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1、1江苏省连云港市赣榆县海头高级中学江苏省连云港市赣榆县海头高级中学 20152015 高中化学高中化学 3.13.1 金属键金属键 金金属晶体（第二课时）教学案（无答案）苏教版选修属晶体（第二课时）教学案（无答案）苏教版选修 3 3教学目标教学目标 1、 认识金属晶体基本结构2、认识金属晶体的堆积方式3、理解金属晶体晶胞的结构 教学重点教学重点: : 1、金属晶体的堆积方式2、金属晶体晶胞的结构 教学过程教学过程 【引入】 展示：雪花、石英、食盐、铝的晶体结构图， 大多数的金属及其合金也是晶体，具有规则的几何外形。 【阅读】 课本 P30 化学史话：人类对晶体结构的认识。 3-1-2 金属晶体
2、 一、金属晶体的密堆积结构 【展示】钠晶体的堆积方式，讲解晶胞的概念。 【板书】 1晶胞：金属晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复单位 【讲解】 晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系如同砖块与墙的 关系。在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。 金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。 【展示】金属晶体的原子平面堆积模型（a）非密置层 （b）密置层 【设问】 哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？ 【投影并讲解】 金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的. 下面的刚性球模型来讨论堆积方式.在一个层中，最紧密的堆积方式是，一个球与周围 6 个
3、球相切，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层.第二层: 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1, 3, 5 位 (若对准 2, 4, 6 位, 其情形是一样的).2关键是第三层, 对第一、二层来说, 可以有两种最紧密的堆积方式: 第一种是将球对 准第一层的球, 于是每两层形成一个周期，即 ABA B 堆积方式，形成六方紧密堆积, 配位 数 12 (同层 6, 上下各 3). 此种六方紧密堆积的前视图:另一种是将球对准第一层的 2, 4, 6 位, 不同于 AB 两层的位置,这是 C 层. 第四层 再排 A, 于是形成 ABCABC 三层一个周期. 得到面心立方堆积, 配位数 12.
4、这两种堆积都是最紧密堆积, 空间利用率为 74.05%.还有一种空间利用率稍低的堆积方式, 立方体心堆积: 立方体 8 个顶点上的球互不相 切, 但均与体心位置上的球相切. 配位数 8, 空间利用率为 68.02% 【板书】 2金属晶体的常见的三种堆积方式： （1）六方堆积. 如镁、锌、钛等 （2）面心立方堆积。如金、银、铜、铝等 （3）体心立方堆积。如钠、钾、铬、钨 （4）简单立方堆积。如钋等 二、金属晶体中晶胞粒子数的计算 【引导】 学生观察右图立方体晶胞，并思考晶胞 中原子的计算方法：讨论后，请学生回答。【板书】 1立方体晶胞中原子的计算方法 （1）顶端原子一般只计算 1/8 棱边原子一
5、般只计算 1/4 面上原子一般只计算 1/2 内部原子一般计算成 1 （2）晶胞内含的原子数=a*1/8+b*1/4+c*1/2+d 3a 位于顶点的原子或离子数； b 为位于棱边的原子或离子数； c 为位于面上的原子或离子数； d 为位于晶胞内的原子或离子数 【思考】 右图是钠晶体的晶胞结构， 则晶胞中的原子数是 2若如右图六棱柱状晶胞，顶端原子一般只计算 1/6 棱边原子一般只计算 1/3 面上原子一般只计算 1/2 内部原子一般计算成 1 若此晶胞所有原子相同，则此晶胞中含 6 个原子。 【过渡】 我们学习了金属晶体中金属原子的紧密堆积的方式，知道尽管原子尽可能多地紧密堆 积，但原子与原
6、子之间还存在着一定的空隙，于是人们就想能否在金属中加入其他的金属 或非金属，以填入原金属的空隙中。 【播放】 我国古代很早就掌握了合金的制造和加工技术的画面。 【板书】 三、合金 1合金：是指一种金属与另一种（或几种）金属或非金属经过熔合而得到的具有金属性质 的物质。 【讲述】 例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜 67%、锌 33%） ；青铜是铜和锡的合金（含铜 78%、 锡 22%） ；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的 混合物。 【板书】 2性质：合金在硬度、弹性、强度、熔点等许多性能方面都优于纯金属。 练习： 请你写出五种以上的合金名称_,_, _, _,
7、 _。 （2）在金属晶体的不同空隙中适度填入一定量的其他金属或非金属所形成的合金，称 为金属间充化合物。许多金属间充化合物具有低密度，高强度以及高温力学性能 和抗氧化性能的优异特点，被视为新一代高温结构材料 。金属间充化合物主要用 于航天、航空、汽车和化工工业。 思考：你认为金属间充化合物与高温结构陶瓷相比，优越性体现在什么方面？简单立方堆积非密置层 三种立方堆积 【课堂小结】 体心立方堆积 1金属晶体中原子的堆积方式 面心立方堆积 密置层 三种最常见堆积方式 六方密堆积 2晶体中晶胞粒子数的计算 （1）立方堆积 体心：1 面心:1/2 顶点:1/8 棱边:1/4钠晶体的晶胞4能力训练： 1在
8、金属晶体中最常见的三种堆积方式有：（1）配位数为 8 的 堆积， （2）配位数 为 的立方面心堆积， （3）配位数为 的 堆积。其中 和 空间相等， 以 ABAB 方式堆积， 以 ABCABC 方式堆积，就的堆积层来看， 二者的区别是在第 层。 21183 K 以下纯铁晶体的基本结构单元如图 1 所示，1183 K 以上转变为图 2 所示结构的 基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。 （1）在 1183 K 以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_个； 在 1183 K 以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为 _；（2）纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边长之比为（1183 K 以下与 1183K 以上 之比）_。（3）转变温度前后两者的密度比（1183 K 以下与 1183 K 以上之比）_。 3合金有许多特点,如钠-钾合金(含钾 50%-80%)为液体,而钠钾的单质均为固体，据此推 测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是 （ ） A.生铁 B.纯铁 C.碳 D.无法确定 4下列铁及铁的合金中，最易生锈的是（ ） A. 生铁 B. 纯铁 C. 镍铬钢 D.钢图 1 图 2
