高中化学选修3教案：第三章+第三节金属晶体(教案)
人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第1课时)
金属阳离子和自由电子 金属键
5
金属键
4、电子气理论对金属的物理性质的解释
⑴金属导电性的解释
在金属晶体中，充满着带负电的“电子气” （自由电子），这些电子气的运动是没有一定方 向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运 动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导 电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、 Al
金属键
⑵金属导热性的解释 “电子气”（自由电子）在运动时经常与金 属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部 分受热时，那个区域里的“电子气”（自由电子） 能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传 给金属离子。“电子气”（自由电子）在热的作 用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的 部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相 同的温度。
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自由电子
2014年7月29日星期二
错位
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
金属离子
金属原子
9
金属键
【总结】金属晶体的结构与性质的关系
导电性 导热性 延展性
金属离子 自由电子在外加 和自由电 电场的作用下发 子 生定向移动
2014年7月29日星期二
人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第2课时)
2014年7月30日星期三
11
金属晶体的原子堆积模型
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
（1） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心
2014年7月30日星期三
（2） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴
12
金属晶体的原子堆积模型
（1）简单立方堆积
Po
简 单 立 方 晶 胞
2014年7月30日星期三 13
金属晶体的原子堆积模型
石墨是层状结构的混合型晶体
2014年7月30日星期三
41
金属晶体的原子堆积模型
思考题
（1）六方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么 关系？ （2）面心立方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系？
2014年7月30日星期三
42
（ 1） ABAB… 堆积方式
2014年7月30日星期三
（ 2） ABCABC… 堆积方式
25
金属晶体的原子堆积模型
俯视图
1 6 2 3 4
1 6
2
3 4
5
5
A
B
第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位 （▽）或对准 2、4、6 位（△）。 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可 以有两种最紧密的堆积方式。
上下层各4
6 7 2 3
2014年7月30日星期三
19
金属晶体的原子堆积模型
②金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
b a
a a
2a
a
2a
b = 3a b = 4 r 3a=4r
2014年7月30日星期三 20
金属晶体的原子堆积模型
高中化学 第三章 第三节 金属晶体教案 新人教版选修3-新人教版高二选修3化学教案
第三节金属晶体[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的金属晶体，能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及微粒间的相互作用。
2.证据推理与模型认知：能利用金属晶体的通性推导晶体类型，从而理解金属晶体中各微粒之间的作用，理解金属晶体的堆积模型，并能用均摊法分析其晶胞结构。
一、金属键和金属晶体1．金属键(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用。
(2)实质：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气〞，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成一种“巨分子〞。
(3)特征：金属键没有方向性和饱和性。
2．金属晶体(1)金属晶体通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。
(2)用电子气理论解释金属的性质(1)金属单质和合金都属于金属晶体。
(2)金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。
(3)金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。
因而，二者导电的本质不同。
例1以下关于金属键的表达中，不正确的选项是( )A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动[考点] 金属键和金属晶体[题点] 金属键的理解答案 B解析从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。
高中化学选修三《物质结构与性质》《金属晶体的原子堆积模型》【创新学案】
堆积方式
配位数
晶胞图
晶胞中所包含金
属原子个数
晶胞边长与小球
半径的关系
空间利用率
典型代表
思考：如果直接插空堆积，是否能够形成体心立方的晶胞？
为了形成体心立方体晶胞，需要如何调整？
“密置层”的三维堆积
环节3：粘一粘
活动要求：
1、领取两个平面密置层，观察密置层的存在几个空隙。
2、在两个密置层上层，分别按照体心立方堆积的方式，在空隙处，用双面
第三章晶体结构与性质
第3节金属晶体（第2课时）
【课标要求】
1．了解金属晶体内原子的几种常见排列方式。
2．训练学生的动手能力和空间想象能力，培养学生的合作意识。
【学习重难点】
金属晶体内原子的空间排列方式。
【学习过程】
一、金属键
1．和的相互作用。
2．金属键决定了金属晶体中某些物理性质，
主要体现在、、。
二、金属晶体的原子堆积模型
平面堆积方式：（二维空间中的金属堆积）
环节1：摆一摆
活动要求：
取一定数目的小球放入到托盘中，进行有序排列，将小球摆满托盘。
在表格中简单平面中的堆积方式
层层
问题：哪种摆放方式小球堆积更紧密？
每种摆放方式中，小球的配位数分别是多少？
“非密置层”的三维堆积
环节2：排一排
活动要求：
取4个球摆成非密置层，在垂直于平面的方向叠加第二层的金属小球。
胶粘贴第二层小球。
思考：可以堆积几个小球
3、在两个密置层下层，分别粘贴第三层小球。
思考：有几种堆积方式？
堆积方式
配位数
晶胞图
晶胞中所包含金
属原子个数
高中化学选修3人教版： 第三章 第三节第二课时 金属晶体原子堆积模型
空间 配位 晶胞 利用 数
率
52％ 6
实例
Po
68% 8
K、 Na、Fe
74% 12
Mg、Zn、Ti
74% 12
Cu、Ag、Au
PART 4
混合晶体（石墨）
四、拓展探究——混合晶体（石墨）
阅读教材P76，“2、混合晶体”，了解石墨的结构。
➢ 结构特点——层状结构
1、同层内碳原子采取sp2 杂化，以共价键(σ键)结
= 74 %
练习：
1、下列关于金属晶体的堆积模型的说法正确的是( C )
A.金属晶体中的原子在二维空间有三种放置方式 B.金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配 位数都是6 C.六方最密堆积和面心立方最密堆积是密置层在三维空间形成 的两种堆积方式 D.金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间利 用率相同
这种堆积方式空间利用率 （52%） 。
三、金属晶体的原子在三维空间的堆积模型
简单立方晶胞的空间利用率.
