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2019-2020年高中化學(xué)《分子晶體與原子晶體》教案10 新人教版選修3 教學(xué)目標(biāo) ： 1、使學(xué)生了解分子晶體的組成粒子、結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性質(zhì)的一般特點(diǎn)。 2、使學(xué)生了解晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。 3、使學(xué)生理解分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。 4、知道一些常見的屬于分子晶體的物質(zhì)類別。 5、使學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)探究，體驗(yàn)研究過程，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)掌握分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)特點(diǎn) 難點(diǎn)是氫鍵的方向性和氫鍵對(duì)物體物理性質(zhì)的影響 從三維空間結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)晶胞的組成結(jié)構(gòu) 教學(xué)方法建議： 運(yùn)用模型和類比方法誘導(dǎo)分析歸納 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)問：什么是離子晶體？哪幾類物質(zhì)屬于離子晶體？ （離子化合物為固態(tài)時(shí)均屬于離子晶體，如大部分鹽、堿、金屬氧化物屬于離子晶體） 投影 晶體類型 離子晶體 結(jié)構(gòu) 構(gòu)成晶體的類型 粒子間的相互作用力 性質(zhì) 硬度 熔沸點(diǎn) 導(dǎo)電性 溶解性 展示實(shí)物：冰、干冰、碘晶體 教師誘導(dǎo)：這些物質(zhì)屬于離子晶體嗎？構(gòu)成它們的基本粒子是什么？這些粒子間通過什么作用結(jié)合而成的？ 學(xué)生分組討論回答 板書 ：分子通過分子間作用力形成分子晶體 一、分子晶體 1、定義：含分子的晶體稱為分子晶體 也就是說：分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體叫做分子晶體 看圖3-9，如：碘晶體中只含有I2分子，就屬于分子晶體 問：還有哪些屬于分子晶體？ 2、較典型的分子晶體有非金屬氫化物，部分非金屬單質(zhì)，部分非金屬氧化物，幾乎所有的酸，絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。 3、分子間作用力和氫鍵 過度：首先讓我們回憶一下分子間作用力的有關(guān)知識(shí) 閱讀必修2P22科學(xué)視眼 教師誘導(dǎo)：分子間存在著一種把分子聚集在一起的作用力叫做分子間作用力，也叫范徳華力。分子間作用力對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)有怎么樣的影響。 學(xué)生回答：一般來說，對(duì)與組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子量越大分子間作用力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)也越高。 教師誘導(dǎo)：但是有些氫化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的遞變卻與此不完全符合，如：NH3，H2O和HF的沸點(diǎn)就出現(xiàn)反常。 指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)：教材中有些氫鍵形成的條件，氫鍵的定義，氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。 多媒體動(dòng)畫片 氫鍵形成的過程： ①氫鍵形成的條件：半徑小，吸引電子能力強(qiáng)的原子（N，O，F(xiàn)）與H核 ②氫鍵的定義：半徑小、吸引電子能力強(qiáng)的原子與H核之間的靜電吸引作用。氫鍵可看作是一種比較強(qiáng)的分子間作用力。 ③氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：氫鍵使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。 ④投影 氫鍵的表示 如：冰一個(gè)水分子能和周圍4個(gè)水分子從氫鍵相結(jié)合組成一個(gè)正四面體 見圖3-11 教師誘導(dǎo)：在分子晶體中，分子內(nèi)的原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，而相鄰分子通過分子間作用力相互吸引。分子晶體有哪些特性呢？學(xué)生回答 4．分子晶體的物理特性：熔沸點(diǎn)較低、易升華、硬度小。