教材分析Word下载.docx

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深化微粒间作用及晶体的相关知识。

由于教材内容是基于基础型课程而又高于基础型课程，所以通过本章内容不仅帮助学生复习回顾已有知识，而且使之在原有知识的基础生长出更多的相关知识，并能够用这些新的知识去解释或解决有关化学问题。

培养探究化学知识的能力。

本章教材的编排在形式上设置了许多可以作为探究课题的内容，如影响离子半径大小的因素、影响离子化合物熔点的因素、影响共价键键能的因素、影响同类分子间范德华力大小的因素、晶体类型与晶体物理性质之间的关系等等，其目的是让学生通过参与对这些问题的探究，在观察能力、思维能力、推理能力、表达能力等诸方面获得发展，使学生能从一个研究者的角度去分析、解释、解决化学问题。

掌握汲取化学知识的方法。

学生学习水平的高低，很大程度上取决于其学习方法的是否掌握及掌握程度的高低。

因而可以认为掌握化学学习方法、学会化学学习是学生化学发展性学力的最重要的组成部分之一，通过本章内容的探究活动，要让学生从问题情境或实际问题中找到应答关键，然后选择调用贮存的知识块，将其分解、迁移、转换（类比、模仿、改造）重组，按其内在联系进行抽象、归纳，逻辑地统摄成规律，并按此规律进行推理和想象，在化学探究活动中多次重复上述过程，可以使学生体验到汲取化学知识的方法。

养成热爱化学的情感。

教材中多处将相关化学知识跟人们生产生活实际相联系，使学生体验到化学对人类的贡献是如此之大，一种热爱化学的情感油然而生。

同时教材中以较多的图片，让学生感受化学之美，从更高的层次上强化这种情感。

激发创新精神。

学生在针对教材设置的问题开展探究学习时，通过质疑、讨论、争论等形式的活动，引发学生提出解释、解决问题的各种思路或方案，在这样的过程中往往会引发学生直觉、灵感、顿悟的产生，此时如果他提出的方法既是奇异的、又是高效的话，那么他的创新活动便已经开始了。

2．教学目标

（1）理解化学键（离子键、共价键、金属键）、分子间作用力、氢键，掌握用电子式表示离子键及共价键的形成过程，了解金属晶体，理解离子晶体、原子晶体、分子晶体，了解离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体的性质，了解极性键与非极性键、极性分子与非极性分子。

（2）通过参与对影响离子化合物熔点高低的因素等问题的探究及物质结构对物质性质的影响结果的判断等活动，增强观察能力、思维能力、空间想象能力。

（3）经过参与对不同类型物质的结构与性质关系的反复探究，内隐地感悟到探究化学问题一般方法，获得科学方法的培养，并从科学家孜孜不倦的科学研究中获得科学精神的体验。

（4）根据化学在人们日常生产生活中的实际应用，体验化学对人类的巨大贡献；

根据图片中所展现出的化学的对称美、艺术美和规律美，感受化学之美，由此激发出热爱化学的情感。

（5）在共同的探究活动中学会合作、学会交流、学会尊重、学会关心，通过交流触发思维火花的迸发，从中学会创新。

3．知识体系

（1）知识主线

（2）本章地位和作用

本章内容是高中化学的核心内容之一，它可以帮助人们从微观结构上去认识、解释在实践中遇到的许多宏观现象，从而揭示事物的本质，为我们认识世界打开一扇窗口。

虽然教材中的大多数内容在高一化学中出现过，但本章内容更强调探索事物之间的内在联系，强调知识的系统化和结构化，因而对学生有更高的能力要求和更多的情感投入，通过本章内容的学习，有利于学生在原有的基础上，在知识、能力、方法、情感、态度、价值观诸方面获得发展。

