【优质文档】高中化学选修三《第三章--晶体结构与性质》全套教案课件.pdf
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1、学习必备欢迎下载 第三章晶体结构与性质 第一节晶体常识 第一课时 教学目标设定: 1、通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。 2、学会分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方法,提高发现问题、分析问题和解 决问题的能力。 3、了解区别晶体与非晶体的方法,认识化学的实用价值,增强学习化学的兴趣。 教学重难点: 1、晶体与非晶体的区别 2、晶体的特征 教学方法建议:探究法 教学过程设计: 新课引入 :前面我们讨论过原子结构、分子结构,对于化学键的形成也有了初步 的了解,同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物 质在不同温度和压强下,物质主要分为三态:气态、液态和固态,下面我们观察 一
2、些固态物质的图片。 投影:1、蜡状白磷;2、黄色的硫磺;3、紫黑色的碘;4、高锰酸钾 讲述:像上面这一类固体,有着自己有序的排列,我们把它们称为晶体;而像玻 璃这一类固体,本身原子排列杂乱无章,称它为非晶体,今天我们的课题就是一 起来探究晶体与非晶体的有关知识。 板书:一、晶体与非晶体 板书:1、晶体与非晶体的本质差异 提问:在初中化学中,大家已学过晶体与非晶体,你知道它们之间有没有差异? 回答:学生:晶体有固定熔点,而非晶体无固定熔点。 讲解:晶体有固定熔点, 而非晶体无固定熔点, 这只是晶体与非晶体的表观现象, 那么他们在本质上有哪些差异呢? 投影 晶体与非晶体的本质差异 自范性微观结构
3、晶体有原子在三维空间里呈周期性有序排列 学习必备欢迎下载 非晶体没有原子排列相对无序 板书:自范性:晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。 解释:所谓自范性即 “ 自发” 进行,但这里得注意, “ 自发” 过程的实现仍需一定的 条件。 例如:水能自发地从高处流向低处,但不打开拦截水流的闸门,水库里的水不能 下泻。 板书:注意:自范性需要一定的条件, 其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。 投影:通过影片播放出,同样是熔融态的二氧化硅,快速的冷却得到玛瑙,而缓 慢冷却得到水晶过程。 设问:那么得到晶体的途径,除了用上述的冷却的方法,还有没有其它途径呢? 你能列举哪些? 板书:2、晶体形成的一段途径
4、: (1)熔融态物质凝固; (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华); (3)溶质从溶液中析出。 投影图片 : 1、从熔融态结晶出来的硫晶体; 2、凝华得到的碘晶体; 3、从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。 探究实验 :完成教材实验 3-1,请同学们认真观察,并提问同学观察到什么现象。 回答:首先碘升华,然后在表面皿下面出现碘的固体。 讲解:事实上,这里提到的固体就是凝华得到的碘晶体。 过渡:许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的,但我们可以借助于显微镜观察, 这也证 明固体粉末仍是晶体,只不过晶粒太小了! 投影:晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅的示意图 提问:小组讨论,通过比较,可以得出什么样结
5、论。 回答:晶体的原子排列有序,而非晶体则不是。 讲述: 从本质上来说,晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里所呈的现周期性。 讲述:通过前面对晶体与非晶体的讨论,现在我们来总结一下, 晶体有哪些特点: 学习必备欢迎下载 板书:3、晶体的特点: (1)有固定的几何外形; (2)有固定的熔点; (3)有各向异性。 解析:对于同一幅图案来说 ,从不同的方向审视 ,也会产生不同的感受 ,那么对于晶 体来说 ,许多物理性质:如硬度、导热性、光学性质等,因研究角度不同而产生差 异,即为各向异性。 例如:蓝晶石( Al2O3 SiO2)在不同方向上的硬度不同;石墨在与层垂直的方向上 的导电率与层平行的方向上