固態(tài)和熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電。 教師誘導(dǎo)：大多數(shù)分子晶體結(jié)構(gòu)有如下特征：如果分子間作用力只是范德華力。以一個(gè)分子為中心，其周圍通?？梢杂袔讉€(gè)緊鄰的分子。如圖3-10的O2，C60，我們把這一特征叫做分子緊密堆積。如果分子間除范德華力外還有其他作用力（如氫鍵），如果分子間存在著氫鍵，分子就不會(huì)采取緊密堆積的方式 學(xué)生討論回答：在冰的晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，形成正四面體。氫鍵不是化學(xué)鍵，比共價(jià)鍵弱得多卻跟共價(jià)鍵一樣具有方向性，而氫鍵的存在迫使四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子的相互吸引，這一排列使冰晶體中空間利用率不高，皆有相當(dāng)大的空隙使得冰的密度減小。 教師誘導(dǎo)，還有一種晶體叫做干冰，它是固體的CO2的晶體。干冰外觀像冰，干冰不是冰。其熔點(diǎn)比冰低的多，易升華。 出示干冰的晶體結(jié)構(gòu)晶胞模型。 教師講解：干冰晶體中CO2分子之間只存在分子間力不存在氫鍵，因此干冰中CO2分子緊密堆積，每個(gè)CO2分子周圍，最近且等距離的CO2分子數(shù)目有幾個(gè)？ 一個(gè)CO2分子處于三個(gè)相互垂直的面的中心，在每個(gè)面上，處于四個(gè)對(duì)角線上各有一個(gè)CO2分子周圍，所以每個(gè)CO2分子周圍最近且等距離的CO2分子數(shù)目是12個(gè)。 投影小結(jié)完成表格 晶體類型 分子晶體 結(jié)構(gòu) 構(gòu)成晶體的粒子 分子 粒子間的相互作用力 分子間作用力 性質(zhì) 硬度 小 熔沸點(diǎn) 較低 導(dǎo)電性 固態(tài)熔融狀態(tài)不導(dǎo)電 溶解性 相似相溶 課堂鞏固練習(xí) 1、下列屬于分子晶體的一組物質(zhì)是 A 、CaO、NO、CO B、 CCl4、H2O2、He C、 CO2、SO2、NaCl D 、CH4、O2、Na2O 2、下列性質(zhì)符合分子晶體的是 A、 熔點(diǎn)1070℃，易熔于水，水溶液能導(dǎo)電 B、 熔點(diǎn)是10.31℃，液體不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電 C、 熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，能導(dǎo)電，密度是0.97g/cm3 D、 熔點(diǎn)，熔化時(shí)能導(dǎo)電，水溶液也能導(dǎo)電 3、下列物質(zhì)的液體中，不存在分子是 A 二氧化硅 B 二氧化硫 C 二氧化碳 D二硫化碳 4、下列說法正確的是 A、離子化合物中可能含有共價(jià)鍵 B、分子晶體中的分子內(nèi)不含有共價(jià)鍵 C、分子晶體中一定有非極性共價(jià)鍵 D、分子晶體中分子一定緊密堆積 5、干冰汽化時(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是 A、分子內(nèi)共價(jià)鍵 B、分子間作用力 C、分子間距離 D、分子間的氫鍵 6、“可燃冰”是深藏在海底的白色晶體，存儲(chǔ)量巨大，是人類未來極具潛在優(yōu)勢(shì)的潔凈能源。在高壓低溫條件下,由水分子形成空間籠狀結(jié)構(gòu)，籠中“關(guān)”甲烷而形成，如某種可燃冰的存在形式為CH45.75H2O。 （1）“可燃冰” CH45.75H2O的分子中，m（CH4）：m（H2O）= （2）若要從“可燃冰”中分離出甲烷，可用下列兩中方法：①在一定溫度下， 使氣體從水合物中分離出來，在一定壓力下， 使氣體從水合物中分離出來。 7、選擇以下物體填寫下列空白 A干冰 B氯化銨 C燒堿 D固體碘 ⑴晶體中存在分子的是 (填寫序號(hào)，下同) ⑵晶體中既有離子鍵又有共價(jià)鍵的是 ⑶熔化時(shí)不需要破壞共價(jià)鍵的是 ⑷常況下能升華的是 8．四氯化硅的分子結(jié)構(gòu)與四氯化碳類似，對(duì)其作出如下推測(cè) ①四氯化硅晶體是分子晶體。②常溫常壓四氯化硅下是液體。③四氯化硅分子是由極性鍵形成的分子。④四氯化硅熔點(diǎn)高于四氯化碳。 其中正確的是 A只有① B只有①② C只有②③ D①②③④ 第二課時(shí) 〖教學(xué)目標(biāo)設(shè)定〗 1、掌握原子晶體的概念，能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。 2、了解金剛石等典型原子晶體的結(jié)構(gòu)特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 〖教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)〗 原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 〖教學(xué)過程設(shè)計(jì)〗 復(fù)習(xí)提問：1、什么是分子晶體？試舉例說明。 2、分子晶體通常具有什么樣的物理性質(zhì)？ 