离子键的教学直接由学生已有基础作为知识平台，理解离子键的本质，然后由离子化合物熔点的差异导出离子键的强弱差异，最终归结到离子的结构特征有差异。

这样的探究过程不但符合学生思维的逻辑顺序，而且又有多个充分激发学生探究热情的小课题，教学的特点是思维容量大，能力要求高。

通过探究理解离子的结构特征、离子键强弱、离子化合物熔沸点高低三者之间的联系，可使学生在更高的层次上理解有关离子、离子化合物的知识。

共价键的教学则通过共价键的形成原理，引出键的极性和分子的极性的概念，通过对共价键的性质的研究，揭示出共价键键长、共用电子对的多少与键能及分子稳定性的关系。

其中许多知识点是富有探究性的新内容，有利于吸引学生参与到探究过程中来。

而探究过程中所获得的多种方法或规律可使学生获得学习的成就感，满足他们渴望成功的欲望。

分子间的作用力的教学则是在让学生在获得规律的同时，发现规律不能用来解决所有问题，有些问题的解释必须借助于特殊的方法，从而使学生体验到在化学规律中也隐含有变化，在矛盾的普遍性中存在特殊性。

在获得这种体验的过程中，学生的大胆猜测提出假设、验证假设的活动使创新精神获得充分的体现。

晶体的教学在复习的基础上进行，让学生更多地体会其结构美及广泛的用途，并从微观结构及宏观性质的角度理解不同晶体之间的差别、变化。

本章教材中所包含的是纯理论性化学内容，为活化学生的学习过程，设置了许多诸如“思考与讨论”等学生活动，其目的是通过大量的学生活动使本来枯燥的内容活化起来，激发学生的求知欲望，吸引学生的积极参与，引导学生活跃思维，培养学生美好情感，从而使学生在知识、能力、方法、情感诸方面获得发展。

教材在许多地方以表格的形式向学生提供了一组组数据，并要求学生通过对数据的分析获得化学规律或化学新知。

其目的是让学生更多地参与到探究规律或化学新知的过程中来，通过这样的活动，培养学生的协作精神、科学精神、观察能力、抽象概括能力、质疑解疑能力，养成由表及里、从现象到本质的考察事物发生、发展的思维方式。

教材还向学生提供了一定的拓展性内容，其目的是帮助学生更深入地理解教学内容，拓展化学视野，了解化学发展的动态等，从而使学生体会到科学是无止境的，同样我们对于科学知识的追求也应该是无止境的。

本章教材几乎所有的内容都是研究物质的微观结构和宏观性质以及二者之间的相互关系，学生所获得的探究上述问题的方法，对以后进一步学习元素及其化合物知识、有机物知识，探究其内在规律无疑是十分有益的，也是不可缺少的。

4．重点、难点

（1）重点：

离子键、共价键；

用电子式表示离子键共价键形成的方法；

分子间作用力；

晶体的分类及一般物理性质。

（2）难点：

化学键的形成；

晶体的分类。

化学键是本章核心内容，其深刻的内涵和丰富的外延为我们提供了广阔的发展思维想象的空间，对它们的纵向探究的横向比较可使学生在不断揭示矛盾、解决矛盾的过程中，理解化学键的本质及不同化学键的差别，并形成完整严密的知识网络。

抓住晶体内部结构微粒及其相互作用，是学好晶体这一内容的关键，由不同晶体内部微粒间作用的差别可直接推断晶体的物理性质。

此过程中应特别注意区分晶体结构微粒间的作用和微粒内部作用的差别。

在上述突出重点、突破难点的教学过程中，得让学生充分参与到获得知识的过程中来，让他们共同设计探究新知识的方案或步骤，并亲自实施这种方案或步骤，直至达成目标，教师在此过程中的作用应该是：

信息源、媒介体、学生学习活动的引路人和共同参与者、教学节奏的调控者。

二．课时安排

2．1化学键和分子间作用力5课时

2．2晶体2课时

复习、练习2课时

第一节化学键和分子间作用力

[教学目标]

