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2019-2020年高中化學 《揭示物質(zhì)結構的奧秘》教案2 蘇教版選修3 在本課程模塊中，我們將從原子、分子水平上認識物質(zhì)構成的規(guī)律，以微粒之間不同的作用力為線索，側重研究不同類型物質(zhì)的有關性質(zhì)，幫助高中學生進一步豐富物質(zhì)結構的知識，提高分析問題和解決問題的能力。 通過本課程模塊的學習，學生應主要在以下幾個方面得到發(fā)展： 1．從科學家探索物質(zhì)構成奧秘的史實中體會科學探究的過程和方法，增強學習化學的興趣； 2．進一步形成有關物質(zhì)結構的基本觀念，初步認識物質(zhì)的結構與性質(zhì)之間的關系； 3．能從物質(zhì)結構決定性質(zhì)的視角解釋一些化學現(xiàn)象，預測物質(zhì)的有關性質(zhì)； 4．在理論分析和實驗探究過程中學習辯證唯物主義的方法論，逐步形成科學的價值觀。 課時劃分 《物質(zhì)結構與性質(zhì)》…………………………………………………………32+4課時 專題1 揭示物質(zhì)結構的奧秘……………………………………1課時 專題2 原子結構與元素的性質(zhì)…………………………………6+1課時 第一單元 原子核外電子的運動…………………2+1課時 第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律…………………3課時 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)………………………………13+2課時 第一單元 金屬鍵 金屬晶體……………………2課時 第二單元 離子鍵 離子晶體……………………2課時 第三單元 共價鍵 原子晶體……………………4+1課時 第四單元 分子間作用力 分子晶體……………3+1課時 專題4 分子空間結構與物質(zhì)性質(zhì)………………………………7+1課時 第一單元 分子構型與物質(zhì)的性質(zhì)………………3+1課時 第二單元 配合物是如何形成的…………………3課時 專題5 物質(zhì)結構的探索無止境…………………………………1課時 專題1 揭示物質(zhì)結構的奧秘 【課標要求】 1．了解人類探索物質(zhì)結構的歷史與價值，認識在分子等層次研究物質(zhì)的意義。 2．知道物質(zhì)是由微粒構成的，了解研究物質(zhì)結構的基本方法和實驗手段。 3．初步認識物質(zhì)的結構與性質(zhì)之間的關系，知道物質(zhì)結構的研究有助于發(fā)現(xiàn)具有預期性質(zhì)的新物質(zhì)。 【教材內(nèi)容展示】 1.人類探索物質(zhì)結構的歷史：原子學說、原子分子論、元素周期律的發(fā)現(xiàn)、對有機物認識的進展、波粒二象性、量子化學、實驗方法上的改進。 2.研究物質(zhì)結構的意義：揭示物質(zhì)的結構與性能的關系、根據(jù)結構預測物質(zhì)性質(zhì)、合成或分離預期性質(zhì)的新材料、從分子水平探索生命現(xiàn)象、研究結構實現(xiàn)綠色合成，促進社會可持續(xù)發(fā)展。 【教學內(nèi)容選取建議】 1.學生對“探索物質(zhì)結構的歷史與意義”已經(jīng)不很系統(tǒng)的知道一些，加之教材所提及的也很簡略,建議對這部分教學的重點應放在激發(fā)學生學習的興趣上。可適當補充諸如：某些科學家趣事，金剛石的制造影像，以及有關高科技、新材料、先進儀器的課件等。 2.應把專題2第一單元中“人類對原子結構的認識歷史”提上來講。這樣既避免了重復，又使學習“歷史”完整。 3.建議回憶已學過的原子結構的基礎知識，為下一節(jié)的學習做好鋪墊。 專題1 揭示物質(zhì)結構的奧秘學案 【課標要求】 1.了解人類探索物質(zhì)結構的歷史； 2.了解研究物質(zhì)結構的意義； 3.掌握原子結構的基礎知識。 [思考] 1.大千世界中的物質(zhì)是由什么構成的？ 2.如何才能獲得具有優(yōu)異性能的新物質(zhì)？ 一、人類探索物質(zhì)結構的歷史 [閱讀] 教材P(2～3)——人類探索物質(zhì)結構的歷史；P(8～9)——人類對原子結構的認識 [交流與討論] 3.是誰最早提出科學的原子概念？人們通常稱的原子之父又是誰？ 4.原子學說的基本要點是什么？它能否解釋“1體積的氯氣和1體積的氫氣生成2體積的氯化氫”？試分析原子學說缺陷所在。 5.是誰最早提出了分子的概念？原子分子論的基本要點是什么？基本要點是什么？ 6.俄國化學家________________總結出元素周期律：元素的性質(zhì)隨著______的變化而呈現(xiàn)周期性變的化。他排出的第一張元素周期表包含_____種元素。元素周期律從理論上指導了化學元素的發(fā)現(xiàn)和應用。 7.19世紀中葉以后，對有機物認識有何進展？ 8.物理學上的那些重大發(fā)現(xiàn)提供了分析原子結構和分子結構的理論基礎？ 