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2019-2020年高中化學《分子晶體與原子晶體》教案3 新人教版選修3 [復習]分子晶體的有關內容。 [過渡]下面我們學習微觀空間里沒有分子的晶體—原子晶體。 [板書] 二、原子晶體 [講解]有的晶體的微觀空間里沒有分子，原子晶體就是其中之一。在原子晶體里，所有原子都以共價鍵相互結合，整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結構，是一個“巨分子”，又稱共價晶體。 [板書]1、原子晶體：原子都以共價鍵相結合，是三維的共價鍵網(wǎng)狀結構。 [投影]圖3-14金剛石的多面體外型、晶體結構、晶胞示意圖： [講解]金剛石是典型的原子晶體。天然金剛石的單一晶體經(jīng)常呈現(xiàn)規(guī)則多面體的外形，在金剛石晶體中，每個碳原子以四個共價單鍵對稱地與相鄰的4個碳原子結合，C--C--C夾角為10928′，即金剛石中的碳取sp3雜化軌道形成共價鍵。 [板書]2、金剛石結構：正四面體網(wǎng)狀空間結構，C--C--C夾角為10928′，sp3雜化。 [設問]金剛石的物理性質與C--C共價鍵參數(shù)有什么關系？ [講解]金剛石里的C--C共價鍵的鍵長(154 pm)很短，鍵能(347．7kJ／mo1)很大，這一結構使金剛石在所有已知晶體中硬度最大，而且熔點(>3 550℃)也很高。高硬度、高熔點是原子晶體的特性。 [板書]特點：硬度最大、熔點高。 [講述] 自然界里有許多礦物和巖石，化學式都是Si02，也是典型的原子晶體。SiO2具有許多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維的原料。 [板書]3、SiO2原子晶體：制水泥、玻璃、寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維等。 [投影]以二氧化硅為原料的高科技產(chǎn)品： [講述]常見的原子晶體。 [板書]4、(1)某些非金屬單質，如硼(B)、硅(Si)和鍺(Ge)等； (2)某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC，俗稱金剛砂)、氮化硼(BN)等；(3)某些氧化物，如氧化鋁(A12O3)等。 [探究思考]1、怎樣從原子結構的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降? 2．“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對嗎?為什么? [自學1]資料卡片—某些原子的熔點和硬度 “硬度是衡量固體軟硬程度的指標。硬度有不同的標度，最普通的硬度標度是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻劃時出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。全剛石不能被任何天然礦物刻劃出封痕，因而是最硬的。以金剛石的硬度為10，以另9種天然礦物為代表，可將摩氏硬度分為十度， 原子晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 氧化鋁 石英 硅 鍺 熔點／℃ 3900 3000 2 700 2030 1710 1410 1211 硬度 10 9．5 9．5 9 7 6．5 6．0 [自學2]科學視野—金剛石 經(jīng)過琢磨的金剛石稱為鉆石，透光度高，純凈的金剛石無色透明，含雜質則呈藍、黃、棕、綠、黑等色。習慣上鉆石的質量按克拉計算(1克拉等于200mg)，超過lo克拉就被視為珍品，至今最大的金剛石是“非洲之星”，發(fā)現(xiàn)于1906年，質量為3 025克拉。我國發(fā)現(xiàn)的最大金剛石是281.25克拉的“金雞鉆”(發(fā)現(xiàn)于1937年)，被日本侵略者掠去，至今下落不明。 …… [例題] 1996年諾貝化學獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻的三位科學家。C60分子是形如球 狀的多面體（如下圖所示）， 該結構的建立基于以下考慮： ①C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵； ②C60分子只含有五邊形和六邊形； ③多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關系，遵循歐拉定理：頂點數(shù)+面數(shù)－棱邊數(shù)=2 據(jù)上所述,可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形，C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。 