1．理解化学键的形成，掌握用电子式表示离子键、共价键的形成过程，理解分子间作用力。

2．通过对化学键的形成本质等情境所呈现的内容进行观察、分析、比较、抽象、概括，在获取新知的过程中，思维的广阔性与深刻性、逻辑性与直觉性、整体性与敏捷性获得发展，体现创新精神。

3．体验物质微观结构与宏观性质之间的紧密联系，感受化学与人的密切关系。

树立人与自然的和谐发展观，体现绿色化学的思想，引发热爱化学、热爱环境的积极情感。

4．能用对立统一的观点认识化学的规律性和奇异性同时存在于矛盾的统一体中，进而认识到在化学中，规律是相对的，而变化是绝对的。

[重点、难点]：

重点：

离子键、共价键的概念及用电子式表示离子键共价键的形成过程；

分子间的作用力。

难点：

化学键的形成原理。

[教学建议]

1．关于离子键的教学可以充分利用学生已有的知识基础，在回顾离子键的形成过程及离子键概念的基础上，开展探究活动，从本质上理解离子键是阴阳离子间的强烈的静电作用，这种静电作用确切地说是阴阳离子间静电吸引与静电排斥达到平衡时的状态。

2．将教材中“离子的结构特征对离子化合物一些性质的影响”这一拓展内容作为一个情境提供给学生，引发学生质疑：

为什么同样由离子键形成的化合物，其熔点差异很大？

从而激发出探究离子的结构特征——离子键强弱——离子化合物熔点三者之间关系的强烈的动机。

后边的探究活动建议主要围绕教材所提供的数据进行，通过对数据的分析、比较、抽象、概括，获得规律。

3．在复习并深入理解共价键的形成原理后，以H2和HCl的电子式作情境提供给学生，让其通过比较两种分子内共用电子对是否偏移获得极性键与非极性键的概念，并由此推广，获得极性键、非极性键的判断一般方法，而极性分子非极性分子的教学则可由实验作为切入点，呈现矛盾，然后通过一步一步的探究活动解决矛盾。

4．共价键性质的教学，应充分地让学生参与教学活动，通过直觉猜想，逻辑推理等思维活动，获得键长、键能的变化规律，并以此规律去解释化学现象。

5．联系利用干冰实施人工降雨的事实，获得范德华力的感性认识，并区别范德华力与化学键，然后利用氧族元素氢化物的沸点变化引发学生已有知识与事实情境之间的矛盾冲突，并从中引出氢键的概念，同时引导学生从不同的角度认识氢键与化学键的区别。

6．通过归纳总结作用类型、作用微粒、作用原理三个方面的区别与联系，理解化学键（离子键、共价键、金属键）、分子间作用力。

[参考资料]

1．共价键理论

1916年路易斯提出经典共价键理论，路易斯认为，分子（或原子晶体）中的每个原子都应具有稳定的稀有气体原子的电子层结构（即最外层为2电子或8电子）。

为了满足这个要求，原子间通过电子的共用（即电子配对）形成化学键。

这种化学键就称为共价键。

路易斯的经典共价键理论只能初步说明原子间为什么能结合以及共价健的饱和性。

但该理论无法解释共价键的方向性，也无法说明带负电的电子为什么能配对而不排斥，同时也无法理解有些分子中，原子的最外电子层的电子数既不是2也不是8，如BCl3、SF6或PCl5等。

到了1927年，海特勒和伦敦等人，用描述原子核外电子运动状态的波函数的方法来处理氢分子的形成，获得了初步成功，从而建立了氢分子模型。

在此基础上，创立了现代共价键理论的两个分支。

其一，认为成键电子只能处于键合的两原子之间的区域内运动，称为定域价键理论（简称价键理论或VB法）；

其二，认为成键电子是处于整个分子区域内运动，称为离域价键理论（又称为分子轨道理论或MO法）。

这两种理论不是相互孤立，而是互相补充，构成较完善的现代共价健理论。

共价键理论的核心是电子配对，与离子键理论相比较，共价键理论内容更为丰富。

（1）价键理论要点

同种或电负性差别小的A、B两个原子互相靠近，A、B中的未配对电子自旋方向相反就能互相配对，此成对电子作为A、B两原子的共用电子对，此电子对处于A、B两原子之间的区域内运动。