9.研究原子、分子和晶體結構的實驗方法有何發(fā)展？ 10.人類對原子結構的認識，每前進一步都是建立在_______的基礎上的，最有影響的兩位物理學家是________和_________，前者是通過________________實驗提出原子結構的有核模型，后者研究了______________后，大膽地引入量子論觀點，提出了新的原子結構模型。 11.原子結構模型的演變歷史說明了什么科學道理？ 一、人類探索物質(zhì)結構的歷史 2、原子分子論 阿伏加德羅 3、元素周期律（表） 門捷列夫 4、對有機物認識的進展 碳原子的四價 碳原子成鍵的立體構型 分子中價鍵的飽和性 有機合成可“按圖索驥” 5、物理學上的重大發(fā)現(xiàn) 電子 氫原子光譜 元素的放射性 微粒的波粒二象性（量子力學） 6、實驗方法上的改進 紅外光譜 電子顯微 原子吸收光譜 X射線衍射 玻爾研究氫原子光譜時，引入量子論觀點，提出了新的量子觀原子結構模型 盧瑟福根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，提出了帶核的“行星繞太陽運轉”的原子結構模型 古希臘德謨克里特等哲學家的原子論思想 道爾頓最早提出科學的原子學說 湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，提出了“葡萄干面包式”的原子結構模型 原子的量子力學模型 1、人類探索原子結構的歷史 [觀看] 金剛石的制造影像，C60和碳納米管的結構和應用、部分新型材料、DNA結構等課件。 [閱讀] 教材P(4～6) [思考、交流、討論] 1.碳的四種同素異形體在性質(zhì)和用途上有極大差異的原因是什么？ 2.教材P(5)“交流與討論” 3.教材P(6)“交流與討論” 4.試總結研究物質(zhì)結構的意義。 二、研究物質(zhì)結構的意義 2、根據(jù)結構預測物質(zhì)性質(zhì) 3、合成或分離預期性質(zhì)的新材料 4、從分子水平探索生命現(xiàn)象 5、研究結構實現(xiàn)綠色合成，促進社會可持續(xù)發(fā)展 如 1、結構決定性質(zhì)、性質(zhì)體現(xiàn)結構 金剛石 石墨 C60 碳納米管 結構不同，性質(zhì)不同 碳的四種同素異形體 2. n A m Z p 中各字母所代表的意義是什么？ +| +| [思考] 1.在《必修1》中學過原子結構的初步知識，你能否較為具體的說一說原子的組成及各部分的特征？存在那些等量關系？ 3.元素、核素、同位素三者有何異同？ 三、原子結構的基礎知識 電子特征 核外電子 原子核 1、原子 中子 質(zhì)子 組成 ③是元素分類本質(zhì)依據(jù) ①質(zhì)量數(shù)約為1，帶1個單位正電荷 ②質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù) ①質(zhì)量數(shù)為1，不帶電 ②中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)（N=A-Z） ③同種元素，中子數(shù)不同則形成同位素 特征 ① 位于原子中心，體積小，質(zhì)量比重大——由于電子質(zhì)量小，原子的質(zhì)量主要集中在核上 ② 化學變化中核不變 ① 體積小，質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的1/1836，帶1個單位負電荷，負電荷數(shù)=核所帶正電核數(shù)，故原子不顯電性 ② 核外電子數(shù)=核電核數(shù)=原子序數(shù) ③ 主族元素的化學性質(zhì)主要決定于最外層電子數(shù) 位置：在原子核外分層排布 2、重要關系式： 核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù) 質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N） 離子電荷=質(zhì)子數(shù)-核外電子數(shù) 質(zhì)子數(shù)（Z）=陽離子的核外電子數(shù)+陽離子的電荷數(shù) 質(zhì)子數(shù)（Z）=陰離子的核外電子數(shù)-陰離子的電荷數(shù) 質(zhì)量數(shù)（A）≈該同位素的相對原子質(zhì)量 3、 三素”比較： 元素——具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱。元素的種類由質(zhì)子數(shù)決定，與中子數(shù)、電子數(shù)無關。如：11H、12H+、T、D2 是氫元素的四種不同粒子。 核素——具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。核素即原子，其種類由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定。