是否也是由金屬的結(jié)構所決定呢?

    [板書]  第二節(jié)  金屬晶體

    [flash動畫] 點擊“金屬晶體內(nèi)部結(jié)構”條目， 讓學生看金屬晶體內(nèi)容組成微粒內(nèi)容為，然后再聽畫外音兼字幕。

再點擊 “金屬晶體內(nèi)部結(jié)構”內(nèi)部畫面左上角“內(nèi)部結(jié)構”條目，讓學生看幾種常見金屬晶體空間構型。硬球一個一個地堆積給同學觀察，成形后再旋轉(zhuǎn)讓同學從不同角度進行觀察，且拆散、堆積給學生分析。

    [畫外音兼有字幕]金屬(除汞外)在常溫下一般都是固體。通過X射線進行研究發(fā)現(xiàn)，在金屬中，金屬原子好像許多硬球一層層緊密地堆積著，每一個金屬原子周圍有許多相同的金屬原子圍繞著，

    [設疑]金屬中堆積的就是中性原子嗎?

    [閱讀并討論]金屬中由于金屬原子的外層電子比較少，金屬原子容易失去外層電子變成金屬離子，在金屬內(nèi)部結(jié)構中，實際上按一定規(guī)律緊密堆積的是帶正電荷的金屬陽離子。

    [教師誘啟]同樣的帶正電荷的金屬陽離子本應相互排斥，為何還可以緊密地堆積在一起呢?

    [提示設疑]電子到哪里去了呢?

    [討論]學生分組討論，教師引導分析：要使帶正電荷的金屬陽離子按一定規(guī)律緊密堆積，除非金屬原子釋出的電子在各金屬離子間自由地運動，這樣依靠金屬陽離子與帶負電荷的自由電子之間強烈的相互作用使金屬離子緊密地堆積在一起。

  

    [板書]  二、金屬晶體結(jié)構

    金屬晶體：通過金屬離子與自由電子之間的較強作用形成的單質(zhì)晶體。

    [教師設問]構成金屬晶體的粒子有哪些?

    [學生歸納]金屬晶體由金屬離子和自由電子構成。

    [引言]金屬晶體的結(jié)構與其性質(zhì)有哪些內(nèi)在聯(lián)系呢?

    [板書]  三、金屬晶體的結(jié)構與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系

    1．金屬晶體結(jié)構與金屬導電性的關系

    [演示多媒體動畫3]畫面內(nèi)容：金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場存在時是自由移動的，在外加電場作用下，自由電子則發(fā)生定向移動而形成電流。

    [畫外音兼有字幕]在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導電。

表二

晶體類型

離子晶體

金屬晶體

導電時的狀態(tài)

 

 

導電粒子

 

 

 [分析對比]讓學生充分討論、對比，并讓一位同學歸納填寫，然后教師點評上述表格，

    [板書]2．金屬晶體結(jié)構與金屬的導熱性的關系

    [教師誘啟]導熱是能量傳遞的一種形式，它必然是物質(zhì)運動的結(jié)果，那么金屬晶體導熱過程中金屬離子和自由電子擔當什么角色?   

    [學生閱讀]教材中有關內(nèi)容。

    [分組討論]①金屬晶體導熱過程中粒子運動情況如何?

    ②這些粒子通過什么方式傳遞熱量?

    ③熱量傳遞方向及最后整個金屬晶體溫度高低情況怎樣?

    [學生匯報]選一位學生匯報學生討論結(jié)果，其他學生補充。

    [投影小結(jié)]金屬容易導熱，是由于自由電子運動時與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。

    [板書]3．金屬晶體結(jié)構與金屬的延展性的關系

    [演示多媒體動畫4]畫面為一原子晶體和金屬晶體結(jié)構模型，當其分別受到外力作用時，原子晶體中原子間的位移使共價鍵受到破壞，而金屬晶體中各原子層發(fā)生相對滑動時，卻保持了金屬離子與自由電子之間的較強相互作用。

    [畫外音兼有字幕]原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性，而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，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。

    [討論]組織學生分組討論、歸納，然后在教師的指導下，得出正確的答案。

    [投影小結(jié)]表三  金屬晶體的結(jié)構與性質(zhì)的關系

    (見下頁表)

 

導電性

導熱性

延展性

金屬離子和自由電子

自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動

自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量

晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用

    [投影課堂反饋練習]

