金屬晶體

一、學習目標

1.使學生了解的模型及性質的一般特點。

2.使學生理解的類型與性質的關系。

3.較為系統地掌握化學鍵和晶體的幾種類型及其特點。

二、學習重點：

的模型；晶體類型與性質的關系。

三、學習難點：

結構模型。  

四、學習過程

 [投影]選一位同學的家庭作業 (以表格形式比較離子晶體、原子晶體和分子晶體結構與性質的關系)。要求全體同學對照分析各自作業 ，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、原子晶體結構與性質關系的比較

    [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。

    [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 

    [flash動畫] 點擊“內部結構”條目， 讓學生看內容組成微粒內容為，然后再聽畫外音兼字幕。

再點擊 “內部結構”內部畫面左上角“內部結構”條目，讓學生看幾種常見空間構型。硬球一個一個地堆積給同學觀察，成形后再旋轉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射線進行研究發現，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，在金屬內部結構中，實際上按一定規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、結構

    ：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]構成的粒子有哪些?

    [學生歸納]由金屬離子和自由電子構成。

    [引言]的結構與其性質有哪些內在聯系呢?

    [板書]  三、的結構與金屬性質的內在聯系

    1.結構與金屬導電性的關系

    [演示多媒體動畫3]畫面內容：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，自由電子則發生定向移動而形成電流。

    [畫外音兼有字幕]在中，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生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導電。

表二

 [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.結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，它必然是物質運動的結果，那么導熱過程中金屬離子和自由電子擔當什么角色?   

    [學生閱讀]教材中有關內容。

    [分組討論]①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溫度高低情況怎樣?

    [學生匯報]選一位學生匯報學生討論結果，其他學生補充。

    [投影小結]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.結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結構模型，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，而中各原子層發生相對滑動時，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]表三  的結構與性質的關系

    (見下頁表)

    [投影課堂反饋練習]

   1.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.中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱

B.中的自由電子在外加電場作用下可發生定向移動

C.中的金屬陽離子在外加電場作用下可發生定向移動

D.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 布置]本節教材習題1、習題2

課后閱讀材料

   1.超導體——一類急待開發的材料

    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·昂內斯在研究低溫條件下汞的導電性能時，發現當溫度降到約4 K(即—269、)時汞的電阻“奇異”般地降為零，表現出超導電性。后又發現還有幾種金屬也有這種性質，人們將具有超導性的物質叫做超導體。

    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，叫做合金，合金屬于混合物，對應的固體為。合金的特點①仍保留金屬的化學性質，但物理性質改變很大；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.金屬的物理性質由于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。

    (1)狀態：通常情況下，除Hg外都是固體。

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

    (3)易導電、導熱：由于中自由電子的運動，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外，還具有各自的特性。

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

    ②密度：與原子半徑、原子相對質量、晶體質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

第二節針對性訓練

（A組）

一、選擇題

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

  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.

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

4.下列敘述的各項性質中，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還原性

  D.金屬對應的固態時形成   

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

 10.A B兩元素的最外層都只有一個電子。A的原子序數等于B的原子序數的11倍，A的離子的電子層結構與周期表中非金屬性最強的元素的陰離子的電子層結構相同；元素C與B易形成化合物B₂C，該化合物常溫下呈液態。則：

  (1)A的原子結構示意圖為 ____________在固態時屬于______________晶體。 

  (2)C在固態時屬于_________晶體.B與C形成化合物B₂C的化學式____________電子式___________;它是由___________鍵形成的_________分子，在固態時屬于___________晶體。

（B組）

一、選擇題  

1.下列晶體中含有離子的是    (   )

  A.離子晶體    B.分子晶體

  C.原子晶體    D.   

2.下列敘述正確的是    (    )

  A.含有非金屬元素的離子不一定都是陰離子

  B.分子晶體中也可能含有離子鍵

  C.含有離子鍵的晶體一定是離子晶體

  D.含有金屬元素的離子一定是陰離子 3.下列四種物質中，有較高溶、沸點，且固態時能導電的是    (    )

  A.銅    B.冰醋酸

  C.食鹽    D.石墨

4.金屬Mg中含有的結構粒子是    (    )

  A.Mg原子    B.只有Mg²⁺

  C.Mg原子和Mg²⁺  D.Mg²⁺與自由電子

5.下列物質所屬晶體類型分類正確的是    (    )

6.鉻的最高正價為+6價,由此可推斷五氧化鉻(CrO₅)的結構

7.下列敘述錯誤的是

  A.組成金屬的粒子是原子

  B.內部都有自由電子

  C.內自由電子分布不均勻

  D.同一類晶體間熔點(或沸點)相差最大的是

8.共價鍵一定不會出現在

  A.分子晶體中    B.原子晶體中   

  C.離子晶體中    D.中 

9.下列敘述正確的是    (    )

  A.同周期金屬的原子半徑越大熔點越高

  B.同周期金屬的原子半徑越小熔點越高

  C.同主族金屬的原子半徑越大熔點越高

  D.同主族金屬的原子半徑越小，熔點越高

10.可以用自由電子在與金屬離子的碰撞中有能量傳遞來解釋金屬的物理性質的是  (    )

  A.熱的良導體

  B.電的良導體

  C.優良的延展性

  D.有金屬光澤，不透明

二、填空題

11.在下列各元素組中，除一種元素外，其余都可能按某種共性歸屬一類，請選出各組的例外元素，并將該組其他元素的可能歸屬按六種類型的編號填入表內：

  歸屬類型：A 主族元素  B 過渡元素C 同周期元素  D 同族元素

  E 金屬元素       F 非金屬元素

12.在元素周期表中，元素的金屬性和非金屬性及其強弱比較與周期數(n)和主族數(A)有如下經驗公式：K=A/n(K為A與n的比值)則：

(1)當n一定時，K值越大，則元素的_________性越強。

  (2)當A一定時，K值越小，則元素的_________性越強

  (3)當K=0，則該元素系 ________元素(請選編號)  

  當K=1時，則該元素系_____________元素

  當K<1時，則該元素系___________元素

  當K>1時，則該元素系____________元素

  a 兩性  b 金屬  c 非金屬  d 稀有氣體

第二節  訓練答案

(A組)答案

一、選擇題

1.CD  2.C  3.C  4.CD  5.CD  6.D  7.C  8.D

二、填空題

9.

離子晶體：陰、陽離子  離子鍵  硬度較高密度較大  熔、沸點高，難壓縮

分子晶體：分子  范德華力  硬度較小  熔、沸點較低

原子晶體：原于  共價鍵  硬度很大  熔、沸點高

10.(1)Na⁺  金屬

（2）分子，H₂O     H₂O 的電子式略    極性    分子

（B組題）答案

    一、選擇題

    1.AD  2.AC  3.AD  4.D  5.D  6.D  7.AC 8.D  9.BD  10.A

    二、填空題

    11.(1)N  C  (2)Sn  D  (3)Pe  A

    12.(1)C  (2)b (3)d；a；b