6、的导电率110 4。 小结:可以根据晶体特点区别某一固体属于晶体还是非晶体。然而,得出区别晶 体与非晶体最可靠的方法是利用x-射线衍射实验。 提问:通过这节课的学习,现在请你用一句话来定义晶体,应该怎么说? 回答:学生 1、内部原子有规律的排列的物质; 学生 2、内部原子有规律的排列,且外观为多面体的固体物质。 板书:4、晶体的定义: 质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的,具有整齐外型,以多 面体出 现的固体物质。 练习: 1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是: A、 晶体一定比非晶体的熔点高 B、 晶体有自范性但排列无序 C、 非晶体无自范性而且排列无序 D、 固体 SiO2一定
7、是晶体 2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是: A、 熔沸点 B、 硬度 C、 颜色 D、 x-射线衍射实验 3、在我们的生活中遇到许多固体,通过今天这节课的学习,我们知道固体可以分 为晶体与非晶体。请你举出常见的晶体与非晶体的实例。 答案:1、C;2、D;3、晶体:玛瑙、水晶、硫晶体等等;非晶体玻璃、水泥等等。 学习必备欢迎下载 4、下列不属于晶体的特点是: A、 一定有固定的几何外形 B、 一定有各向异性 C、 一定有固定的熔点 D、 一定是无色透明的固体 5、下列过程可以得到晶体的有: A、 对 NaCl 饱和溶液降温,所得到的固体 B、 气态 H2O 冷却为液态,然后再冷却成的固态
8、C、 熔融的 KNO3冷却后所得的固体 D、 将液态的玻璃冷却成所得到的固体 6、晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3 SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如 石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率110 4。晶体的各向 异性主要表现在是: 硬度导热性导电性光学性质 A、B、C、D、 7、一些不法商人制造假宝石来牟取暴利,你能否根据晶体物理性质的各向异性的 特点,列举出一些可能有效鉴别假宝石的方法? 第二课时 一、晶胞 定义:晶体结构中的基本单元叫晶胞 二、晶胞中原子个数的计算方法: 位于晶胞顶点的微粒,实际提供给晶胞的只有1/8; 位于晶胞棱边的微粒,实际提供给晶胞的只有1
9、/4; 位于晶胞面心的微粒,实际提供给晶胞的只有1/2; 位于晶胞中心的微粒,实际提供给晶胞的只有1。 练习: 1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞 (如 图 2-8 所示),可推知:甲晶体中A 学习必备欢迎下载 与 B 的离子个数比为;乙晶体的化学式为;丙晶体的化学式为_;丁晶体的 化学式为 _。 2、钙-钛矿晶胞结构如图2-9 所示。观察钙 -钛矿晶胞结构,求该晶体中,钙、钛、 氧的微粒个数比为多少? 3、 晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十 面体,其中含有 20 个等边三角形的面和一定数目的顶 角,每个顶角各有一个硼原子。 如图 2-10所示,回答: (1) 键角_;(2) 晶体硼中
10、的硼原子数 _个; BB 键_条? 4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体 石墨,如图 2-11 所示。它是层状结构, 层与层之间依靠作用力相结合。 每层内部碳原 子与碳原子之间靠作用力相结合, 其键角。分 析图中每个六边形含有个碳原子。 教学反思: 本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习, 对于学生的学习有一定的理论基础。本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为 出发点来过渡到本堂课的主题晶体和非晶体。而晶体和非晶体的学习是以各 自的自范性和微观结构比较为切入点,进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的 常见性质和区分晶体的方法。 第二节分子晶体与原子晶体 第一课时分子
11、晶体 教学目标设定: 1、使学生了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。 学习必备欢迎下载 2、使学生了解晶体类型与性质的关系。 3、使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响。 4、知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。 5、使学生主动参与科学探究,体验研究过程,激发他们的学习兴趣。 教学重点难点: 重点掌握分子晶体的结构特点和性质特点 难点是氢键的方向性和氢键对物体物理性质的影响 从三维空间结构认识晶胞的组成结构 教学方法建议: 运用模型和类比方法诱导分析归纳 教学过程设计: 复问:什么是离子晶体?哪几类物质属于离子晶体? (离子化合物为固态时均属于离子晶体,如
