金屬晶體

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．使學(xué)生了解金屬晶體的模型及性質(zhì)的一般特點(diǎn)。

2．使學(xué)生理解金屬晶體的類型與性質(zhì)的關(guān)系。

3．較為系統(tǒng)地掌握化學(xué)鍵和晶體的幾種類型及其特點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)：

金屬晶體的模型；晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。

三、學(xué)習(xí)難點(diǎn)：

金屬晶體結(jié)構(gòu)模型。  

四、學(xué)習(xí)過(guò)程

 [投影]選一位同學(xué)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(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系)。要求全體同學(xué)對(duì)照分析各自作業(yè) ，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行必要的修正和補(bǔ)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(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較

 

晶體類型

離子晶體

分子晶體

原子晶體

結(jié)構(gòu)

構(gòu)成晶體粒子

陰、陽(yáng)離子

分子

原子

粒子間的作用力

離子鍵

分子間作用力

共價(jià)鍵

性

 

 

質(zhì)

硬度

較大

較小

較大

溶、沸點(diǎn)

較高

較低

很大

導(dǎo)電

固體不導(dǎo)電，溶化或溶于水后導(dǎo)電

固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電

不導(dǎo)電

溶解性

有些易溶于等極性溶劑

相似相溶

難溶于常見(jiàn)溶劑

 

    [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。

[教師誘導(dǎo)]從上述金屬的應(yīng)用來(lái)看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢?

    [學(xué)生分組討論]請(qǐng)一位同學(xué)歸納，其他同學(xué)補(bǔ)充。

    [板書(shū)]  一、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。

    [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(diǎn)，且分別由它們的晶體結(jié)構(gòu)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(gòu)所決定呢?

    [板書(shū)]  第二節(jié)  金屬晶體

    [flash動(dòng)畫(huà)] 點(diǎn)擊“金屬晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)”條目， 讓學(xué)生看金屬晶體內(nèi)容組成微粒內(nèi)容為，然后再聽(tīng)畫(huà)外音兼字幕。

再點(diǎn)擊 “金屬晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)”內(nèi)部畫(huà)面左上角“內(nèi)部結(jié)構(gòu)”條目，讓學(xué)生看幾種常見(jiàn)金屬晶體空間構(gòu)型。硬球一個(gè)一個(gè)地堆積給同學(xué)觀察，成形后再旋轉(zhuǎn)讓同學(xué)從不同角度進(jìn)行觀察，且拆散、堆積給學(xué)生分析。

    [畫(huà)外音兼有字幕]金屬(除汞外)在常溫下一般都是固體。通過(guò)X射線進(jìn)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(gè)金屬原子周圍有許多相同的金屬原子圍繞著，

    [設(shè)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(gòu)中，實(shí)際上按一定規(guī)律緊密堆積的是帶正電荷的金屬陽(yáng)離子。

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

    [提示設(shè)疑]電子到哪里去了呢?

    [討論]學(xué)生分組討論，教師引導(dǎo)分析：要使帶正電荷的金屬陽(yáng)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(yùn)動(dòng)，這樣依靠金屬陽(yáng)離子與帶負(fù)電荷的自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用使金屬離子緊密地堆積在一起。

  

    [板書(shū)]  二、金屬晶體結(jié)構(gòu)

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

    [教師設(shè)問(wèn)]構(gòu)成金屬晶體的粒子有哪些?

    [學(xué)生歸納]金屬晶體由金屬離子和自由電子構(gòu)成。

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

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

    1．金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系

    [演示多媒體動(dòng)畫(huà)3]畫(huà)面內(nèi)容：金屬晶體中的自由電子在沒(méi)有外加電場(chǎng)存在時(shí)是自由移動(dòng)的，在外加電場(chǎng)作用下，自由電子則發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流。

    [畫(huà)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(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。

表二

晶體類型

離子晶體

金屬晶體

導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)

 

 

導(dǎo)電粒子

 

 

 [分析對(duì)比]讓學(xué)生充分討論、對(duì)比，并讓一位同學(xué)歸納填寫(xiě)，然后教師點(diǎn)評(píng)上述表格，

    [板書(shū)]2．金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬的導(dǎo)熱性的關(guān)系

    [教師誘啟]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)程中金屬離子和自由電子擔(dān)當(dāng)什么角色?   

    [學(xué)生閱讀]教材中有關(guān)內(nèi)容。

    [分組討論]①金屬晶體導(dǎo)熱過(guò)程中粒子運(yùn)動(dòng)情況如何?