从原子轨道概念理解，这时A、B原子轨道发生同号重叠，两原子处于基态。

从原子的电子云概念理解，这时，A、B原子的电子云发生了交盖，在A、B两原子之间出现电子云密度增大区域。

由于A、B两原子之间有电子相对，呈现电子云密度增大。

电子云密集区域的出现，一方面，使A、B两核之间的斥力减小，另一方面，密集电子云对两核增加了吸引力，当斥力和吸力处于平衡时，体系能量最低，形成稳定的共价键。

如果A、B中的未成对电子自旋方向相同，电子不能配对，原子轨道发生异号重叠，处于推斥态，A、B之间出现电子云空白区域，增加两核之间的斥力，体系的能量反而比A、B分开时的能量更高，不能形成有效的共价键。

（2）分子轨道理论要点

分子轨道理论认为，分子中的任何一个电子，不再属于组成分子的某一原子，而是运动于分子整体中的某种状态，即运动于分子轨道中。

例如，H2分子中的两个电子是在氢分子轨道中运动。

电子在分子中的运动状态用相应的分子波函数ΨMO来表示，这种波函数就称为分子轨道函数，或称为分子轨道。

表示电子在分子体系空间出现的几率密度，即分子体系中的电子云分布。

每个分子轨道均具有一定的能量，称为轨道能。

分子轨道是由组成分子的各原子轨道按照能量相近，轨道最大重叠和对称性匹配三个条件组合而成。

分子轨道的总数目等于分子中各原子轨道数目之和。

例如，基态氧分子中的轨道数有10个，它们是由2个1s、2个2s、6个2p氧原子轨道组合而成的。

分子轨道能量与原子轨道能量相比较，有三种情况：

分子轨道能量比组成分子的原子相应轨道能量低的，称为成键分子轨道；

分子轨道能量高于相应原子轨道能量者，称为反健分子轨道；

分子轨道能量与相应原子轨道能量相当（即相同或相近）者，称为非健分子轨道。

电子进入反键分子轨道运动，使体系能量升高，不利于形成化学键；

电子进入非键轨道运动，能量不变，没有形成化学键。

与原子轨道能级一样，分子轨道也有能级顺序，电子在分子轨道中的分布同样遵循能量最低原理、洪特规则和保里不相容原理。

2．范德华力

分子间的范德华力是决定物质熔点、沸点、溶解度等性质的一个重要因素。

对于范德华力本质的认识也是随着量子力学的出现而逐步深入的。

一般范德华力包括三个部分：

（1）取向力。

取向力发生在极性分子和极性分子之间。

由于极性分子具有偶极，而偶极是电性的，因此两个极性分子相互接近时，偶极将发生相互影响，即同极相斥，异极相吸，使分子发生相对的转动。

这种运动，即偶极子的互相转动，使它们相反的极相对，叫做“取向”。

在已取向的偶极分子之间，由于静电引力将互相吸引，当接近到一定距离后，排斥和吸引会达到相对平衡，从而使体系能量达到最小值。

这种分子间的相互作用叫做取向力。

（2）诱导力。

在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。

在极性分子和非极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生了影响，使电子云发生了变形（即电子云被吸向极性分子偶极的正端），结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，原来非极性分子中的正负电荷重心是重合的，相对位移后就不重合了，从而产生了偶极。

