2023-2024学年高中化学苏教版2019选择性必修2同步教案3.1金属键 金属晶体
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高中化学苏教版2019选择性必修2同步教案3.1金属键 金属晶体 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 183.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-14 08:51:53 | ||
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文档简介
3.1金属键 金属晶体(第1课时)
一、核心素养发展目标
1.了解金属键的概念、理解金属键的本质和特征；
2.能利用金属键理论解释金属单质的性质。
二、教学重点及难点
重点 金属键的概念、本质和特征
难点 金属单质的性质
三、教学方法
讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频
五、教学过程
【导入】金属的应用图片。
【讲述】在人们已知的110多种元素中，金属元素约占80%。金属是人类文明进程中作用最大、使用时间最长的物质。在常温下，金属单质有许多共同的物理性质，如具有金属光泽，能导电、传热，具有一定的延展性等，金属的这些共性都是由金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的。
【展示】金属中电子运动的动画
【讲述】除汞等少数金属外，大多数金属单质具有较高的熔点，说明金属晶体中存在着强烈的相互作用。金属具有导电性，是因为金属晶体中存在着能够自由移动的电子。
【展示】金属晶体中的金属键示意图
【讲述】金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。
【问】金属键成键微粒是什么？
【生】金属阳离子、自由电子
【问】金属键成键本质是什么？
【生】金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
【讲述】电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。
金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。
【问】金属键有方向性和饱和性吗？
【生】金属键无方向性和饱和性，成键电子可以在金属中自由流动
二、金属特性
导电性
【展示】金属导电的微观动画
【讲述】通常情况下，金属内部自由电子的运动不具有固定的方向性。但在外电场作用下，自由电子在金属内部会发生定向运动，从而形成电流，所以金属具有导电性。
【问】思考：金属的导电性和电解质的导电性有何不同？
【展示】金属的导电性和电解质的导电性对比表格
导热性
【讲述】当金属某一部分受热时，该区域里自由电子的能量增加，运动速率加快，自由电子与金属离子（或金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子（或金属原子）。
金属的导热性就是通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。
延展性
【展示】金属受力形变过程
【讲述】金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，
各层金属原子之间仍然保持金属键的作用。
因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变，表现出良好的延展性。
金属光泽
【展示】铁块、镁条、铜片、铁粉、镁粉、铜粉图片。
【问】思考：金属的光泽铁块、镁条、铜片具有我们常说的金属光泽，但铁粉、镁粉、铜粉分别为黑色、灰白色和红色粉末，没有金属光泽。这是为什么呢？
【生】状态不同。
【讲述】金属中的自由电子容易吸收可见光的能量跃迁到较高能级，在返回原能级时以光的形式放出能量。铁、镁能吸收各种波长的可见光，吸收后又把它们几乎全部反射出去，所以呈钢灰色或银白色光泽。金属对某种波长的光吸收程度较大，该金属就呈现与其对应的某种颜色。如金属铜容易吸收绿色光，即呈现出对应的紫红色。
金属粉末往往没有金属光泽，这是因为在粉末状时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列也不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以失去光泽。
【展示】锂钠钾铷铯的熔点数据
【问】思考：金属的熔点和硬度差别很大，和什么因素有关？
【生】金属的硬度和熔、沸点等物理性质与金属键的强弱有关。
【讲述】金属的原子化热：指1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
可用来衡量金属键的强弱。
【展示】部分金属的原子半径、原子化热和熔点
【问】金属键强弱的主要影响因素有哪些？
【生】1、金属元素的原子半径，金属元素的原子半径越小，金属键越强。
2、单位体积内自由电子的数目，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。
金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。
【讲述】金属元素的原子半径也可表述为：金属阳离子半径的大小
单位体积内自由电子的数目也可表述为：金属阳离子所带电荷或价电子数
【问】思考：同周期、同主族的金属的熔、沸点有什么规律？
【生】同周期金属单质，从左到右，熔、沸点依次升高。
如：Na、Mg、Al；
同主族金属单质，从上至下，熔、沸点依次降低。
如碱金属Li、Na、K等；
【讲述】一般情况下，合金的熔、沸点比各成分金属都低。
【展示】合金图片
三、合金
【讲述】一种金属与另一种或几种金属（或非金属）的融合体。
在科学技术日新月异的今天，各种功能合金更是层出不穷，如防腐性能优异的不锈钢、储氢材料LaNi5合金、形状记忆合金、高强度的锰钢、高磁性的硅钢、航空材料钛合金等。
【问】思考：金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化
【展示】钢铁的微观图
【生】金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时,就像在滚珠之间掺入细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使金属的延展性和硬度发生改变。
【讲述】
一般情况下，合金的延展性和硬度比各成分金属都大。
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
金属键
成键微粒、本质、特征
金属特性
导电性、导热性、延展性、金属光泽
【课堂练习】
1.下列关于金属键的叙述不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,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.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性
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
答案：B
2.下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性和饱和性