    ②這些粒子通過(guò)什么方式傳遞熱量?

    ③熱量傳遞方向及最后整個(gè)金屬晶體溫度高低情況怎樣?

    [學(xué)生匯報(bào)]選一位學(xué)生匯報(bào)學(xué)生討論結(jié)果，其他學(xué)生補(bǔ)充。

    [投影小結(jié)]金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dá)到相同的溫度。

    [板書(shū)]3．金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬的延展性的關(guān)系

    [演示多媒體動(dòng)畫(huà)4]畫(huà)面為一原子晶體和金屬晶體結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)其分別受到外力作用時(shí)，原子晶體中原子間的位移使共價(jià)鍵受到破壞，而金屬晶體中各原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，卻保持了金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)相互作用。

    [畫(huà)外音兼有字幕]原子晶體受外力作用時(shí)，原子間的位移必然導(dǎo)致共價(jià)鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無(wú)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(méi)有方向性，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。

    [討論]組織學(xué)生分組討論、歸納，然后在教師的指導(dǎo)下，得出正確的答案。

    [投影小結(jié)]表三  金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

    (見(jiàn)下頁(yè)表)

 

導(dǎo)電性

導(dǎo)熱性

延展性

金屬離子和自由電子

自由電子在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng)

自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量

晶體中各原子層相對(duì)滑動(dòng)仍保持相互作用

    [投影課堂反饋練習(xí)]

   1．金屬晶體的形成是因?yàn)榫�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(dǎo)電的原因是

A.金屬晶體中金屬陽(yáng)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(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

C．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

D．金屬晶體在外加電場(chǎng)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(yáng)離子也一定含有陰離子

B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵 

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵

D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵

[作業(yè) 布置]本節(jié)教材習(xí)題1、習(xí)題2

課后閱讀材料

   1．超導(dǎo)體——一類急待開(kāi)發(fā)的材料

    一般說(shuō)來(lái)，金屬是電的良好導(dǎo)體(汞的很差)。 1911年荷蘭物理學(xué)家H·昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4 K(即—269、)時(shí)汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)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(dǎo)性的物質(zhì)叫做超導(dǎo)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(duì)應(yīng)的固體為金屬晶體。合金的特點(diǎn)①仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；②熔點(diǎn)比各成份金屬的都低；③強(qiáng)度、硬度比成分金屬大；④有的抗腐蝕能力強(qiáng)；⑤導(dǎo)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(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。

    (3)易導(dǎo)電、導(dǎo)熱：由于金屬晶體中自由電子的運(yùn)動(dòng)，使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。

    (4)延展性

    (5)熔點(diǎn)及硬度：由金屬晶體中金屬離子跟自由電子間的作用強(qiáng)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(duì)質(zhì)量、晶體質(zhì)點(diǎn)排列的緊密程度有關(guān)。最重的為鋨(Os)  鉑(Pt)  最輕的為鋰(Li)

    ③熔點(diǎn)：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(dǎo)電性：導(dǎo)電性能強(qiáng)的為銀(Ag)，金(Au)，銅 (Cu)等。導(dǎo)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(duì)性訓(xùn)練

（A組）

一、選擇題

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

  A.導(dǎo)電性    B.導(dǎo)熱性   

  C.密度      D.熔點(diǎn)

2.某晶體不導(dǎo)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(gè)電子     

  B.核外最外電子層有1-2個(gè)電子   

  C.在反應(yīng)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(xiàng)性質(zhì)中，不屬于金屬的通性的是(     )

  A.導(dǎo)電、導(dǎo)熱性    B.延展性

  C.光亮而透明      D.熔點(diǎn)都很高

5.下列說(shuō)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(dǎo)電性隨溫度的升高而增強(qiáng)

  c.金屬在反應(yīng)中都表現(xiàn)還原性

  D.金屬對(duì)應(yīng)的固態(tài)時(shí)形成金屬晶體   

6.與金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有關(guān)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(shuō)明金屬甲的活潑性比金屬乙的活潑性強(qiáng)的是    (    )

  A.甲中“金屑離子與自由電子之間的作用”比乙電的強(qiáng)

  B.甲的自由電子比乙中的少

  C.甲能跟稀HCl反應(yīng)，乙不能

  D.甲在常溫時(shí)被濃HN03鈍化而乙不能

8.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)牛觀察到：

①金屬X不和1 mol·L-1的Y2+溶液反應(yīng) 

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(yīng)，由此判斷三種金屬還原性由強(qiáng)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(xiě)下列表格