高中化學金屬晶體教案大全
在金屬晶體中,金屬原子以金屬鍵相結合。從價鍵法的角度看,在金屬晶體中,金屬原子的價電子不會只與鄰近的某一金屬原子以共價鍵結合(也沒有這么多價電子與所有的鄰近金屬原子形成共價鍵),而是金屬原子以其價電子公共化。接下來是小編為大家整理的高中化學金屬晶體教案大全,希望大家喜歡!
高中化學金屬晶體教案大全一
教材分析:
在《普通高中化學課程標準(實驗)》中,涉及金屬晶體的內容標準包括:
(1)知道金屬鍵的涵義;
(2)能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(良好的導電性、導熱性和延展性);
(3)能列舉金屬晶體的基本堆積模型;
(4)知道金屬晶體與其它晶體的結構微粒、微粒間作用力的區(qū)別。
關于金屬鍵的涵義,教材上的說法有些模糊,不利于學生的理解,教學中應點明金屬鍵是脫落下來的自由電子跟形成的金屬正離子的相互作用,而所謂的“電子氣”,不過是一種比較形象的說法,指的是脫落下來的電子好像氣體一樣遍布整塊晶體。
在這四點中,第二點要求的程度是“解釋”,顯然比其余三點高,因此,第二點應該作為本節(jié)的教學重點之一,而教材除對延展性有較為詳細的解釋外,其它物理性質的解釋都是一筆帶過,所以教學過程中應作詳細講解。
第三點的要求雖然較低,但在前面分子晶體和原子晶體的學習中,《課程標準》里要求學生學會運用模型來研究結構問題,因此本節(jié)教學中可以利用講解該部分知識的機會繼續(xù)培養(yǎng)學生運用模型研究結構問題的能力,所以也作為教學重點之一。教師的演示模型可將不同顏色的彈珠用膠水黏合制得,而學生實驗所需的小球則可使用自行車中所用的那種軸承滾珠,也可提前要求學生自己準備,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。
第四點的教學則可以在講解完金屬鍵的本質后,與分子晶體和原子晶體的相關知識進行比較、區(qū)分。也可以在講新課之前先進行復習。另外一種處理方法則是等講完離子晶體后再全面對四種晶體進行對比。以下教學設計將采用第一種方法,并將在本章復習中對四種晶體進行更全面的比較。
此外,教材中出現(xiàn)了“配位數(shù)”這個名詞,這涉及到第二章第二節(jié)中有關配位化合物的知識,但配位數(shù)的涵義在《課程標準》中并無要求,而且在配位化合物這部分的知識中也沒有出現(xiàn)該名詞,因此不宜作深入探討,可簡單解釋為:配位數(shù)是指任意一個原子周圍與之相接觸的原子的數(shù)目。資料卡片中有兩個內容,一個是“金屬晶體的四種堆積模型對比”,另一個是“混合晶體”,前者在教學中可以引導學生進行閱讀,后者理解起來較難,可視各所學校學生的具體情況靈活處理。以下教學設計將不涉及“混合晶體”的引導閱讀。
基于以上分析,本節(jié)教學設計如下:
【教學目標】
(1)知道金屬鍵的涵義;
(2)能用電子氣理論解釋金屬的一些物理性質,如延展性、導電性、導熱性等;
(3)能運用模型研究晶體的結構;
(4)知道金屬晶體與分子晶體、原子晶體在結構微粒、微粒間作用力上的區(qū)別
【教學重點】
用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質,金屬晶體的原子堆積模型
【教學難點】
電子氣理論,鎂型和銅型堆積模型
【教學方法】
問題探究、實驗探究
高中化學金屬晶體教案大全二
【教材內容分析】
在必修2中,學生已初步了解了物質結構和元素周期律、離子鍵、共價鍵、分子間作用力等微粒間作用力的知識,又初步了解了離子晶體、分子晶體和原子晶體等結構知識。本專題內容是在學生學習必修2和從原子、分子水平上認識物質構成的基礎上,以微粒之間不同的作用力為線索,側重研究不同類型物質的有關性質,使學生能更深層次上認識物質的結構與性質之間的關系。本專題分四個單元介紹微粒間作用力與物質性質的關系。第一單元的內容首先從介紹金屬鍵入手,對金屬的特性作出了解釋,又介紹了影響金屬鍵的主要因素;并在金屬鍵的基礎上,簡單介紹了金屬晶體中晶胞的幾種常見的堆積模型以及有關晶胞的計算;最后又拓展了合金的性質與結構。讓學生對金屬晶體有一個較為全面的認識。第二單元通過復習鈉與氯形成氯化鈉的過程,使學生理解離子鍵的形成過程和特點;晶格能與離子型化合物的物理性質的關系以及有關晶胞的計算;最后拓展了離子晶體中陰、陽離子半徑比與配位數(shù)的關系。使學生對于離子晶體有一個較全面的了解。第三單元通過對氫分子的形成過程的分析,使學生理解共價鍵的本質和特征;以氮分子、乙烯等共價型物質為例介紹共價鍵的類型;共價鍵的鍵能與化學反應熱的關系;原子晶體的性質與鍵能的內在聯(lián)系。第四單元介紹范德華力、氫鍵的形成,以及范德華力、氫鍵對分子晶體性質的影響。通過本專題的學習,使學生進一步認識晶體的結構與性質之間的關系,也可使學生進一步深化“結構決定性質”的認識。
