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3.1金属键 金属晶体(第2课时)
一、核心素养发展目标
1.能借助模型说明常见金属晶体中晶胞的构成及堆积方式；
2.掌握晶胞中原子数目的计算方法，提升三维想象思维能力。
二、教学重点及难点
重点 金属晶体中晶胞的构成及堆积方式
难点 晶胞中原子数目的计算方法
三、教学方法
讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频、晶胞模型
五、教学过程
【导入】自然界中许多固态物质都是晶体，它们有规则的几何外形，如晶莹的雪花、玲珑剔透的石英、棱角分明的食盐固体和许多矿石。通常条件下，大多数金属单质也是晶体。
【展示】金属银、铜晶体。
一、金属晶体
【讲述】定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。
【展示】铜的晶体结构模型动画。
【问】组成粒子是哪些？
【生】金属阳离子和自由电子。
【讲述】微粒间的作用力：金属键
注意：
①在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
②在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。
③金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但金属键并没有被破坏。
【问】如何比较金属晶体熔、沸点高低？有哪些规律？
【生】金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点就越高,一般存在以下规律:
(1)同周期金属单质(如Na、Mg、Al),从左到右熔、沸点逐渐升高。
(2)同主族金属单质(如碱金属),从上到下熔、沸点逐渐降低。
(3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。
(4)金属晶体熔点差别很大,如汞在常温下为液体,熔点很低(-38.9 ℃),而铁等金属熔点很高(1535℃)。
【讲述】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】铜的晶胞模型
【讲述】金属晶体也是由能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞在空间连续重复延伸而形成的。如同砖堆砌成墙一样。
【展示】晶胞堆积成晶体、砖堆砌成墙图片。
二、金属晶体常见堆积方式
【讲述】如果金属原子在平面上（二维空间）紧密放置，可有两种排列方式：非密置层、密置层。
【展示】展示非密置层、密置层图片。
【讲述】金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的。将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式：
简单立方、体心立方、面心立方和六方。
【展示】四种堆积方式。
三、晶胞中粒子数的计算
【展示】位于顶点、面心、体心的三种原子在晶胞堆积时的动画。
【问】不同位置的金属原子各有多少属于该晶胞？
【生】处在立方体顶点的金属原子为8个晶胞共享,该原子的 1/8 属于该晶胞。
处于立方体棱上的金属原子为4个晶胞共享，该原子的 1/4属于该晶胞。
处于立方体面上的金属原子为2个晶胞共享，该原子的1/2属于该晶胞。
处于立方体体心的金属原子完全属于该晶胞。
【展示】简单立方堆积的分解图片
【讲述】只有金属钋（Po）采用这种堆积方式。
【问】该晶胞中的原子个数如何计算？
【生】该晶胞中含有8个位于顶点的金属原子，晶胞中的金属原子数为
8× 1/8 =1
【展示】体心立方堆积的分解图片
【讲述】钠、钾、铬、钼、钨等
【问】该晶胞中的原子个数如何计算？
【生】该晶胞中含有8个位于顶点和1个位于体心的金属原子，晶胞中的金属原子数为：
8× 1/8 +1=2
【展示】面心立方堆积的分解图片
【讲述】金、银、铜、铅等
【问】该晶胞中的原子个数如何计算？
【生】该晶胞中含有8个位于顶点和6个位于面心的金属原子，晶胞中的金属原子数为：
8×1/8 +6× 1/2 =4
【展示】六方堆积的分解图片
【讲述】镁、锌、钛等
【问】思考：立方晶胞中的金属原子数如何计算？
【展示】立方晶胞堆积动画及位于各处的原子在堆积过程中分属的晶胞数。
【生】处于六棱柱体心（内部）的金属原子为1个晶胞所有，该原子全部属于该晶胞；
处于六棱柱面心上的金属原子为2个晶胞共享，该原子的1/2属于该晶胞。
处于六棱柱水平棱边上的金属原子为4个晶胞共享，该原子的1/4属于该晶胞；处于六棱柱竖直棱边上的金属原子为3个晶胞共享，该原子的1/3属于该晶胞。
处于六棱柱顶点上的金属原子为6个晶胞共享，该原子的1/6属于该晶胞。
六方堆积该晶胞中含有12个位于顶点、2个位于面心和3个位于内部的金属原子，晶胞中的金属原子数为：
12× 1/6 +2× 1/2 +3=6
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
一、金属晶体
定义、注意事项及特征
二、金属晶体常见堆积方式
二维：非密置层、密置层
三维：简单立方、体心立方、面心立方和六方
三、晶胞中粒子数的计算
均摊法计算的应用
【课堂练习】
1. 下列叙述正确的是（ ）
A. 任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子
B. 金属晶体的形成是因为晶体中存在金属离子间的相互作用
C. 价电子越多的金属原子的金属性越强
D. 含有金属元素的离子不一定是阳离子
答案：D
2、金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：简单立方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构。请回答下列问题：
（1）a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为 。
（2）三种堆积方式的实质是金属阳离子的堆积方式，那么自由电子有无确切的堆积方式？ （填“有”或“无”）。
（3）影响金属晶体熔点的主要因素是 。
答案：1;4:2 无 金属键的强弱

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