12、大部分盐、碱、金属氧化物属于离子晶 体) 投影 晶体类型离子晶体 结构 构成晶体的类型 粒子间的相互作用力 性质 硬度 熔沸点 导电性 溶解性 展示实物:冰、干冰、碘晶体 教师诱导:这些物质属于离子晶体吗?构成它们的基本粒子是什么?这些粒子间通 过什么作用结合而成的? 学生分组讨论回答 板书 :分子通过分子间作用力形成分子晶体 一、分子晶体 1、定义:含分子的晶体称为分子晶体 学习必备欢迎下载 也就是说:分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体 看图 3-9,如:碘晶体中只含有I2分子,就属于分子晶体问:还有哪些属于分子 晶体? 2、较典型的分子晶体有非金属氢化物,部分非金属单质,部分非金
13、属氧化物,几 乎所有的酸,绝大多数有机物的晶体。 3、分子间作用力和氢键 过度:首先让我们回忆一下分子间作用力的有关知识 阅读必修 2 P22科学视眼 教师诱导:分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力,也 叫范徳华力。分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响。 学生回答:一般来说,对与组成和结构相似的物质,相对分子量越大分子间作用 力越大,物质的熔沸点也越高。 教师诱导:但是有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不完全符合,如:NH3, H2O 和 HF 的沸点就出现反常。 指导学生自学:教材中有些氢键形成的条件,氢键的定义,氢键对物质物理性质 的影响。 多媒体动画片 氢键形成的过
14、程: 氢键形成的条件:半径小,吸引电子能力强的原子(N,O,F)与 H 核 氢键的定义:半径小、吸引电子能力强的原子与H 核之间的静电吸引作用。氢 键可看作是一种比较强的分子间作用力。 氢键对物质性质的影响:氢键使物质的熔沸点升高。 投影 氢键的表示如:冰一个水分子能和周围4 个水分子从氢键相结合组成一 个正四面体见图 3-11 教师诱导:在分子晶体中,分子内的原子以共价键相结合,而相邻分子通过分子 间作用力相互吸引。分子晶体有哪些特性呢?学生回答 4分子晶体的物理特性:熔沸点较低、易升华、硬度小。固态和熔融状态下都不 导电。 教师诱导:大多数分子晶体结构有如下特征:如果分子间作用力只是范德华
15、力。 学习必备欢迎下载 以一个分子为中心,其周围通常可以有几个紧邻的分子。如图3-10 的 O2,C60, 我们把这一特征叫做分子紧密堆积。如果分子间除范德华力外还有其他作用力(如 氢键) ,如果分子间存在着氢键,分子就不会采取紧密堆积的方式 学生讨论回答:在冰的晶体中,每个水分子周围只有4 个紧邻的水分子,形成正 四面体。氢键不是化学键,比共价键弱得多却跟共价键一样具有方向性,而氢键 的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4 个相邻水分子的相互 吸引,这一排列使冰晶体中空间利用率不高,皆有相当大的空隙使得冰的密度减 小。 教师诱导,还有一种晶体叫做干冰,它是固体的CO2的晶体。干
16、冰外观像冰,干 冰不是冰。其熔点比冰低的多,易升华。 出示干冰的晶体结构晶胞模型。 教师讲解:干冰晶体中 CO2分子之间只存在分子间力不存在氢键,因此干冰中 CO2 分子紧密堆积,每个CO2分子周围,最近且等距离的CO2 分子数目有几个? 一个 CO2分子处于三个相互垂直的面的中心,在每个面上,处于四个对角线上各 有一个 CO2分子周围,所以每个 CO2分子周围最近且等距离的CO2分子数目是 12 个。 投影小结完成表格 晶体类型分子晶体 结构 构成晶体的粒子分子 粒子间的相互作用力分子间作用力 性质 硬度小 熔沸点较低 导电性固态熔融状态不导电 溶解性相似相溶 课堂巩固练习 1、下列属于分子
17、晶体的一组物质是 A 、CaO、NO、CO B、 CCl4、H2O2、He 学习必备欢迎下载 C、 CO2、SO2、NaCl D 、CH4、O2、Na2O 2、下列性质符合分子晶体的是 A、 熔点 1070,易熔于水,水溶液能导电 B、 熔点是 10.31,液体不导电,水溶液能导电 C、 熔点 97.81,质软,能导电,密度是0.97g/cm 3 D、 熔点,熔化时能导电,水溶液也能导电 3、下列物质的液体中,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、下列说法正确的是 A、离子化合物中可能含有共价键 B、分子晶体中的分子内不含有共价键 C、分子晶体中一定有非极性共价键