課題:第三節(jié) 金屬晶體(1)
授課班級 課 時 第1課時 教目的
知識與技能 1.理解金屬鍵的概念和電子氣理論
2.初步學會用電子氣理論解釋金屬的物理性質
過程與方法 學會運用探究方法進行學習 情感
態(tài)度價值觀 讓學生形成實事求是的科學態(tài)度,培養(yǎng)學生合作學習精神 重 點 金屬鍵和電子氣理論 難 點 金屬具有共同物理性質的解釋。
知識結構與板書設計
一、金屬鍵
1、定義:金屬陽離子和自由電子的較強的相互作用叫做金屬鍵。
2、成鍵微粒:金屬陽離子和自由電子
3、本質:金屬陽離子和自由電子間的作用叫靜電作用
4、特征:沒有飽和性和方向性
5、影響因素:金屬元素的原子半徑和單位體積內自由電子的數(shù)目及所帶電荷的多少
二、電子氣理論及其對金屬通性的解釋
1.電子氣理論
2、金屬晶體
(1) 定義:通過金屬離子與自由電子之間的較強作用形成的單質晶體,叫金屬晶體。
(2) 微粒間的相互作用:金屬鍵
3.金屬通性的解釋
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(4)熔沸點
(5)顏色 教學過程 教學步驟、內容 教學方法、手段、師生活動 [引入]大家都知道晶體有固定的幾何外形、有確定的熔點,水、干冰等都屬于分子晶體,靠范德華力結合在一起,金剛石、金剛砂等都是原子晶體,靠共價鍵相互結合,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合在一起的呢?
[板書]一、金屬鍵
1、定義:金屬陽離子和自由電子的較強的相互作用叫做金屬鍵。
2、成鍵微粒:金屬陽離子和自由電子
[講]金屬原子的電離能低,容易失去電子而形成陽離子和自由電子,陽離子整體共同整體吸引自由電子而結合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強作用就叫做金屬鍵。
[板書]3、本質:金屬陽離子和自由電子間的作用叫靜電作用
[講]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鍵,這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性,金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動,使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質的晶體中,原子之間以金屬鍵相互結合。金屬鍵是一種遍布整個晶體的離域化學鍵。
[板書]4、特征:沒有飽和性和方向性
[講]金屬鍵的強弱差別很大。例如鈉、鉀的熔點低,存在的金屬鍵較弱,鉻的硬度較大,沸點高,存在的金屬鍵的較強。同主族元素,隨著核電荷數(shù)的增大,金屬原子半徑增大,金屬鍵變弱,鍵能減小;同周期元素,隨著核電荷數(shù)的增加,金屬原子半徑減小,金屬鍵增強,鍵能增大,物質的熔沸點升高。
[板書]5、影響因素:金屬元素的原子半徑和單位體積內自由電子的數(shù)目及所帶電荷的多少
[強調]金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。由金屬鍵結合成的金屬是大分子。
[板書]二、電子氣理論及其對金屬通性的解釋
1.電子氣理論
[講]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”下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負電的“電子氣”,金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。
[投影]
[講]在金屬晶體中,自由電子不專屬于某幾個特定的金屬離子,它們幾乎均勻地分布在整個晶體中,被許多金屬離子所共有。金屬離子的運動狀態(tài)是在一定范圍內振內,而不是自由移動。
[板書]2、金屬晶體
(1) 定義:通過金屬離子與自由電子之間的較強作用形成的單質晶體,叫金屬晶體。
(2) 微粒間的相互作用:金屬鍵
[講]在這里特別要注意的是含金屬陽離子的晶體中不一定含陰離子,含陽離子的晶體不一定含有離子鍵
[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。
[教師引導]從上述金屬的應用來看,金屬有哪些共同的物理性質呢?
