离子晶体、分子晶体和原子晶体教案

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晶体的类型与性质第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体【教学目的要求】1．使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型及其性质的一般特点。2．使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。3．初步了解分子间作用力、氢键的概念及氢键对物质性质的影响。4．培养学生的空间想像能力和进一步认识“物质的结构决定物质的性质”的客观规律。【教学重点】离子晶体、分子晶体和原子晶体的概念；晶体的类型与性质的关系。【教学难点】离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型。【教学用具】多媒体电教设备、晶体模型等。【课时安排】4课时。第一课时离子晶体第二课时分子晶体第三课时原子晶体第四课时习题课【教学方法】观察、对比、分析、归纳相结合的方法。【教学过程】 第一课时【复习提问】在高一年级时，我们已经学习了化学键的有关知识。化学键是如何定义和分类的？【回答】（教师矫正）【提问】什么是离子化合物？什么是共价化合物？【练习】1．指出下列物质中的化学键类型。KBr、CCl4、N2、CaO、H2S、NaOH2．下列物质中哪些是离子化合物？哪些是共价化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？哪些是既含离子键又含共价键的离子化合物？Na2O、KCI、NH4Cl、HCI、O2、HNO3、Na2SO4【讲解】我们也可以用化学键的观点概略地分析化学反应的过程。可以认为，一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。通常认为旧键断裂过程为吸收能量过程，而新键形成为放出能量过程，能量的变化在化学反应中通常表现为热量变化，所以化学反应过程通常伴随着热量的变化。化学键对化学反应中能量的变化起着决定作用。当今社会，人类所需能量绝大部分由化学反应产生，由此可见，研究化学键对物质性质的影响是多么重要啊！【引入】我们日常接触很多的物质是固体，其中多数固体是晶体。什么是晶体呢？【简介】晶体：内部原子（或分子、离子、原子集团）有规则地呈周期排列的固体。晶体的特征：①有规则的几何形状；②具有一定的熔点。【展示】几种晶体的模型，比较它们的性质。这些晶体的性质各不相同，是结构不同所致。今天我们就来学习晶体的类型及其性质。【板书】第一单元晶体的类型与性质【板书】第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体【过渡】由离子键构成的化合物为离子化合物，常温下大多为晶体。【板书】一、离子晶体 【动画】播放自制或从网上下载的NaCl晶体结构模型课件（或展示模型），让学生从不同的侧面观察晶体的结构。【强调】观察的重点是构成NaCl晶体的粒子及粒子间的排列方式。【讲解】（结合NaCl晶体模型）在NaCl晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-，每个Cl-同时也吸引着6个Na+，向空间延伸，形成NaCl晶体。晶体内无单个的分子，Na+、Cl-离子个数比为1：1。【强调指出】NaCl是表示离子晶体中离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。【板书】1．定义：离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体【引导回答并板书】2．构成晶体的粒子：阴、阳离子【板书】3．粒子间的作用：离子键（结合CsCl晶体模型让学生观察分析，描述CsCl晶体结构的特点）【过渡】物质结构决定物质性质，离子晶体具有什么性质呢？【板书】4．晶体的物理性质【指导阅读】教材第3页第二段。关键点：化学键较强，破坏时耗能大。【板书】（1）熔沸点较高、硬度较大【提问】NaCl是电解质，在熔融状态或水溶液中能导电，固态时能导电吗？【讲述】NaCl晶体虽然由离子构成，但因为离子间存在较强的离子键，离子不能自由移动，所以固态时不能导电。【提问】为什么NaCl在熔融状态或水溶液中能导电？【回答】温度升高，离子运动加快，克服了阴阳离子间的引力，产生了能自由移动的阴阳离子，所以熔融状态的NaCl能导电；NaCl溶于水后，受水分子作用，形成能自由移动的水合钠离子和水含氯离子，所以能导电。【板书】（2）导电性：熔融状态或溶于水时能导电，、固态时不导电【板书】（3）溶解性：不同的离子晶体，溶解度相差很大（可举例说明）【小结】1．离子晶体由阴阳离子通过离子键结合；熔沸点较高、硬度较大。2．强碱、大部分盐、部分金属氧化物可形成离子晶体。【反馈练习】1．下列物质中，属于离子晶体的是；含共价键的离子晶体是。KBr、NaOH、HCl、CO2、NH4Cl、I22．下列说法正确的是（）A．离子晶体中只含离子键B．不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键 C．