18、 D、分子晶体中分子一定紧密堆积 5、干冰汽化时,下列所述内容发生变化的是 A、分子内共价键B、分子间作用力 C、分子间距离D、分子间的氢键 6、“ 可燃冰 ” 是深藏在海底的白色晶体,存储量巨大,是人类未来极具潜在优势的 洁净能源。在高压低温条件下,由水分子形成空间笼状结构,笼中“ 关” 甲烷而形成, 如某种可燃冰的存在形式为CH4 5.75H2O。 (1)“ 可燃冰 ” CH4 5.75H2O 的分子中, m(CH4) :m(H2O)= (2) 若要从 “ 可燃冰 ” 中分离出甲烷,可用下列两中方法:在一定温度下,使 气体从水合物中分离出来,在一定压力下,使气体从水合物中分离出来。 7、选
19、择以下物体填写下列空白 A 干冰B 氯化铵C 烧碱D 固体碘 晶体中存在分子的是(填写序号,下同 ) 晶体中既有离子键又有共价键的是 熔化时不需要破坏共价键的是 常况下能升华的是 8四氯化硅的分子结构与四氯化碳类似,对其作出如下推测 四氯化硅晶体是分子晶体。常温常压四氯化硅下是液体。四氯化硅分子是 由极性键形成的分子。 四氯化硅熔点高于四氯化碳。 其中正确的是 学习必备欢迎下载 A 只有B 只有C 只有D 第二课时 教学目标设定 1、掌握原子晶体的概念,能够区分原子晶体和分子晶体。 2、了解金刚石等典型原子晶体的结构特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体 的结构与性质的关系。 教学难点重点 原
20、子晶体的结构与性质的关系 教学过程设计 复习提问: 1、什么是分子晶体?试举例说明。 2、分子晶体通常具有什么样的物理性质? 引入新课: 分析下表数据,判断金刚石是否属于分子晶体 项目/物质干冰金刚石 熔点很低3550 沸点很低4827 展示:金刚石晶体 阅读: P68 ,明确金刚石的晶型与结构 归纳: 1原子晶体:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 2构成粒子:原子; 3粒子间的作用:共价键; 展示:金刚石晶体结构 填表: 键长键能键角熔点硬度 归纳: 4原子晶体的物理性质 熔、沸点 _,硬度 _;_ 一般的溶剂; _导电。 思考: 学习必备欢迎下载 (1)原子晶体的化学式
21、是否可以代表其分子式,为什么? (2)为什么金刚石的熔沸点很高、硬度很大? (3)阅读: P69 ,讨论 “ 学与问 1 ” 归纳:晶体熔沸点的高低比较 对于分子晶体,一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大, 分子间作用力越大,物质的熔沸点也越高。 对于原子晶体,一般来说,原子间键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质 的熔沸点越高,硬度越大。 合作探究: (1)在金刚石晶体中 ,每个 C 与多少个 C 成键?形成怎样的空间结构?最小碳环 由多少个石中 ,含 CC 原子组成?它们是否在同一平面内? (2)在金刚石晶体中, C 原子个数与 CC 键数之比为多少? (3)12 克金刚
22、C 键数为多少 NA? 比较:CO2与 SiO2晶体的物理性质 物质/项目熔点状态(室温) CO2-56.2 气态 SiO21723 固态 阅读: P68 -69,明确 SiO2的重要用途 推断: SiO2晶体与 CO2晶体性质相差很大, SiO2晶体不属于分子晶体 展示:展示 SiO2的晶体结构模型(看书、模型、多媒体课件),分析其结构特点。 引导探究: SiO2和 C02的晶体结构不同。在SiO2晶体中, 1 个 Si 原子和 4 个 O 原 子形成 4 个共价键,每个 Si 原子周围结合 4 个 O 原子;同时,每个 O 原子跟 2 个 Si 原子相结合。实际上, SiO2晶体是由 Si
23、 原子和 O 原子按 1:2 的比例所组成的 立体网状的晶体。 阅读: P72 ,明确常见的原子晶体 学习必备欢迎下载 5常见的原子晶体有 _ 等。 6各类晶体主要特征 类型 比较 分子晶体原子晶体 构成晶体微粒 形成晶体作用 力 物 理 性 质 熔沸点 硬度 导电性 传热性 延展性 溶解性 典型实例P4、干冰、硫金刚石、二氧化硅 阅读: P69 ,讨论 “ 学与问 2 ” 归纳:判断晶体类型的依据 (1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。 对分子晶体 ,构成晶体的微粒是 _ ,微粒间的相互作用是 _ _; 对于原子晶体, 构成晶体的微粒是 _ _, 微粒间的相互作用是 _ 键。 (2)
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