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第一節(jié) 2019-2020年高中化學 3.1.2《晶體結構的堆積模型》教案 魯科版選修4 【教學目標】 1.了解最基本的兩種類型（A1 A3）的等徑圓球的密堆積型式 2.知道離子晶體的可視為不等徑圓球的密堆積 【教學重難點】 了解最基本的兩種類型（A1 A3）的等徑圓球的密堆積型式 【教學方法】探究法 【教學過程】 【新課引入】 【問題】晶體具有規(guī)則的幾何外形是有什么決定的？ 【回答】晶體的內(nèi)部微粒按一定的規(guī)律周期性重復排列。 【聯(lián)想質(zhì)疑】晶體具有的規(guī)則幾何外形源于組成晶體的微粒按一定規(guī)律周期性地重復排列。 那么晶體中的微粒是如何排列的？ 如何認識晶體內(nèi)部微粒排列的規(guī)律性？ 【板書】二、晶體結構的堆積模型 我們先來探討金屬晶體的內(nèi)部結構 【講述】密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。 密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結構穩(wěn)定。 1.等徑圓球的密堆積 【活動探究】把乒乓球裝入盒中，盒中的乒乓球怎樣排列才能使裝入的乒乓球數(shù)目最多？ 【活動提示】 （1）將小球先排成列，然后排成一層，認真觀察每一個小球周圍最多排幾個小球，有幾個空隙。 （2）將球擴展到兩層有幾種方式，認真觀察兩層球形成的空隙種類。 （3）擴展到三層，有幾種排列方式，并尋找重復性排列的規(guī)律。 【思考】 1. 將等徑圓球在一列 上的最緊密排列有幾種？ 如何排列？ 2.等徑圓球在同一平面上的堆積方式是唯一的嗎？ 最緊密堆積有幾種排列？ 在最緊密堆積方式中每個等徑圓球與周圍幾個球相接觸？ 【板書】密置層：在同一平面上，每個等徑圓球與周圍其它六個球相接觸形成最緊密堆積方式 【思考】取A、B兩個密置層，將B層放在A層的上面，有幾種堆積方式？最緊密的堆積方式是哪種？它有何特點？ 【講述】 1.在第一層上堆積第二層時，要形成最密堆積，必須把球放在第二層的空隙上。這樣，僅有半數(shù)的三角形空隙放進了球，而另一半空隙上方是第二層的空隙。 2.第一層上放了球的一半三角形空隙，被4個球包圍，形成四面體空隙；另一半其上方是第二層球的空隙，被6個球包圍，形成八面體空隙。 【板書】密置雙層：將B層放在A層上面時，兩層平行地錯開，使B層每個球的球心恰好對應于A層中相鄰三個球所圍成的空隙中心，并使兩層緊密接觸 【思考】如果將密置層C放在剛才堆成的密置雙層的上面，有幾種最密堆積方式？如何堆積？ 【講述】第二層堆積時形成了兩種空隙：四面體空隙和八面體空隙。那么，在堆積第三層時就會產(chǎn)生兩種方式： 1.第三層等徑圓球的突出部分落在正四面體空隙上，其排列方式與第一層相同，但與第二層錯開，形成ABAB…堆積。這種堆積方式可以從中劃出一個六方單位來，所以稱為六方最密堆積（A3）。 2.另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙上。這樣，第三層與第一、第二層都不同而形成ABCABC…的結構。這種堆積方式可以從中劃出一個立方面心單位來，所以稱為面心立方最密堆積（A1）。 【講述】一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子數(shù)目叫配位數(shù)。 【小結】 由于金屬鍵沒有方向性和飽和性，每個金屬原子周圍總是盡可能多的與鄰近金屬原子密堆積在一起，以使能量達到最低。 金屬晶體的結構型式可以歸結為等徑圓球密堆積。 事實上，大部分金屬采用最密堆積方式，例如金屬鎂就屬于A3型密堆積，金屬銅就屬于A1型密堆積。只有少數(shù)金屬采用非密堆積的方式。金屬采取哪種堆積方式可以通過X射線衍射實驗證實。 【過渡】構成離子晶體的微粒是什么?它們的作用力是什么? 離子鍵的特點? 【回答】陽離子和陰離子，通過離子鍵(靜電引力)結合。 沒有方向性和飽和性。 【啟發(fā)】對比金屬晶體的結構，陽離子和陰離子之間怎樣排列最穩(wěn)定? 【講解】陽、陰離子也是球?qū)ΨQ的。但陽、陰離子半徑不同，一般情況下陰離子的半徑比陽離子的半徑大。因此，離子晶體的結構可以看做不等徑圓球密堆積。 【板書】2．不等徑圓球密堆積 一個離子周圍盡可能多地吸引帶相反電荷的離子以降低能量。 堆積方式：大球先按一定方式做等徑圓球密堆積，小球再填入大球所形成的空隙中。 舉例：CsCl晶體、NaCl晶體、ZnS晶體。 配位數(shù)概念，三種晶體中離子配位數(shù)分別為：8：8，6：6，4：4。 同學們想深入了解離子晶體的結構，可以自學“知識點擊”部分。 【小結】晶體中的微粒通過沒有方向性的金屬鍵力、離子鍵力結合盡可能進行緊密堆積，以使能量達到最低。 【講述】分子晶體屬非等徑圓球密堆積方式，分子晶體盡可能采取緊密堆積的方式，但受到分子形狀的影響。原子晶體不服從緊密堆積方式 【板書設計】 二、晶體結構的堆積模型 1. 等徑圓球的密堆積 2．不等徑圓球密堆積