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2019版高中化學(xué)上學(xué)期《分子晶體與原子晶體》教學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 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.知道一些常見的屬于分子晶體的物質(zhì)類別。 4.掌握原子晶體的概念，能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。 5.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。 過程與方法 情感、態(tài)度 與價(jià)值觀 學(xué)習(xí) 重點(diǎn) 掌握分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)特點(diǎn),原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 學(xué)習(xí) 難點(diǎn) 從三維空間結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)晶胞的組成結(jié)構(gòu),原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 環(huán)節(jié)一、復(fù)習(xí)引入 【復(fù)習(xí)提問】:必修2我們學(xué)過離子鍵,離子化合物包括哪些呢? 學(xué)生回答:大部分鹽、強(qiáng)堿、金屬氧化物等.這些物質(zhì)為固態(tài)時(shí)就是離子晶體。 【引入新課】展示實(shí)物：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 回顧 復(fù)習(xí) 討論 環(huán)節(jié)二、分子晶體 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：（1）所有非金屬氫化物，（2）部分非金屬單質(zhì)，（3）部分非金屬氧化物，（4）幾乎所有的酸，（5）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2 P22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，其周圍通常可以有幾個(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 思考與交流 環(huán)節(jié)三、原子晶體 [二.原子晶體 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(jià)鍵相互結(jié)合，整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)“巨分子”，又稱共價(jià)晶體。 1、原子晶體：原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合，是三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 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(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子結(jié)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(jià)鍵。 2、金剛石結(jié)構(gòu)：正四面體網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，C--C--C夾角為10928′，sp3雜化。 金剛石里的C--C共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)(154 pm)很短，鍵能(347．7kJ／mo1)很大，這一結(jié)構(gòu)使金剛石在所有已知晶體中硬度最大，而且熔點(diǎn)(>3 550℃)也很高。高硬度、高熔點(diǎn)是原子晶體的特性。特點(diǎn)：硬度最大、熔點(diǎn)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(dǎo)纖維等。 自然界里有許多礦物和巖石，化學(xué)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(dǎo)纖維的原料。 4、（1）某些單質(zhì)，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，如二氧化硅(SiO2)等。 總結(jié)：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(zhǎng)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。 [方法導(dǎo)引] 1.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 ________晶體>_______晶體。原子晶體比分子晶體的熔、沸點(diǎn)高得多 （3）依據(jù)物質(zhì)的分類判斷 金屬氧化物（如K2O、Na2O2等），強(qiáng)堿（如NaCl、KOH等）和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)（除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（除SiO2外）、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物（除有機(jī)鹽外）是分子晶體。常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼等；常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)（除汞外）與合金都是金屬晶體。 2．晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律： （1）不同晶體類型的物質(zhì)：原子晶體>分子晶體 。 （2）同一晶體類型的物質(zhì)，需比較晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)粒子間作用力，作用力越大，熔沸點(diǎn)越高。 原子晶體：要比較共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，一般地說，原子半徑越小，形成共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，其晶體熔沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。 分子晶體：組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高，如熔沸點(diǎn)：O2>N2, HI>HBr>HCl。組成結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，分子的極性越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如熔沸點(diǎn)：CO>N2。 由上述可知，同類晶體熔沸點(diǎn)比較思路為： 原子晶體→共價(jià)鍵鍵能→鍵長(zhǎng)→原子半徑 分子晶體→分子間作用力→相對(duì)分子質(zhì)量 聽講理解 閱讀 歸納總結(jié) 判斷 本堂小結(jié)： 當(dāng)堂檢測(cè)、 布置作業(yè) 板 書 設(shè) 計(jì)