这种电荷重心的相互移动叫做“变形”，因变形产生的偶极叫做诱导偶极，以表示区别于极性分子中原有的固有偶极。

诱导偶极与固有偶极间的作用力叫做诱导力。

同样，在极分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极，其结果是使极性分子的偶极矩增大，从而使分子之间出现了除取向力外的额外吸引力——诱导力。

诱导力也会出现在离子和分子，以及离子和离子之间。

（3）色散力。

非极性分子间也有相互作用，例如室温下苯是液体，碘、萘是固体。

在低温下Cl2、N2、O2甚至稀有气体也能液化。

此外，对于极性分子来说，由前两种力算出的分子间作用比实验值小得多，说明还存在第三种力，这种力与前二种力不一样，必须根据近代量子力学原理才能正确理解它的来源和本质。

由于从量子力学导出的这种力的理论公式与光色散公式相似，因此把这种力叫做色散力。

色散力可以看作是分子的“瞬时偶极矩”相互作用的结果。

即由于电子的运动，瞬间电子的位置对原子核是不对称的，也就是说正电荷重心和负电荷重心发生瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。

这种瞬时偶极会诱导邻近分子也产生和它相吸的“瞬时偶极”，而且这种作用不是单方面的而是相互的。

这种相互作用便是色散力。

3．分子开关

近年来分子器件中引人注目的是那些能通过外来信息的影响而改变组分之间的相对位置的机械分子器件。

索烃类超分子由于能通过化学、电化学或光化学性质的改变来产生结构变化而显示出潜在的应用前景，因此也倍受瞩目。

利用Cu（Ⅰ）的模板效应得到了一种非对称性的[2]-索烃，其中一个组成环含一个2，9取代1，10-菲咯啉（简称dpp）配位单元，另一个环同时含有2，2′，6′，2"

-三联吡啶（简称tpy）和dpp配位单元，当Cu（Ⅰ）与两个dpp单元配位时，tpy单元在分子外侧；

当Cu（Ⅱ）与一个dpp和一个tpy配位时，另一个dpp单元在分子外侧。

亦即每一种配位模式稳定一种氧化态，配位模式的不同导致了分子形状和性质的不同，因此产生了两个组成环之间可逆的滑移运动。

该过程可以通过氧化还原、可逆电解、光氧化还原反应等外界条件来控制。

有趣的是一旦稳定的4配位Cu（Ⅰ）配合物被氧化为热力学不稳定的假四面体Cu（Ⅱ）配合物，就可以人为地控制环滑移到稳定的5配位Cu（Ⅱ）配合物的速率，在一定条件下该变化过程相当缓慢（数周），4配位物种存在着被冻结的现象。

这是分子水平滞后变形的一种实例。

如果加入配位抗衡Cl-离子，就会加快重排速度在几分钟内生成热力学稳定的5配位物种。

第二节晶体

1．以氯化钠晶体、干冰、金刚石晶体、金属钠晶体作为切入点，理解离子晶体、分子晶体、原子晶体的结构及一般性质，了解金属晶体。

2．理解硅、石墨、二氧化硅晶体的结构特征、物理性质及有关用途。

3．通过对典型晶体的结构与性质的分析对比，空间想象能力、归纳推理能力、演绎推理能力获得发展。

4．感受晶体的结构美、外观美，引发热爱化学的美好情感。

5．了解晶体在生产生活及现代高科技领域的应用，体验科学技术日新月异的发展，激发创新精神。

[重点、难点]

不同类别晶体的结构、主要物理性质的比较。

石墨晶体的结构及主要物理性质。

1．每类晶体中以一种典型晶体作为例子，复习回顾它们的微观结构特征及主要物理性质，并由此推广到所有同类晶体的结构和物理性质特点，在此基础上比较不同类晶体在结构微粒、微粒间作用类型及主要物理性质之间的差别，上述过程既是复习过程，又是在原有知识的基础上，通过逻辑推理获取规律的过程。