[學生分組討論]請一位同學歸納,其他同學補充。
[投影]金屬共同的物理性質:容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。
[講]在金屬晶體中,充滿著帶負電的“電子氣”,這些電子氣的運動是沒有一定方向的,但在外加電場的條件下電子氣就會發(fā)生定向移動,因而形成電流,所以金屬容易導電。
[板書]3.金屬通性的解釋
⑴金屬導電性的解釋
[講]金屬導電的帶電微粒是電子,離子晶體熔化或溶于水后導電的微粒是陽離子和陰離子。金屬導電過程不生成新物質,屬物理變化,而電解質導電的同時要在陰陽兩極生成新物質,屬化學變化,故二者導電本質是不同的。
[設問]導熱是能量傳遞的一種形式,它必然是物質運動的結果,那么金屬晶體導熱過程中電子氣中的自由電子擔當什么角色?
[板書]⑵金屬導熱性的解釋
[講]金屬容易導熱,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,從而使整塊金屬達到相同的溫度。
[板書]⑶金屬延展性的解釋
[講]大多數(shù)金屬具有較好的延展性,與金屬離子和自由電子之間的較強作用有關。當金屬受到外力作用時,晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動,但不會改變原來的排列方式,彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用,所以在各原子層之間發(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。因此,金屬都有良好的延展性。
[投影]電子氣理論對金屬良好延展性的解釋:
[講]當向金屬晶體中摻人不同的金屬或非金屬原子時,就像在滾珠之間摻人了細小而堅硬的砂土或碎石一樣,會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變,這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋。
[講]純金屬內,所有原子的大小和形狀都是相同的,原子的排列十分規(guī)整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子,改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列,使原子層之間的相對滑動變得困難。因此合金比純金屬延展性要差。
[講]金屬晶體的熔點變化差別很大。如Hg在常溫下為液態(tài),熔點低而Fe等金屬熔點高,這是由于金屬晶體密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的作用力不同造成的。
[板書](4)熔沸點
[講]金屬鍵的強弱與離子半徑、離子電荷有關。離子半徑越小,離子所帶的電荷越多,則金屬鍵越強,金屬的熔點沸點高,硬度越大。同周期的金屬單質,從左到右點升高,硬度增大;同主族的金屬單質,從上至下熔沸點降低,硬度減小。一般地,合金的熔沸點比其他各成分金屬的熔沸點低。
[板書](5)顏色
[講]由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列,內部存在自由電子,所以當光線投射到它的表面上時,自由電子可以吸收所有頻率的光,然后很快放出各種頻率的光,這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時,金屬的取向雜亂,晶格排列得不規(guī)則,吸收可見光后輻射不出去,所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。
高中化學金屬晶體教案大全三
教學目標:
1.使學生形成正確的金屬晶體概念,并了解金屬晶體的晶體模型及金屬的共同性質、特點。
2.使學生理解金屬晶體的晶體結構與性質的關系。
3.通過對結構決定性質的分析討論,培養(yǎng)學生科學的學習方法和探索、歸納能力。
教學重點:
金屬晶體的概念、晶體類型與性質的關系。
教學難點:
金屬晶體結構模型
教學過程:
比較:離子晶體、分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較
晶體類型 離子晶體 分子晶體 原子晶體 結
構 構成晶體粒子 陰離子? 陽離子 分子 原子 粒子間的相互作用形式 離子鍵 分子間作用力 共價鍵 性質 硬度 較大 較小 很大 熔、沸點 較高 較低 很高 導電 固體不導電,熔化
或溶于水后導電 固態(tài)和熔融狀態(tài)
時都不導電 不導電 溶解性 有些易溶于水等極
性溶劑 相似相溶 難溶于常見溶劑 [展示]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。
[引導分析]從上述金屬的應用來看,金屬有哪些共同的物理性質呢?
[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
容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。
[引導分析]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特點,且分別由它們的晶體結構所決定,那么金屬的這些共同性質是否也是由金屬的結構所決定呢?
[板書]第二節(jié)? 金屬晶體
[閱讀并討論]指導學生閱讀教材相關內容,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,在金屬內部結構中,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。
[教師誘導啟發(fā)]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。
[小結歸納]帶負電的電子在金屬陽離子之間自由運動。在金屬晶體里,自由電子不專屬于某幾個特定的金屬離子,它們幾乎均勻地分布在整個晶體中并被許多金屬離子所共有。
?[板書]二、金屬晶體結構
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]金屬晶體的結構與其性質有哪些內在聯(lián)系呢?
[板書]三、金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯(lián)系
1.金屬晶體結構與金屬導電性的關系
[引導分析]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。
?填寫表格
晶體類型 離子晶體 金屬晶體 導電時的狀態(tài) ? ? 導電粒子 ? ? ?[板書]2.金屬晶體結構與金屬的導熱性的關系
[教師引導]導熱是能量傳遞的一種形式,它必然是物質運動的結果,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?
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