資源簡(jiǎn)介

3.1金屬鍵 金屬晶體(第1課時(shí))
一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)
1.了解金屬鍵的概念、理解金屬鍵的本質(zhì)和特征；
2.能利用金屬鍵理論解釋金屬單質(zhì)的性質(zhì)。
二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)
重點(diǎn) 金屬鍵的概念、本質(zhì)和特征
難點(diǎn) 金屬單質(zhì)的性質(zhì)
三、教學(xué)方法
講授法、討論法
四、教學(xué)工具
PPT、視頻
五、教學(xué)過程
【導(dǎo)入】金屬的應(yīng)用圖片。
【講述】在人們已知的110多種元素中，金屬元素約占80%。金屬是人類文明進(jìn)程中作用最大、使用時(shí)間最長(zhǎng)的物質(zhì)。在常溫下，金屬單質(zhì)有許多共同的物理性質(zhì)，如具有金屬光澤，能導(dǎo)電、傳熱，具有一定的延展性等，金屬的這些共性都是由金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的。
【展示】金屬中電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫
【講述】除汞等少數(shù)金屬外，大多數(shù)金屬單質(zhì)具有較高的熔點(diǎn)，說明金屬晶體中存在著強(qiáng)烈的相互作用。金屬具有導(dǎo)電性，是因?yàn)榻饘倬w中存在著能夠自由移動(dòng)的電子。
【展示】金屬晶體中的金屬鍵示意圖
【講述】金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，化學(xué)上把這種金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。
【問】金屬鍵成鍵微粒是什么？
【生】金屬陽離子、自由電子
【問】金屬鍵成鍵本質(zhì)是什么？
【生】金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的靜電作用
【講述】電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子。
金屬脫落下來的價(jià)電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。
【問】金屬鍵有方向性和飽和性嗎？
【生】金屬鍵無方向性和飽和性，成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)
二、金屬特性
導(dǎo)電性
【展示】金屬導(dǎo)電的微觀動(dòng)畫
【講述】通常情況下，金屬內(nèi)部自由電子的運(yùn)動(dòng)不具有固定的方向性。但在外電場(chǎng)作用下，自由電子在金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，從而形成電流，所以金屬具有導(dǎo)電性。
【問】思考：金屬的導(dǎo)電性和電解質(zhì)的導(dǎo)電性有何不同？
【展示】金屬的導(dǎo)電性和電解質(zhì)的導(dǎo)電性對(duì)比表格
導(dǎo)熱性
【講述】當(dāng)金屬某一部分受熱時(shí)，該區(qū)域里自由電子的能量增加，運(yùn)動(dòng)速率加快，自由電子與金屬離子（或金屬原子）的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬離子（或金屬原子）。
金屬的導(dǎo)熱性就是通過自由電子的運(yùn)動(dòng)把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域，從而使整塊金屬達(dá)到同樣的溫度。
延展性
【展示】金屬受力形變過程
【講述】金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，
各層金屬原子之間仍然保持金屬鍵的作用。
因此，在一定強(qiáng)度的外力作用下，金屬可以發(fā)生形變，表現(xiàn)出良好的延展性。
金屬光澤
【展示】鐵塊、鎂條、銅片、鐵粉、鎂粉、銅粉圖片。
【問】思考：金屬的光澤鐵塊、鎂條、銅片具有我們常說的金屬光澤，但鐵粉、鎂粉、銅粉分別為黑色、灰白色和紅色粉末，沒有金屬光澤。這是為什么呢？
【生】狀態(tài)不同。
【講述】金屬中的自由電子容易吸收可見光的能量躍遷到較高能級(jí)，在返回原能級(jí)時(shí)以光的形式放出能量。鐵、鎂能吸收各種波長(zhǎng)的可見光，吸收后又把它們幾乎全部反射出去，所以呈鋼灰色或銀白色光澤。金屬對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收程度較大，該金屬就呈現(xiàn)與其對(duì)應(yīng)的某種顏色。如金屬銅容易吸收綠色光，即呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的紫紅色。
金屬粉末往往沒有金屬光澤，這是因?yàn)樵诜勰顣r(shí)，金屬的晶面分布在各個(gè)方向，非常雜亂，晶格排列也不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以失去光澤。
【展示】鋰鈉鉀銣銫的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)
【問】思考：金屬的熔點(diǎn)和硬度差別很大，和什么因素有關(guān)？
【生】金屬的硬度和熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。
【講述】金屬的原子化熱：指1 mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。
可用來衡量金屬鍵的強(qiáng)弱。
【展示】部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點(diǎn)
【問】金屬鍵強(qiáng)弱的主要影響因素有哪些？
【生】1、金屬元素的原子半徑，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。
2、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)。
金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高。
【講述】金屬元素的原子半徑也可表述為：金屬陽離子半徑的大小
單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目也可表述為：金屬陽離子所帶電荷或價(jià)電子數(shù)
【問】思考：同周期、同主族的金屬的熔、沸點(diǎn)有什么規(guī)律？
【生】同周期金屬單質(zhì)，從左到右，熔、沸點(diǎn)依次升高。
如：Na、Mg、Al；
同主族金屬單質(zhì)，從上至下，熔、沸點(diǎn)依次降低。
如堿金屬Li、Na、K等；
【講述】一般情況下，合金的熔、沸點(diǎn)比各成分金屬都低。
【展示】合金圖片
三、合金
【講述】一種金屬與另一種或幾種金屬（或非金屬）的融合體。
在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，各種功能合金更是層出不窮，如防腐性能優(yōu)異的不銹鋼、儲(chǔ)氫材料LaNi5合金、形狀記憶合金、高強(qiáng)度的錳鋼、高磁性的硅鋼、航空材料鈦合金等。
【問】思考：金屬形成合金后為什么有些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大的變化
【展示】鋼鐵的微觀圖
【生】金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時(shí),就像在滾珠之間摻入細(xì)小而堅(jiān)硬的沙土或碎石一樣，會(huì)使金屬的延展性和硬度發(fā)生改變。
【講述】
一般情況下，合金的延展性和硬度比各成分金屬都大。
【課堂小結(jié)】師生一起回顧和總結(jié)。
金屬鍵
成鍵微粒、本質(zhì)、特征
金屬特性
導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、金屬光澤
【課堂練習(xí)】
1.下列關(guān)于金屬鍵的敘述不正確的是(　　)
A.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的強(qiáng)烈相互作用,也是一種電性作用
B.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用,所以與共價(jià)鍵類似,也有方向性和飽和性
C.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用,故金屬鍵無方向性和飽和性
D.構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)
答案：B
2.下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說法正確的是(　　)
A.金屬鍵具有方向性和飽和性
B.金屬鍵是金屬陽離子與自由電子之間的相互作用
C.金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下產(chǎn)生自由電子
D.金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇栯x子吸收并放出可見光
答案：B
3.要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是(　　)
A.金屬鎂的熔點(diǎn)高于金屬鋁
B.堿金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的
C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉
D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣
答案：C

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