2．石墨晶体的教学，可让学生先观察石墨晶体的外观特点，然后深入到晶体内部，通过模型理解晶体结构微粒及微粒间作用。

在此基础上让学生根据生活经验回顾石墨的主要用途，并推出其导电性、易碎、熔点高等物理性质，然后从微观结构上探究造成这种结果的原因。

由上面的分析，可使学生感到在普遍性中也存在特殊性，认识到石墨是一种既类似以原子晶体、分子晶体，又区别于原子晶体、分子晶体，是一种“过渡型”（也称“混合型”）晶体。

3．在晶体教学中让学生通过查找资料，认识晶体在人类生产生活及科学实验中的广泛用途（如制作钻石、宝石首饰、切削材料、激光材料等），使学到的知识向实际延伸，进一步体验化学和人类息息相关的关系。

1．晶体的特征

规则的几何外形是晶体内部微粒（原子、分子、离子等）有规则排列的结果。

若把晶体内部的微粒抽象成几何学上的点，它们在空间有规则的排列所形成的点群叫做晶格（lattice，或点阵）。

晶格上排有物质微粒的点叫做晶格结点（latticecrunode）。

晶体不仅具有一定的几何外形，而且还具有一定的熔点。

在一定压强下将晶体加热，温度达到其熔点时，晶体才开始熔化。

在晶体未全部熔化之前，即使再加热，系统温度也不会上升。

此时所提供的热量被消耗于晶体的相变，直至全部转变为液体，温度才会继续上升。

而非晶体则无一定熔点，但有一段软化的温度范围。

例如，松香在50~70º

C之间软化。

晶体的另一特征是各向异性。

晶体的某些性质，如光学性质、力学性质、导电、导热性及溶解性等，从不同方向测量时，常常得到不同的数值。

例如云母，特别容易裂成薄片，石墨不仅容易分层裂开，而且其电导率在平行于石墨层的方向比垂直于石墨层的方向要大得多。

晶体的这种性质叫做各向异性（polycrystal）。

2．红宝石的光学性质与结构的关系

有些晶体在可见光范围内对光有吸收作用，这种吸收是由于晶体中的杂质缺陷所产生的。

晶体的这种对可见光的吸收就成为很多宝石具有漂亮色彩的原因。

例如，Al2O3晶体中Al3+和O2-离子以静电相互作用，按照六方密堆积的方式结合在一起。

Al3+和O2-的基态电子能级是填满封闭的，能隙为9eV。

它不可能吸收可见光，因此是透明的。

但是如果在Al2O3晶体中掺杂0．1%的Cr3+时，晶体呈粉红色，掺1%的Cr3+则呈深红色，此即红宝石。

这是由于Cr3+具有未充满的电子组态，在Al2O3晶体中造成一部分较低的激发态能级，可以吸收可见光的光子能量。

普通白光照射在红宝石上时，黄绿光和蓝色光被强烈地吸收，只有红光透过。

如果用氙闪光灯之类的宽带光源去照射红宝石晶体，Cr3+离子上的d电子从基态激发到2E态以上的4T1和4T2的激发态。

这些激发态在10-7s内通过发射声子这类无辐射过程迅速衰变到2E能级，而2E态寿命很长（~5×

10-3s），若将2E能级到基态的发射在一次短促的猝发中完成就成为激光发射，红宝石就是用于激光器的第一种晶体。

由以上讨论可知，绝缘体中掺入的杂质离子所产生的光学性质与杂质离子本身的电子跃迁有关，其周围基质原子的影响仅限于对光学活性离子的能级的影响，如能级的分裂，跃迁的选择等。

练习题

1．近来用红外激光技术研究液氢，发现分子间作用力也可引起微粒间的反应，在液氢中有氢分子和质子形成的H3+离子，其构型是等边三角形，属于二电子三中心离子，同时，H3+可进一步形成Hn+，下列判断正确的是（）

AH3+的电子式是HH：

H

BH3+可在液氢中形