高中化学选修三《第三章晶体结构与性质》全套教案分解.docx

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高中化学选修三《第三章晶体结构与性质》全套教案分解

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

晶体

有

原子在三维空间里呈周期性有序排列

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：

（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：

[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的导电率1∕104。

[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。

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

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1∕104。

晶体的各向异性主要表现在是：

①硬度②导热性③导电性④光学性质

A、①③B、②④C、①②③D、①②③④

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1/4；

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）晶体硼中的硼原子数____个；B—B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。

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

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2P22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

氢键形成的过程：

①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

②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。

③氢键对物质性质的影响：

氢键使物质的熔沸点升高。

④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力。

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、下列属于分子晶体的一组物质是

A、C