引入新課： 分析下表數(shù)據(jù)，判斷金剛石是否屬于分子晶體 項(xiàng)目/物質(zhì) 干冰 金剛石 熔點(diǎn) 很低 3550℃ 沸點(diǎn) 很低 4827℃ 展示：金剛石晶體 閱讀：P71 ，明確金剛石的晶型與結(jié)構(gòu) 歸納： 1．原子晶體：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 2．構(gòu)成粒子：原子； 3．粒子間的作用：共價(jià)鍵； 展示：金剛石晶體結(jié)構(gòu) 填表： 鍵長 鍵能 鍵角 熔點(diǎn) 硬度 歸納： 4．原子晶體的物理性質(zhì) 熔、沸點(diǎn)_______，硬度________；______________一般的溶劑；_____導(dǎo)電。 思考： （1）原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式，為什么？ （2）為什么金剛石的熔沸點(diǎn)很高、硬度很大？ （3）閱讀：P72 ，討論“學(xué)與問 1 ” 歸納：晶體熔沸點(diǎn)的高低比較 ①對(duì)于分子晶體，一般來說，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)也越高。 ②對(duì)于原子晶體，一般來說，原子間鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。 合作探究： （1）在金剛石晶體中,每個(gè)C與多少個(gè)C成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個(gè)石中,含CC原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？ （2）在金剛石晶體中，C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為多少？ （3）12克金剛—C鍵數(shù)為多少NA？ 比較:CO2與SiO2晶體的物理性質(zhì) 物質(zhì)/項(xiàng)目 熔點(diǎn)℃ 狀態(tài)(室溫) CO2 -56.2 氣態(tài) SiO2 1723 固態(tài) 閱讀：P72 ，明確SiO2的重要用途 推斷：SiO2晶體與CO2晶體性質(zhì)相差很大，SiO2晶體不屬于分子晶體 展示：展示SiO2的晶體結(jié)構(gòu)模型（看書、模型、多媒體課件），分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 引導(dǎo)探究：SiO2和C02的晶體結(jié)構(gòu)不同。在SiO2晶體中，1個(gè)Si原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子；同時(shí)，每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。 閱讀：P72 ，明確常見的原子晶體 5．常見的原子晶體有____________________________等。 6．各類晶體主要特征 類型 比較 分子晶體 原子晶體 構(gòu)成晶體微粒 形成晶體作用力 物理性質(zhì) 熔沸點(diǎn) 硬度 導(dǎo)電性 傳熱性 延展性 溶解性 典型實(shí)例 P4、干冰、硫 金剛石、二氧化硅 閱讀：P72 ，討論“學(xué)與問 2 ” 歸納：判斷晶體類型的依據(jù) （1）看構(gòu)成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用。 對(duì)分子晶體,構(gòu)成晶體的微粒是______________，微粒間的相互作用是_____ ______； 對(duì)于原子晶體，構(gòu)成晶體的微粒是__ _____，微粒間的相互作用是___________鍵。 （2）看物質(zhì)的物理性質(zhì)(如：熔、沸點(diǎn)或硬度)。 一般情況下，不同類晶體熔點(diǎn)高低順序是原子晶體比分子晶體的熔、沸點(diǎn)高得多 〖練習(xí)〗 1、下列的晶體中，化學(xué)鍵種類相同，晶體類型也相同的是 A、SO2與SiO2 B、C02與H2O C、C與HCl D、CCl4與SiC 2、碳化硅SiC的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石 ②晶體硅 ③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是 A、①③② B、②③① C、③①② D、②①③ 3、xx年美國《科學(xué)》雜志報(bào)道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷中不正確的是 A、原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，有很大的硬度 B、原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料 C、原子晶體干冰的硬度大，可用作耐磨材料 D、每摩爾原子晶體干冰中含4molC—O鍵 4、①在SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與 個(gè)O原子結(jié)合， 構(gòu)成 結(jié)構(gòu)，Si位于_____ ________，O 位于________ _____ ②在SiO2晶體中，Si原子與O原子個(gè)數(shù)比為 ③在SiO2晶體中，最小的環(huán)為 個(gè)Si和 個(gè)O組成的 環(huán)。 