共价化合物分子里一定不含离子键D．非极性键只存在于双原于单质分子里【作业】1．阅读教材离子晶体部分。2．教材课后练习二3、4题。【板书设计】第一单元晶体的类型与性质第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体一、离子晶体1．定义：离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体2．构成粒子：阴、阳离子3．粒子间的作用：离子键4．晶体的物理性质：（1）熔沸点较高、硬度较大（2）导电性：熔融状态或溶于水时能导电，固态时不导电（3）溶解性：不同的离子晶体，溶解度相差很大 第二课时【引言】上节课我们学习了离子晶体的结构和性质，依此可以判断：NaF、单质碘、干冰、蔗糖、K2O、金刚石、白磷等几种物质中，NaF、K2O是离子晶体，其余皆非离子晶体。我们常见的干冰、单质碘、蔗糖等在固态时也是晶体，这些晶体与离子晶体有无区别呢？下面我们学习第二种类型的晶体。【板书】二、分子晶体【讲述】CO2常温下为气态，在降温或增大压强时，气体分于间距离减小，变不规则运动为有序排列，成为固态（干冰），说明CO2分子间必定存在某种作用力，这种作用力为分子间作用力。【板书】1．分子间作用力（1）分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力，又称范德华力（范德华—荷兰物理学家）。【强调】分子间作用力只存在于分子间。【提问】在NaCl、KOH等离子晶体中是否存在分子间作用力？【回忆】化学键：相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。【讲解】与化学键相比，分子间作用力是一种比较弱的作用。分子间作用力虽然较弱，但不同的分子间的作用相对强弱也略有不同，一般有这样的规律：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力也越大。分子间作用力的大小对物质的性质有影响吗？气体分子能够凝结为液体和固体，是分子间作用力作用的结果。固体熔化为液体要克服分子间作用力，所以分子间作用力越大，物质熔点越高；液体变为气体时，也需克服分子间作用力，分子间作用力越大，则越不易气化，物质沸点越高。【实物投影】教材图1一4和图1－5几种物质熔、沸点与相对分子质量的关系。【实物投影】教材图1一6一些氢化物的沸点，与图1一4、l－5对比。【设问】是什么原因造成NH3、H2O、HF沸点反常？【讲述】因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下气化，这种分子之间的相互作用叫做氢键。【板书】（2）氢键【讲述并板书】在某些氢化物分子间存在着一种比分于间作用力稍强的相互作用，称为氢键。①强度：比分子间作用力稍强，但比化学键弱得多。②表示方法：用“…”表示（利用实物投影讲解教材中HF、H2O氢键的表示法）。③影响：氢键的存在使物质的熔点、沸点相对较高。 【讨论】1．存在氢键的物质为何熔点、沸点相对较高？2．热胀冷缩是一种物理现象，但水结冰时体积膨胀，即ρ冰＜ρ水，为什么？【指导阅读】教材第4页第三自然段，强调氢键只存在于固态、液态物质中，气态时无氢键。【讨论】如果水分子间无氢键存在，地球上将会是什么面貌？（讨论结果可能有多个，教师要适当进行小结）【过渡】水可结冰，CO2也可以形成晶体，食用蔗糖以及I2、H2、H2SO4等都可以晶体形式存在，这些晶体的形成都是通过分子间作用力结合在一起的。这些晶体的结构和性质如何呢？【板书】2．分子晶体【课件】让学生观察干冰晶体结构模型并讲解，总结出分子晶体的定义。【板书】（1）定义：分子间以分子间作用力相结合的晶体叫分子晶体。【启发回答并板书】（2）构成粒子：分子（3）粒子间作用：分子间作用力【讲述】像干冰一样，其他分子晶体的构成粒子也是分子，所以分子晶体的化学式几乎都是分子式。【板书】（4）分子晶体的物理性质【幻灯片二】①熔点和沸点较低、硬度较小。（学生分析原因）②导电性：固态及熔化时都不导电，溶于水时部分导电。（举例）【分析】分子晶体的构成粒子是分子，在固态及熔化状态时仍以分子形式存在，不能导电；像HCl这样的共价化合物固态时为分子晶体）溶于水后，在水分子的作用下共价键被破坏，可电离为自由移动的离子，因而导电。【小结】1．判断一种晶体是离子晶体还是分子晶体，一是看构成晶体的粒子的种类，二是看粒子之间的相互作用（结合力），这两点相互联系，缺一不可。2．由晶体性质可推断晶体类型，由晶体类型也可推断晶体性质。【反馈练习】1．下列叙述不正确的是（）A．由分子构成的物质其熔点一般较低B．分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏C．分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定D．物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变【作业】教材习题一、1，2；二、5；三、2。【板书设计】 二、分子晶体1．