2019-2020年高中化学 3.1.2《晶体结构的堆积模型》教案 鲁科版选修4.doc

第一节 2019-2020年高中化学 3.1.2晶体结构的堆积模型教案 鲁科版选修4【教学目标】1.了解最基本的两种类型（A1 A3）的等径圆球的密堆积型式2.知道离子晶体的可视为不等径圆球的密堆积【教学重难点】了解最基本的两种类型（A1 A3）的等径圆球的密堆积型式【教学方法】探究法【教学过程】【新课引入】【问题】晶体具有规则的几何外形是有什么决定的？【回答】晶体的内部微粒按一定的规律周期性重复排列。【联想质疑】晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性地重复排列。 那么晶体中的微粒是如何排列的？ 如何认识晶体内部微粒排列的规律性？【板书】二、晶体结构的堆积模型我们先来探讨金属晶体的内部结构【讲述】密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。1.等径圆球的密堆积【活动探究】把乒乓球装入盒中，盒中的乒乓球怎样排列才能使装入的乒乓球数目最多？【活动提示】 （1）将小球先排成列，然后排成一层，认真观察每一个小球周围最多排几个小球，有几个空隙。（2）将球扩展到两层有几种方式，认真观察两层球形成的空隙种类。（3）扩展到三层，有几种排列方式，并寻找重复性排列的规律。【思考】1. 将等径圆球在一列 上的最紧密排列有几种？ 如何排列？2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一的吗？ 最紧密堆积有几种排列？ 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球相接触？【板书】密置层：在同一平面上，每个等径圆球与周围其它六个球相接触形成最紧密堆积方式【思考】取A、B两个密置层，将B层放在A层的上面，有几种堆积方式？最紧密的堆积方式是哪种？它有何特点？【讲述】1.在第一层上堆积第二层时，要形成最密堆积，必须把球放在第二层的空隙上。这样，仅有半数的三角形空隙放进了球，而另一半空隙上方是第二层的空隙。 2.第一层上放了球的一半三角形空隙，被4个球包围，形成四面体空隙；另一半其上方是第二层球的空隙，被6个球包围，形成八面体空隙。【板书】密置双层：将B层放在A层上面时，两层平行地错开，使B层每个球的球心恰好对应于A层中相邻三个球所围成的空隙中心，并使两层紧密接触【思考】如果将密置层C放在刚才堆成的密置双层的上面，有几种最密堆积方式？如何堆积？【讲述】第二层堆积时形成了两种空隙：四面体空隙和八面体空隙。那么，在堆积第三层时就会产生两种方式：1.第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空隙上，其排列方式与第一层相同，但与第二层错开，形成ABAB堆积。这种堆积方式可以从中划出一个六方单位来，所以称为六方最密堆积（A3）。2.另一种堆积方式是第三层球的突出部分落在第二层的八面体空隙上。这样，第三层与第一、第二层都不同而形成ABCABC的结构。这种堆积方式可以从中划出一个立方面心单位来，所以称为面心立方最密堆积（A1）。【讲述】一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目叫配位数。【小结】由于金属键没有方向性和饱和性，每个金属原子周围总是尽可能多的与邻近金属原子密堆积在一起，以使能量达到最低。金属晶体的结构型式可以归结为等径圆球密堆积。 事实上，大部分金属采用最密堆积方式，例如金属镁就属于A3型密堆积，金属铜就属于A1型密堆积。只有少数金属采用非密堆积的方式。金属采取哪种堆积方式可以通过X射线衍射实验证实。【过渡】构成离子晶体的微粒是什么?它们的作用力是什么? 离子键的特点?【回答】阳离子和阴离子，通过离子键(静电引力)结合。 没有方向性和饱和性。【启发】对比金属晶体的结构，阳离子和阴离子之间怎样排列最稳定?【讲解】阳、阴离子也是球对称的。但阳、阴离子半径不同，一般情况下阴离子的半径比阳离子的半径大。因此，离子晶体的结构可以看做不等径圆球密堆积。【板书】2不等径圆球密堆积 一个离子周围尽可能多地吸引带相反电荷的离子以降低能量。 堆积方式：大球先按一定方式做等径圆球密堆积，小球再填入大球所形成的空隙中。 举例：CsCl晶体、NaCl晶体、ZnS晶体。 配位数概念，三种晶体中离子配位数分别为：8：8，6：6，4：4。 同学们想深入了解离子晶体的结构，可以自学“知识点击”部分。【小结】晶体中的微粒通过没有方向性的金属键力、离子键力结合尽可能进行紧密堆积，以使能量达到最低。【讲述】分子晶体属非等径圆球密堆积方式，分子晶体尽可能采取紧密堆积的方式，但受到分子形状的影响。原子晶体不服从紧密堆积方式【板书设计】二、晶体结构的堆积模型1. 等径圆球的密堆积2不等径圆球密堆积