5、單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石 晶體硅 晶體硼 熔點(diǎn) >3823 1683 2573 沸點(diǎn) 5100 2628 2823 硬度 10 7.0 9.5 ①晶體硼的晶體類型屬于____________晶體，理由是________________。 已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個(gè)等邊三 角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上各有1個(gè)B原子。通過視察圖 形及推算，此晶體體結(jié)構(gòu)單元由________________個(gè)硼原子構(gòu)成。 其中B—B鍵的鍵角為____________。 〖作業(yè)〗 1．下列晶體中不屬于原子晶體的是 （A）干冰 （B）金剛砂 （C）金剛石 （D）水晶 2．在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上，碳原子數(shù)是 （A）2個(gè) （B）3個(gè) （C）4個(gè) （D）6個(gè) 3．下列各物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是 （A）O2、I2、Hg （B）CO2、K、SiO2 （C）Na、K、Rb （D）SiC、NaCl、SO2 4．下列各晶體中任意一個(gè)原子都被相鄰的4個(gè)原子所包圍；以共價(jià)鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu)，并向空間伸展成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的是 （A）甲烷 （B）石墨 （C）晶體硅 （D）水晶 5．在x mol石英晶體中，含有Si-O鍵數(shù)是 （A）x mol （B）2x mol （C）3 x mol （D）4x mol 6．固體熔化時(shí)，必須破壞非極性共價(jià)鍵的是 （A）冰 （B）晶體硅 （C）溴 （D）二氧化硅 7．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個(gè)碳原于都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是 （A）10個(gè) （B）18個(gè) （C）24個(gè) （D）14個(gè) 8．石英玻璃是將純石英在1600℃高溫下熔化，冷卻后形成的玻璃體。關(guān)于石英玻璃的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述中正確的是 （A）石英玻璃屬于原子晶體 （B）石英玻璃耐高溫且能抵抗一切酸的腐蝕 （C）石英玻璃的結(jié)構(gòu)類似于液體 （D）石英玻璃能經(jīng)受高溫劇變且能抗堿的腐蝕 9．已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說法錯(cuò)誤的是 （A）該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固 （B）該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子 （C）該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu) （D）該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 10．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300℃反應(yīng)獲得。 (1)氮化硅晶體屬于__________晶體。 (2)已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子和S原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式__________ (3)現(xiàn)用SiCl4和N2在H2氣氛保護(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________ 11．短周期元素K、Y、Z在周期表中位置關(guān)系如圖： X Y Z （1）x元素的單質(zhì)分子式是_______，若x核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等，x單質(zhì)的摩爾質(zhì)量為_______，單質(zhì)是_______晶體。 （2）z單質(zhì)的晶體類型屬于_______，Z的氫化物和最高價(jià)氧化物的濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。