絕大多數(shù)元素都存在不同種核素，但有些元素只有一種核素。 同位素——質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)（或質(zhì)量數(shù)）不同的原子的互稱。 ① 常見同位素舉例 氕（11H）、氘（重氫，D或12H）、氚（超重氫，T或31H）,12C、13C、14C，16O、17O、18O，3517Cl、3717Cl，23492U、23592U、23892U。 ② 同位素是同種元素的不同原子，不同元素的原子不是同位素。 ③ 同位素的物理性質(zhì)不同，但它們的化學性質(zhì)幾乎完全相同。 ④ 同位素的不同原子構成的單質(zhì)是化學性質(zhì)幾乎相同的不同單質(zhì)。 ⑤ 同位素構成的化合物是不同的化合物，如H2O、D2O、T2O，其物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)幾乎相同。 ⑥ 天然穩(wěn)定存在的同位素，無論游離態(tài)還是化合態(tài)，各同位素所占的原子分數(shù)一般不變。 ⑦ 元素的相對原子質(zhì)量是這種元素的各同位素的原子質(zhì)量的平均值。 ⑧ 如果用各同位素的質(zhì)量數(shù)代替相對原子質(zhì)量進行以上計算，則得到元素的近似相對原子質(zhì)量。 ⑨ 同位素的應用較廣，可以利用12H、31H制造氫彈，利用23592U制造原子彈和作核反應堆的燃料，利用放射性同位素給金屬制品探傷、抑制馬鈴薯和洋蔥等發(fā)芽，延長貯存保鮮期。在醫(yī)療方面，可以利用某些同位素放射出的射線治療腫瘤等。 [練習] 1.在物質(zhì)結構研究的歷史上，首先提出原子始一個實心球體的是（ ） A. 湯姆生 B. 盧瑟福 C. 道爾頓 D. 玻爾 2.在1911年前后，物理學家盧瑟福把一束高速運動的α粒子（質(zhì)量數(shù)為4的帶2個單位正電荷的氦原子核），射向一片極薄的金箔。他驚奇的發(fā)現(xiàn)，過去一直認為原子是“實心球”，而由這種“實心球”緊密排列成的金箔，竟為大多數(shù)α粒子暢通無阻得通過，就像金箔不在那兒似的，但也有極少數(shù)的α粒子發(fā)生偏轉，或筆直的彈回。根據(jù)上述實驗現(xiàn)象能的出關于金箔中Au原子結構的一些結論，試寫出其中的三點： A __________________________________________; B___________________________________________; C___________________________________________。 3. 13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于測定蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的空間結構，Kuit WU Thrich等人為此獲得xx年諾貝爾化學獎。下面有關13C、15N敘述正確的是（ ） A. 13C與15N有相同的中子數(shù) B. 13C與C60互為同素異形體 C. 15N與14N互為同位素 D. 15N的核外電子數(shù)與中子數(shù)相同 4. 已知氧元素有三種穩(wěn)定同位素：168O、178O、188O，氧氣中存在幾種氧分子？它們的近似相對分子質(zhì)量有幾種？ 5. 有關元素周期表的敘述正確的是（ ） A.元素周期表是由蘇聯(lián)化學家門捷列夫初繪 B.門捷列夫是在夢中想到周期表 C.最初的元素周期表是按原子內(nèi)質(zhì)子數(shù)由少到多排的 D.初排元素周期表時共有元素92種 1．道爾頓不是那種天資卓著的人，但他勤奮、刻苦、百折不撓。以他做氣象觀測記錄為例，從21歲直到他臨終的前一天，他從未停過氣象紀錄。在他生命的最后一天，他仍頑強的記下了那天的氣壓和溫度數(shù)據(jù)，在“微雨”兩字的旁邊，是一大滴的墨跡，說明此時的他實際上已經(jīng)很難控制自己的行動了。 2．門捷列夫1834年生于俄國的西伯利亞西部的一個小城鎮(zhèn)——托波爾斯克。父親是個懂得教育規(guī)律的中學校長，母親是個剛強能干的婦女，有一個良好的家庭環(huán)境，從小對事物有廣泛的興趣和驚人的探索精神。 當他十三歲的時候，父親病故了，母親擔負起繁重的撫養(yǎng)十七個孩子的任務。1849年中學畢業(yè)后，母親千里迢迢送他去莫斯科上大學，但未能如愿，費盡周折，1850年才考取了彼得堡師范學院的物理系。1855年門捷列夫以優(yōu)異的成績完成了學業(yè)，次年獲得“物理和化學碩士”學位。1859年到德國海得爾堡深造，受到德國的化學家羅的特、本生和物理學家基爾霍夫的教導，學到大量化學和物理學知識。1865年獲得博士學位，1867年懷著報效祖國的意愿回到了彼得堡大學，成為彼得堡大學最年輕的教授。在這里他一直工作到1890年辭職，1907年1月20日因心肌梗塞與世長辭了。 [課外閱讀]