解：晶胞边长为a，原子半径为r. a =2 r
每个简单立方晶胞含原子数目： 8 1/8 = 1
空间利用率 = 4/3 r 3 / a 3 = 4/3 r 3/ (2r ) 3 100 %
= 52 %
解：晶胞边长为a，原子半径为r.
√3a =4 r
每个晶胞含原子数目：8 1/8 +1=2
r
空间利用率
= 晶胞含有原子的体积/晶胞体积
a
2r
r
a
a
三、金属晶体的原子在三维空间的堆积模型
对比两种最密堆积方式的异同
镁型
铜型
三、三维空间的堆积模型一(3)镁型
1200
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题.含答案解析
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性：晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的，规则的多面体外形。
对称性：晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性：沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
③溶质从溶液中析出。
3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
晶格能：1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
（4）分子晶体①分子间作用力越大，物质熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
（5）金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。
3-3金属晶体
属阳离子是固定不动的，而自由电子可自由移动，在外加 电场作用下可发生定向移动，因而金属晶体可以导电。 [答案] B
第三章 晶体结构与性质
[点评]
解答该题的关键是要明确金电子气”理论的实质，会用“电子气”理论来解释金 属的导电、导热及延展性等性质。
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
一、金属键
1．构成粒子：在金属单质的晶体中，原子之间以 ________ 相 互 结 合 ， 构 成 金 属 晶 体 的 粒 子 是 ________ 和 ________。 2．描述金属键本质的最简单理论是________理论。该 理论把金属键描述为金属原子脱落下来的________形成遍 布整块晶体的________，被所有原子所共用，从而把所有 金属原子维系在一起。
第三章 晶体结构与性质
第三节
金属晶体(共1课时)
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
1．了解金属键概念，能用“电子气”理论解释金属材
料的有关物理性质。 2．了解简单立方堆积、钾型、镁型、铜型等金属晶体 的原子堆积模型和晶胞，并比较它们的配位数、原子的空 间利用率、堆积方式和晶胞的区别。 3．了解金属晶体的有关晶胞的简单计算。 4．掌握金属晶体的性质。 5．了解混合晶体石墨的结构与性质。
“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数
均为________，空间利用率均为________。 六方最密堆积：按________方式堆积；面心立方最密 堆积：按________方式堆积。
第三章 晶体结构与性质
答案：
高中化学试讲教案模板晶体
中试项目实施方案一、项目背景。
当前，我公司正处于发展的关键阶段，为了进一步提升产品质量和服务水平，决定开展中试项目，以验证新技术和新工艺在实际生产中的可行性和效果。
中试项目的实施将为公司未来的发展奠定坚实的基础。
二、项目目标。
1. 验证新技术和新工艺的可行性，确定其在实际生产中的适用性；2. 优化生产流程，提高生产效率和产品质量；3. 降低生产成本，提高企业竞争力。
三、项目内容。
1. 项目范围，中试项目将涉及生产线的部分改造和调整，包括设备更新、工艺优化等内容；2. 项目时间，预计中试项目将历时3个月，具体时间安排将根据实际情况进行调整；3. 项目任务，主要包括新技术和新工艺的引入和验证、生产流程的优化和调整、人员培训等内容。
四、项目实施步骤。
1. 确定项目组成员，成立中试项目组，明确各成员的职责和任务，确保项目顺利进行；2. 技术准备，针对新技术和新工艺，进行技术准备和方案设计；3. 设备更新，对需要更新的设备进行采购和安装调试；4. 工艺优化，根据新技术和新工艺，对生产流程进行优化调整；5. 人员培训，对相关人员进行新技术和新工艺的培训，确保他们能够熟练掌握新工艺和操作流程；6. 中试生产，进行中试生产，验证新技术和新工艺的可行性和效果；7. 数据分析，对中试生产的数据进行分析和评估，总结经验教训，为后续生产提供参考。
五、项目保障措施。
1. 资金保障，确保项目所需资金的充足和合理使用；2. 安全保障，严格遵守安全生产规定，确保项目实施过程中的安全；3. 质量保障，严格按照质量标准进行生产，确保产品质量；4. 进度保障，制定详细的项目进度计划，确保项目按时完成。
六、项目评估。
1. 项目效果评估，对中试项目的效果进行评估，包括生产效率、产品质量、成本控制等方面；2. 项目经验总结，总结中试项目的经验教训，为今后类似项目提供参考。
七、总结。
中试项目的实施对于公司的发展具有重要意义，我们将全力以赴，确保项目顺利实施，取得预期效果。
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2、金属晶体
(1) 定义：通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫金属晶体。
(2) 微粒间的相互作用：金属键
3．金属通性的解释
⑴金属导电性的解释⑵金属导热性的解释
⑶金属延展性的解释(4)熔沸点 (5)颜色
[投影]电子气理论对金属良好延展性的解释：
［讲］当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。