分子间作用力（1）分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力，又称范德华力（2）氢键①强度：比分子间作用力稍强，但比化学键弱得多②表示方法：用“……”表示③氢键的存在使物质的熔点、沸点相对较高2．分子晶体（1）定义：分子间以分子间作用力相结合的晶体（2）构成粒子：分子（3）粒子间作用：分子间作用力（4）分子晶体的一般物质类别（5）分子晶体的物理性质（熔沸点低，硬度小） 第三课时【过渡】离子晶体中含有的是阴阳离子，只有分子晶体中才有真正的分子。由于离子晶体和分子晶体的结构不同，两种晶体的性质不同，如熔沸点上有较大区别。这节课我们学习金刚石、水晶、晶体硅、石墨等一些物质所属晶体类型和性质。【设疑】金刚石是我们所熟悉的单质，它有什么用途？它属于哪种晶体呢？【播放】播放金刚石晶体结构课件。【讲述】金刚石中每个碳原子与周围四个碳原子通过四个共价键形成正四面体型的结构，伸展成空间网状结构、因此金刚石中只有通过共价键彼此连接的碳原子而没有独立存在的单个的分子，这又是一种类型的晶体—原子晶体。【板书】三、原子晶体1．定义：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【启发回答并板书】2．构成粒子：原子3．粒子间作用：共价键【讨论】甲烷是正四面体结构，金刚石晶体结构中也存在着正四面体，能说甲烷与金刚石的晶体类型是一样的吗？【板书】4．物理性质【提问】同学们能否描述金刚石的物理性质？【讲述】金刚石是天然存在的最硬的物质，熔点（＞3550℃）、沸点（4827℃）很高，这是原子晶体的共同特点。经实验测定，原子晶体的熔点通常均在1000℃以上。【板书】（1）熔沸点很高，硬度很大【提问】试从结构角度分析原子晶体熔沸点很高的原因。【指导阅读】教材第6页倒数第一段。【板书】（2）难溶于一般的溶剂（3）大部分不导电（晶体硅是半导体材料）【过渡】CO2晶体是分子晶体，其熔沸点很低，C与Si同在ⅣA族，SiO2晶体与CO2晶体是否有相似的结构和性质呢？【投影并思考】教材CO2、SiO2熔点比较。【回答】SiO2不是分子晶体，应属于原子晶体。【课件】让学生通过观看SiO2晶体结构模型课件，描述二氧化硅晶体的结构。【强调】描述原子晶体的结构时，不仅要说明构成晶体的粒子及粒子间的相互作用，还要指出其空间网状的结构特点。【提问】由以上二氧化硅的结构特点分析，二氧化硅的化学式是否可以说成分子式呢？ 【讲述】原子晶体的化学式只代表原子个数最简比，原子晶体中没有单个的分子，这一点与离子晶体相似；只有分子晶体类物质的化学式又可叫分子式。【板书】5．常见的原子晶体：金刚石、SiO2晶体、晶体硅、SiC晶体等。【实物投影】金刚石、晶体硅、SiC晶体的结构图。学生描述晶体硅、碳化硅晶体的空间结构。（教师点评并强调结构特点）【讲述】一些晶体兼容两种或三种晶体结构的特点，称为混合型晶体，如干电池的正极材料石墨，就是一种介于原子晶体和分子晶体之间的混合型晶体。【播放】石墨晶体结构课件。布置学生课下阅读“资料”，还可登录相关网站，了解相应知识。【过渡】下面我们共同完成对前面学过的三类晶体结构和性质的比较。【说明】表格（学生边回答边填表）【小结】通过学习应掌握三类晶体在结构与性质上的特点；学会根据晶体结构推断物质性质，也能根据物质性质推断晶体结构。【板书】判断晶体类型的依据：1．看构成晶体的粒子及粒子间的相互作用2．看物质的物理性质（如：熔沸点或硬度）【讲解】一般情况下，分子晶体的熔点在200～300℃以下，离子晶体的熔点在几百至一千多度之间，而原子晶体的熔点通常在1000℃以上。【反馈练习】1．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用相同的是（） A．硝酸钠和金刚石B．晶体硅和水晶C．冰和干冰D．苯和酒精2．下列各组晶体中，化学键类型完全相同，晶体类型也完全相同的是（）A．SO2、SiO2B．CO2、H2OC．NaCl、HClD．NaOH、KCl3．1996年的诺贝尔化学奖授予了对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子形如球状的多面体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，试回答：（1）C60的相对分子质量=。（2）C60与金刚石是（）A．同位素B．同分异构体C．同素异形体D．同种物质（3）C60固体与金刚石熔点更高的是理由：。【作业】二．教材习题：一、3，4；二、l，2；三、1；阅读书后资料——莫氏硬度。2．有兴趣的同学可查阅相关网站，了解更多的有关晶体结构的知识。如：http://www.crystalstar.orghttp://www.google.net【板书设计】三、原子晶体1．定义：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．粒子间作用：共价键4．原子晶体的物理特性：（1）熔、沸点很高，硬度很大（2）难溶于一般的溶剂（3）大部分不导电（晶体硅是半导体材料）5．常见的原子晶体：金刚石、SiO2晶体、晶体硅、SiC晶体等小结：判断晶体类型的依据：1．看构成晶体的粒子及粒子间的相互作用2．看物质的物理性质（如：熔点、沸点或硬度）