   1．金屬晶體的形成是因為晶體中存在

A.金屬離子間的相互作用

B．金屬原子間的相互作用

C.金屬離子與自由電子間的相互作用

D.金屬原子與自由電子間的相互作用

2．金屬能導電的原因是

A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱

B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子

3．下列敘述正確的是 

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子

B．原子晶體中只含有共價鍵 

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵

D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學鍵

[作業(yè) 布置]本節(jié)教材習題1、習題2

課后閱讀材料

   1．超導體——一類急待開發(fā)的材料

    一般說來，金屬是電的良好導體(汞的很差)。 1911年荷蘭物理學家H·昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導電性能時，發(fā)現(xiàn)當溫度降到約4 K(即—269、)時汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導電性。后又發(fā)現(xiàn)還有幾種金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導性的物質(zhì)叫做超導體。

    2．合金

    兩種和兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，叫做合金，合金屬于混合物，對應的固體為金屬晶體。合金的特點①仍保留金屬的化學性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；②熔點比各成份金屬的都低；③強度、硬度比成分金屬大；④有的抗腐蝕能力強；⑤導電性比成分金屬差。

    3．金屬的物理性質(zhì)由于金屬晶體中存在大量的自由電子和金屬離子(或原子)排列很緊密，使金屬具有很多共同的性質(zhì)。

    (1)狀態(tài)：通常情況下，除Hg外都是固體。

    (2)金屬光澤：多數(shù)金屬具有光澤。但除Mg、Al、 Cu、Au在粉末狀態(tài)有光澤外，其他金屬在塊狀時才表現(xiàn)出來。

    (3)易導電、導熱：由于金屬晶體中自由電子的運動，使金屬易導電、導熱。

    (4)延展性

    (5)熔點及硬度：由金屬晶體中金屬離子跟自由電子間的作用強弱決定。金屬除有共同的物理性質(zhì)外，還具有各自的特性。

    ①顏色：絕大多數(shù)金屬都是銀白色，有少數(shù)金屬具有顏色。如Au  金黃色 Cu 紫紅色  Cs 銀白略帶金色。

    ②密度：與原子半徑、原子相對質(zhì)量、晶體質(zhì)點排列的緊密程度有關。最重的為鋨(Os)  鉑(Pt)  最輕的為鋰(Li)

    ③熔點：最高的為鎢(W)，最低的為汞(Hg)，Cs，為 28．4℃  Ca為30℃

    ④硬度：最硬的金屬為鉻(Cr)，最軟的金屬為鉀 (K)，鈉(Na)，銫(Cs)等，可用小刀切割。

    ⑤導電性：導電性能強的為銀(Ag)，金(Au)，銅 (Cu)等。導電性能差的為汞(Hg)  

    ⑥延展性：延展性最好的為金(Au)，Al

 

第二節(jié)針對性訓練

（A組）

一、選擇題

1.不僅與金屬的晶體結(jié)構有關，而且與金屬原子本身的性質(zhì)有關的是金屬的    (    )

  A.導電性    B.導熱性   

  C.密度      D.熔點

2.某晶體不導電，在熔融狀態(tài)下能被電解，則該晶體是    (    )

  A.分子晶體    B.原子晶體    

  C.離子晶體    D.金屬晶體

3.下列敘述中，一定是金屬元素的是    (    )

  A.最外層只有一個電子     

  B.核外最外電子層有1-2個電子   

  C.在反應中很容易失去電子

  D.具有金屬光澤的單質(zhì)

4.下列敘述的各項性質(zhì)中，不屬于金屬的通性的是(     )

  A.導電、導熱性    B.延展性

  C.光亮而透明      D.熔點都很高

5.下列說法中正確的是    (    )

  A.金屬氧化物一定是堿性氧化物

  B.金屬的導電性隨溫度的升高而增強

  c.金屬在反應中都表現(xiàn)還原性

  D.金屬對應的固態(tài)時形成金屬晶體   

6.與金屬的導電性和導熱性有關的是    (    )

  A.原子半徑大小

  B.最外層電子數(shù)的多少

  C.金屬的活潑性

  D.自由電子

7.下列敘述中可以說明金屬甲的活潑性比金屬乙的活潑性強的是    (    )

  A.甲中“金屑離子與自由電子之間的作用”比乙電的強

  B.甲的自由電子比乙中的少

  C.甲能跟稀HCl反應，乙不能

  D.甲在常溫時被濃HN03鈍化而乙不能

8.某同學在實驗牛觀察到：

①金屬X不和1 mol·L-1的Y2+溶液反應 

②金屬Y可溶解在1 mol·L-1Z2+溶液中，并析出金屬Z 

③金屬Z不和1 mol·L-1 x2+溶液反應，由此判斷三種金屬還原性由強到弱的順序是    (    )

  A.X>Y>Z    B.X>Z>Y

  C.Y>Z>X    D.Y>X>Z

9.填寫下列表格

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