請回答下列問題： （1）固體C60與金剛石相比較，熔點較高者應是________，理由是：_____________。 （2）試估計C60跟F2在一定條件下，能否發(fā)生反應生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_________________，并簡述其理由：______________。 （3）通過計算,確定C60分子所含單鍵數(shù)。C60分子所含單鍵數(shù)為____________。 （4）C70分子也已制得，它的分子結構模型可以與C60同樣考慮而推知。通過計算確定 C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。 C70分子中所含五邊形數(shù)為____________，六邊形數(shù)為_________。 解答:（1）金剛石；金剛石屬原子晶體，而固體C60不是，故金剛石熔點較高。 （2）可能； 因C60分子含30個雙鍵，與極活潑的F2發(fā)生加成反應即可生成C60F60 （只要指出“C60含30個雙鍵”即可） （3）依題意，C60分子形成的化學鍵數(shù)為：1/2(360)=90 ,也可由歐拉定理計算鍵數(shù)(即棱邊數(shù))：60+(12+20)－2=90 C60分子中單鍵為：90－30=60 [答“230（雙鍵數(shù)）=60即可] （4）設C70分子中五邊形數(shù)為x，六邊形數(shù)為y。依題意可得方程組： 解得：五邊形數(shù)x=12，六邊形數(shù)y=25 [課堂練習] 1.證明金剛石和石墨都是由碳元素組成的方法是 A. 觀察外表 B. 測定密度 C. 在純氧中燃燒，檢驗燃燒產(chǎn)物 D. 測量硬度 2. 石墨與金剛石的物理性質有很大差異的原因是 A. 顏色不同 B. 內部碳原子排列不同 C. 物質組成不同 D. 化學性質不同 3. 下列物質中硬度最大的是 A. 玻璃 B. 巖石 C. 石墨 D. 金剛石 4. 1985年科學家發(fā)現(xiàn)了一種組成為 的物質，下列說法正確的是 A. 它的1個分子中含有60個原子 B. 它是一種新型化合物 C. 它是一種共價化合物 D. 它是一種單質 5．已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為 C（石墨）+O2（g） = CO2（g） △H = -393.51kJmol-1 C（金剛石）+O2（g） = CO2（g） △H = -395.41kJmol-1 據(jù)此推斷，下列說法正確的是 A．由石墨制備金剛石是吸熱反應，等質量時，石墨的能量比金剛石的低 B．由石墨制備金剛石是吸熱反應，等質量時，石墨的能量比金剛石的高 C．由石墨制備金剛石是放熱反應，等質量時，石墨的能量比金剛石的低 D．由石墨制備金剛石是放熱反應，等質量時，石墨的能量比金剛石的高 6. 金剛石可以裝在鉆探機的鉆頭上，是由于____________。石墨可做鉛筆芯是由于____________；可做潤滑劑，是由于____________；可做電極，是由于____________?；钚蕴靠勺鞣蓝久婢叩臑V毒劑，是由于____________。 7．最近中國科技大學陳乾旺教授領導的研究組以二氧化碳和金屬鈉作原料，在440 ℃ 和800 大氣壓的條件下，成功合成了金剛石，同時生成氧化鈉，首次實現(xiàn)了從二氧化碳到金剛石的逆轉變。該反應的化學方程式是 ，反應類型是 。 參考答案: 1、C 2、B 3、D 4、AD 5、A 6、硬度大；硬度小，硬度小（質軟），潤滑性，能導電；吸附性 7、置換反應 [小結]略。 [作業(yè)]P57 2、3、5、6 [板書計劃] 二、原子晶體 1、原子晶體：原子都以共價鍵相結合，是三維的共價鍵網(wǎng)狀結構。 2、金剛石結構：正四面體網(wǎng)狀空間結構，C--C--C夾角為10928′，sp3雜化。 特點：硬度最大、熔點高。 3、SiO2原子晶體：制水泥、玻璃、寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維等。 4、(1)某些非金屬單質，如硼(B)、硅(Si)和鍺(Ge)等； (2)某些非金屬化合物，如碳 化硅(SiC，俗稱金剛砂)、氮化硼(BN)等；(3)某些氧化物，如氧化鋁(A12O3)等。