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第2节 金属晶体与离子晶体
第二课时 离子晶体
高考资源网【教学目标】
1. 使学生认识几种常见的AB型离子晶体（NaCl、CsCl、ZnS）的结构，了解其配位数情况。
2. 能用“切割法”计算一个给定的简单离子晶体晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数。
3. 了解晶格能的概念，知道离子晶体的熔、沸点等性质决定于晶格能的大小；知道晶格能的大小与离子晶体的结构型式和阴、阳离子所带电荷以及阴、阳离子的间距有关。
【教学重点、难点】离子晶体的空间堆积方式，离子晶体的结构特点。21世纪教育网
【教学方法】借助模型课件教学
【教师具备】制作课件
【教学过程】
【复习引入】
1. 晶体有哪些类型？
2. 什么叫离子晶体？
【回答】
1. 金属晶体，离子晶体，分子晶体和原子晶体。
２.离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。
那么，离子晶体的结构是怎样的，有什么特点呢？我们这节课就来学习离子晶体的结构。
【板书】二、离子晶体
我们先来探讨NaCl晶体的内部结构
【提出问题】请同学们观察NaCl晶体的堆积模型，思考以下问题：
１. NaCl晶体采取哪种堆积方式？
2. 像NaCl这样的离子晶体采取密堆积的原因是什么？
【回答】
１. NaCl晶体中的Cl-采取A1型密堆积，Na+填在Cl- 所形成的空隙中，整体是采取不等径圆球的密堆积。
２. 离子晶体微粒间的作用力为离子键，离子键无方向性和饱和性，因此离子晶体尽可能采取密堆积，以使得体系能量降低，达到稳定状态。
【过渡】我们知道晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，将一个个晶胞上、下、前、后、左右并置起来，就构成整个晶体结构，那么NaCl晶胞是怎样的呢？
【展示】NaCl的堆积模型 请同学们观察NaCl晶胞，思考以下几个问题：
1.NaCl晶体中Na+ 和Cl-的配位数分别为多少？
2. NaCl晶体中在Na+周围与它最近且距离相等的 Na+共有几个？
３.一个NaCl晶胞中含有的Na+ 和Cl-各是多少？
４.“NaCl”这一化学式表示什么含义？
学生看到屏幕上NaCl晶胞中体心上的Na+，6个面心上的Cl-不停地闪烁
【回答】
1.在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引6个Cl-，每个Cl-同时吸引6个Na+，所以Na+ 、Cl-配位数均为6。21世纪教育网21世纪教育网
2.12个
3.Na+：12ⅹ１／４＋１＝４ Cl-：８ⅹ１／８＋６ⅹ１／２＝４
4.离子晶体中，并不存在单独的“NaCl”分子，在整个晶体Na+与Cl-的个数比为１：１，因此，“NaCl”这一化学式表示的只是氯化钠的组成。
【过渡】通常哪些物质为离子化合物呢？
【答案】强碱、大部分金属氧化物和盐
请同学们观察课本80页介绍的几种常见的AB型离子晶体：NaCl型、CsCl型、ZnS型，根据CsCl、ZnS的晶胞找出它们的配位数和每个晶胞中含有的阴、阳离子的个数。
学生通过简单计算，迅速给出答案，然后教师简单总结：
CsCl配位数：８：８ ZnS配位数：４：４
CsCl晶胞中 Cs+：１个 Cl-：１个
ZnS晶胞中 Zn2+：４个 S2-：４个
【过渡】我们知道，离子晶体中阴阳离子通过离子键相互结合，因此离子晶体的熔点和离子晶体的稳定性与离子键的强弱有关。离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能来衡量。
请同学们自学81页到872页，通过交流研讨，弄清楚以下几个问题：
１.什么叫晶格能？
2.结构相似的离子晶体，晶格能的大小与哪些因素有关？
【回答】
晶格能∝q1ⅹq2／r
晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关
【总结】对结构相似的离子晶体，阴阳离子间的距离越小，所带电荷数越多，晶格能越大，熔点越高。
【练习】试比较CaO、BaO、NaCl、KCl的熔点高低顺序
【回答】CaO>BaO>NaCl>KCl
【过渡】我们知道结构决定性质，在学习了晶体的结构以后，请同学们总结离子晶体具有哪些特性？
【讨论总结】引导学生共同总结出离子晶体的特性：
１. 熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。
２. 一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。
３. 固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。
【小结】离子晶体是阴阳离子通过离子键结合在空间城县有规律的排列所形成的晶体。离子晶体的结构型式可归结为不等径圆球的密堆积。离子晶体的性质主要由晶格能决定。
【回忆概括】21世纪教育网
【板书设计】
二、离子晶体
1.NaCl的堆积方式
2.NaCl晶胞的分析
3.哪些物质为离子化合物
4.晶格能
(1) 定义
（2）影响晶格能大小的因素
5.离子晶体的特性21世纪教育网
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第2节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体
【教学目标】知道金属原子的三种常见堆积方式：A1、A2、A3型密堆积
1. 能从构成金属晶体的微粒间的作用力和微粒的密堆积出发解释金属晶体的延展性
【教学重点】金属晶体内原子的空间排列方式，
【教学难点】金属晶体内原子的空间排列方式。
【教学方法】借助模型课件教学
【教师具备】制作课件
【教学过程】
【复习提问】
1.如何用金属键解释金属的导热性、导电性？
2.哪些因素会影响金属键的强弱呢？
3. 何谓金属键？成键微粒是什么？有何特征？
4. A1型密堆积？何谓A3型密堆积？
【联想质疑】通过上一节的学习，你已知道金属铜的晶体属于A1型密堆积，金属镁属于A3型密堆积，那么，金属铁、钠、铝、金、银等属于哪种类型的密堆积？除了A1型和A3型外，金属原子的密堆积还有哪些型式？
【板书】一、金属晶体[来源:21世纪教育网]
【讨论】什么是金属晶体？它有何特征？
【回答】
【板书】
1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。
2.金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。
【陈述】金属原子的外层电子数比较少，容易失去电子变成金属离子和电子，金属离子间存在反性电荷的维系――带负电荷的自由移动的电子（运动的电子使体系更稳定），这些电子不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体的形成的原因。