［讲］纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。
［讲］在金属晶体中，自由电子不专属于某几个特定的金属离子，它们几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有。金属离子的运动状态是在一定范围内振内，而不是自由移动。
［板书］2、金属晶体
(1) 定义：通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫金属晶体。
(2) 微粒间的相互作用：金属键
［讲］在这里特别要注意的是含金属阳离子的晶体中不一定含阴离子，含阳离子的晶体不一定含有离子键
［板书］(5)颜色
［讲］由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向杂乱，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
2、成键微粒：金属阳离子和自由电子
［讲］金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同整体吸引自由电子而结合在一起。这种金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。
［板书］3、本质：金属阳离子和自由电子间的作用叫静电作用
［讲］金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。
［板书］4、特征：没有饱和性和方向性
［讲］金属键的强弱差别很大。例如钠、钾的熔点低，存在的金属键较弱，铬的硬度较大，沸点高，存在的金属键的较强。同主族元素，随着核电荷数的增大，金属原子半径增大，金属键变弱，键能减小；同周期元素，随着核电荷数的增加，金属原子半径减小，金属键增强，键能增大，物质的熔沸点升高。
［讲］在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”，这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下电子气就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电。
［板书］3．金属通性的解释
⑴金属导电性的解释
［讲］金属导电的带电微粒是电子，离子晶体熔化或溶于水后导电的微粒是阳离子和阴离子。金属导电过程不生成新物质，属物理变化，而电解质导电的同时要在阴阳两极生成新物质，属化学变化，故二者导电本质是不同的。
第三节 金属晶体
课 时
第一课时
教学目的
知识与技能
1．理解金属键的概念和电子气理论
2．初步学会用电子气理论解释金属的物理性质
过程与方法
学会运用探究方法进行学习。
情感态度价值观
让学生形成实事求是的科学态度,培养学生合作学习精神。
重 点
金属键和电子气理论。
难 点
金属具有共同物理性质的解释。
教学过程
教学步骤、内容
［板书］5、影响因素：金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目及所带电荷的多少
［强调］金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。由金属键结合成的金属是大分子。
［板书］二、电子气理论及其对金属通性的解释
1．电子气理论
［讲］经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。
［讲］大多数金属具有较好的延展性，与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。
［设问］导热是能量传递的一种形式，它必然是物质运动的结果，那么金属晶体导热过程中电子气中的自由电子担当什么角色?
［板书］⑵金属导热性的解释
［讲］金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
［板书］⑶金属延展性的解释
［展示金属实物］展示的金属实物有金属导线(铜或铝)、铁丝、镀铜金属片等，并将铁丝随意弯曲，引导观察铜的金属光泽。叙述应用部分包括电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板等。
［教师引导］从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢?
［学生分组讨论］请一位同学归纳，其他同学补充。
［投影］金属共同的物理性质：容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。
［讲］金属晶体的熔点变化差别很大。如Hg在常温下为液态，熔点低而Fe等金属熔点高，这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。
［板书］(4)熔沸点
［讲］金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关。离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属的熔点沸点高，硬度越大。同周期的金属单质，从左到右点升高，硬度增大；同主族的金属单质，从上至下熔沸点降低，硬度减小。一般地，合金的熔沸点比其他各成分金属的熔沸点低。
师生活动
［引入］大家都知道晶体有固定的几何外形、有确定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力结合在一起，金刚石、金刚砂等都是原子晶体，靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结合在一起的呢？
［板书］一、金属键
1、定义：金属阳离子和自由电子的较强的相互作用叫做金属键。
知识
结构
与
板书
设
一、金属键
1、定义：金属阳离子和自由电子的较强的相互作用叫做金属键。
2、成键微粒：金属阳离子和自由电子
3、本质：金属阳离子和自由电子间的作用叫静电作用
4、特征：没有饱和性和方向性
5、影响因素：金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目及所带电荷的多少
二、电子气理论及其对金属通性的解释