B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
答案：B
3.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属镁的熔点高于金属铝
B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
答案：C
一、核心素养发展目标
1.了解金属键的概念、理解金属键的本质和特征；
2.能利用金属键理论解释金属单质的性质。
二、教学重点及难点
重点 金属键的概念、本质和特征
难点 金属单质的性质
三、教学方法
讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频
五、教学过程
【导入】金属的应用图片。
【讲述】在人们已知的110多种元素中，金属元素约占80%。金属是人类文明进程中作用最大、使用时间最长的物质。在常温下，金属单质有许多共同的物理性质，如具有金属光泽，能导电、传热，具有一定的延展性等，金属的这些共性都是由金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的。
【展示】金属中电子运动的动画
【讲述】除汞等少数金属外，大多数金属单质具有较高的熔点，说明金属晶体中存在着强烈的相互作用。金属具有导电性，是因为金属晶体中存在着能够自由移动的电子。
【展示】金属晶体中的金属键示意图
【讲述】金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。
【问】金属键成键微粒是什么？
【生】金属阳离子、自由电子
【问】金属键成键本质是什么？
【生】金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
【讲述】电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。
金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。
【问】金属键有方向性和饱和性吗？
【生】金属键无方向性和饱和性，成键电子可以在金属中自由流动
二、金属特性
导电性
【展示】金属导电的微观动画
【讲述】通常情况下，金属内部自由电子的运动不具有固定的方向性。但在外电场作用下，自由电子在金属内部会发生定向运动，从而形成电流，所以金属具有导电性。
【问】思考：金属的导电性和电解质的导电性有何不同？
【展示】金属的导电性和电解质的导电性对比表格
导热性
【讲述】当金属某一部分受热时，该区域里自由电子的能量增加，运动速率加快，自由电子与金属离子（或金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子（或金属原子）。
金属的导热性就是通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度。
延展性
【展示】金属受力形变过程
【讲述】金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，
各层金属原子之间仍然保持金属键的作用。
因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变，表现出良好的延展性。
金属光泽
【展示】铁块、镁条、铜片、铁粉、镁粉、铜粉图片。
【问】思考：金属的光泽铁块、镁条、铜片具有我们常说的金属光泽，但铁粉、镁粉、铜粉分别为黑色、灰白色和红色粉末，没有金属光泽。这是为什么呢？
【生】状态不同。
【讲述】金属中的自由电子容易吸收可见光的能量跃迁到较高能级，在返回原能级时以光的形式放出能量。铁、镁能吸收各种波长的可见光，吸收后又把它们几乎全部反射出去，所以呈钢灰色或银白色光泽。金属对某种波长的光吸收程度较大，该金属就呈现与其对应的某种颜色。如金属铜容易吸收绿色光，即呈现出对应的紫红色。
金属粉末往往没有金属光泽，这是因为在粉末状时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列也不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以失去光泽。
【展示】锂钠钾铷铯的熔点数据
【问】思考：金属的熔点和硬度差别很大，和什么因素有关？
【生】金属的硬度和熔、沸点等物理性质与金属键的强弱有关。
【讲述】金属的原子化热：指1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
可用来衡量金属键的强弱。
【展示】部分金属的原子半径、原子化热和熔点
【问】金属键强弱的主要影响因素有哪些？
【生】1、金属元素的原子半径，金属元素的原子半径越小，金属键越强。
2、单位体积内自由电子的数目，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。
金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。
【讲述】金属元素的原子半径也可表述为：金属阳离子半径的大小
单位体积内自由电子的数目也可表述为：金属阳离子所带电荷或价电子数
【问】思考：同周期、同主族的金属的熔、沸点有什么规律？
【生】同周期金属单质，从左到右，熔、沸点依次升高。
如：Na、Mg、Al；
同主族金属单质，从上至下，熔、沸点依次降低。
如碱金属Li、Na、K等；
【讲述】一般情况下，合金的熔、沸点比各成分金属都低。
【展示】合金图片
三、合金
【讲述】一种金属与另一种或几种金属（或非金属）的融合体。
在科学技术日新月异的今天，各种功能合金更是层出不穷，如防腐性能优异的不锈钢、储氢材料LaNi5合金、形状记忆合金、高强度的锰钢、高磁性的硅钢、航空材料钛合金等。
【问】思考：金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化
【展示】钢铁的微观图
【生】金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时,就像在滚珠之间掺入细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使金属的延展性和硬度发生改变。
【讲述】
一般情况下，合金的延展性和硬度比各成分金属都大。
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
金属键
成键微粒、本质、特征
金属特性
导电性、导热性、延展性、金属光泽
【课堂练习】
1.下列关于金属键的叙述不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,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.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性
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
答案：B
2.下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性和饱和性
B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
答案：B
3.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属镁的熔点高于金属铝
B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
答案：C