【练习】金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子
A.只有① B.只有③ C.②③ D.②④
解析：金属晶体内存在的作用力是金属键，应该从金属键的角度考虑，分析金属键的组成和特征：由自由电子和离子组成，自由电子具有良好导电性，即金属晶体是金属离子和自由电子通过金属键形成的。21世纪教育网
【过渡】金属原子的密堆积还有哪些型式
【板书】
3.金属晶体的结构型式：
【思考】如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体,把他们放置在平面上,有几种方式
【学生活动】利用20个大小相同的玻璃小球进行探讨？
【思考】上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数(配位数)分别是多少 哪一种放置方式对空间的利用率较高
【思考交流】对于非密置层在三维空间有几种堆积方式
【讲述】一种：上下对齐 的简单立方。 另一种：将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中,每层均照此堆积.钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式，简称为A2型。
Ca、Al、Cu、Ag、Au等金属晶体属于A1型最密堆积，Mg、Zn等金属晶体属于A3型最密堆积，A2型密堆积又称为体心立方密堆积，Li、Na、K、Fe等金属晶体属于A2型密堆积。A1型配位数为12，A2型配位数为8，A3型配位数为 12。
【联想·质疑】金属晶体有哪些共同的性质？为什么？
【回答】导电导热性强;不透明、有金属光泽;延展性好;
【讨论】金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系如何？
【板书】4. 金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系
【总结讲述】
（1）金属晶体具有良好的导电性：金属中有自由移动的电子，金属晶体中的自由电子在没有外加电场存在时是自由运动的，当有外加电场存在的情况下，电子发生了定向移动形成了电流，呈现良好的导电性。
（2）金属晶体具有良好的导热性：自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是通过碰撞，自由电子把能量传给金属离子。金属容易导热就是由于自由电子运动时，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。
（3）金属晶体具有良好的延展性：金属有延性，可以抽成细丝，例如最细的白金丝直径不过1/5000 mm。金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔只有1/10000 mm厚。金属晶体的延展性可以从金属晶体的结构特点加以解释。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，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，21世纪教育网
各层之间仍保持着这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了变形，但不会导致断裂。
（4）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部作用力越强。因而晶体熔点越高、硬度越大。
金属晶体的熔点变化差别较大。如：Hg在常温下为液态，熔点低（－38.9℃）,而铁等金属熔点高（1355℃），这是由于金属晶体紧密堆积方式，金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。同类型金属金属晶体，金属晶体的熔点由金属阳离子半径，离子所带的电荷决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越大，熔点就越高。如：熔点：Li>Na>K>Rb>Cs，Na
【练习】金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是（ ）21世纪教育网
A.金属原子的价电子数少 B.金属晶体中有自由电子
C.金属原子的原子半径大 D.金属键没有饱和性和方向性
解析：这是因为分别借助于没有方向性的金属键形成的金属晶体的结构中，都趋向于使原子吸引尽可能多的原子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。答案：D
【思考】合金为何比纯金属的性质优越？21世纪教育网
【学生】阅读—追根寻源并思考1.合金的概念？2.合金的特点？3.合金的类型及其性质特点？
【板书】5. 合金及合金的优点
【总结】合金及合金的优点
⑴合金：
①定义：把两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的物质叫做合金。
②特点：
a.合金的熔点比其成分中各金属的熔点都要低，而不是介于两种成分金属的熔点之间。
b.具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。例如：金属铝很软，但如果将铝与铜、镁按一定的比例混合，经高温熔融后冷却可以得到硬铝，硬度大大提高。
⑵合金的不同类型及各自的性质特点
①当两种金属的电负性、化学性质和原子半径相差不大时，形成的合金称为金属固熔体，如铜镍、银金合金。这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大。
②当两种金属元素的电负性或原子大小相差较大时，形成的合金称为金属化合物，如Ag3Al合金。这类合金通常具有较高的熔点，较大的强度，较高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性较低。
③原子半径较小时氢、硼、氮等非金属元素渗入过渡金属结构的间隙中，称为金属间隙化合物或金属间隙固熔体。这类合金具有很高熔点和很大的硬度，遮住要是填隙原子和金属原子之间存在共价键的原因。
【概括整合】
【板书设计】
1、 金属晶体
1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。
2.金属键的特征；金属键没有方向性和饱和性。
3.金属晶体的结构型式：
4. 金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系
5. 合金及合金的优点
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