高中化学选修三晶体结构与性质全套教案.docx
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高中化学选修三晶体结构与性质全套教案
第三章晶体构造与性质
第一节晶体常识
第一学时
教学目的设定：
1、通过实验探究理解晶体与非晶体差别。
2、学会分析、理解、归纳和总结逻辑思维办法，提高发现问题、分析问题和解决问题能力。
3、理解区别晶体与非晶体办法，结识化学实用价值，增强学习化学兴趣。
教学重难点：
1、晶体与非晶体区别
2、晶体特性
教学办法建议：
探究法
教学过程设计：
[新课引入]：
前面咱们讨论过原子构造、分子构造，对于化学键形成也有了初步理解，同步也懂得构成千万种物质质点可以是离子、原子或分子。
又依照物质在不同温度和压强下，物质重要分为三态：
气态、液态和固态，下面咱们观测某些固态物质图片。
[投影]：
1、蜡状白磷；2、黄色硫磺；3、紫黑色碘；4、高锰酸钾
[讲述]：
像上面这一类固体，有着自己有序排列，咱们把它们称为晶体；而像玻璃这一类固体，自身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天咱们课题就是一起来探究晶体与非晶体关于知识。
[板书]：
一、晶体与非晶体
[板书]：
1、晶体与非晶体本质差别
[提问]：
在初中化学中，人们已学过晶体与非晶体，你懂得它们之间有无差别？
[回答]：
学生：
晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。
[解说]：
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表观现象，那么她们在本质上有哪些差别呢？
[投影]
晶体与非晶体本质差别
自范性
微观构造
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性质。
[解释]：
所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程实现仍需一定条件。
例如：
水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流闸门，水库里水不能下泻。
[板书]：
注意：
自范性需要一定条件，其中最重要条件是晶体生长速率恰当。
[投影]：
通过影片播放出，同样是熔融态二氧化硅，迅速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。
[设问]：
那么得到晶体途径，除了用上述冷却办法，尚有无其他途径呢？
你能列举哪些？
[板书]：
2、晶体形成一段途径：
（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、从熔融态结晶出来硫晶体；
2、凝华得到碘晶体；
3、从硫酸铜饱和溶液中析出硫酸铜晶体。
[探究实验]：
完毕教材实验3-1，请同窗们认真观测，并提问同窗观测到什么现象。
[回答]：
一方面碘升华，然后在表面皿下面浮现碘固体。
[解说]：
事实上，这里提到固体就是凝华得到碘晶体。
[过渡]：
许多固体粉末用肉眼是看不见晶体，但咱们可以借助于显微镜观测，这也证
明固体粉末仍是晶体，只但是晶粒太小了！
[投影]：
晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅示意图
[提问]：
小组讨论，通过比较，可以得出什么样结论。
[回答]：
晶体原子排列有序，而非晶体则不是。
[讲述]：
从本质上来说，晶体自范性是晶体中粒子在微观空间里所呈现周期性。
[讲述]：
通过前面对晶体与非晶体讨论，当前咱们来总结一下，晶体有哪些特点：
[板书]：
3、晶体特点：
（1）有固定几何外形；
（2）有固定熔点；
（3）有各向异性。
[解析]：
对于同一幅图案来说,从不同方向审视,也会产生不同感受,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别，即为各向异性。
例如：
蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上硬度不同；石墨在与层垂直方向上导电率与层平行方向上导电率1∕104。
[小结]：
可以依照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办法是运用x-射线衍射实验。
[提问]：
通过这节课学习，当前请你用一句话来定义晶体，应当怎么说？
[回答]：
学生1、内部原子有规律排列物质；
学生2、内部原子有规律排列，且外观为多面体固体物质。
[板书]：
4、晶体定义：
质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成，具备整洁外型，以多面体出
现固体物质。
练习：
1、下列关于晶体与非晶体说法对的是：
A、晶体一定比非晶体熔点高
B、晶体有自范性但排列无序
C、非晶体无自范性并且排列无序
D、固体SiO2一定是晶体
2、区别晶体与非晶体最可靠科学办法是：
A、熔沸点
B、硬度
C、颜色
D、x-射线衍射实验
3、在咱们生活中遇到许多固体，通过今天这节课学习，咱们懂得固体可以分为晶体与非晶体。
请你举出常用晶体与非晶体实例。
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、下列不属于晶体特点是：
A、一定有固定几何外形
B、一定有各向异性
C、一定有固定熔点
D、一定是无色透明固体
5、下列过程可以得到晶体有：
A、对NaCl饱和溶液降温，所得到固体
B、气态H2O冷却为液态，然后再冷却成固态
C、熔融KNO3冷却后所得固体
D、将液态玻璃冷却成所得到固体
6、晶体具备各向异性。
如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上硬度不同；又如石墨在与层垂直方向上导电率与层平行方向上导电率1∕104。
晶体各向异性重要体当前是：
①硬度②导热性③导电性④光学性质
A、①③B、②④C、①②③D、①②③④
7、某些不法商人制造假宝石来牟取暴利，你能否依照晶体物理性质各向异性特点，列举出某些也许有效鉴别假宝石办法？
第二学时
一、晶胞
定义：
晶体构造中基本单元叫晶胞
二、晶胞中原子个数计算办法：
位于晶胞顶点微粒，实际提供应晶胞只有1/8；
位于晶胞棱边微粒，实际提供应晶胞只有1/4；
位于晶胞面心微粒，实际提供应晶胞只有1/2；
位于晶胞中心微粒，实际提供应晶胞只有1。
练习：
1、既有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2-8所示），可推知：
甲晶体中A与B离子个数比为；乙晶体化学式为；丙晶体化学式为______；丁晶体化学式为______。
2、钙-钛矿晶胞构造如图2-9所示。
观测钙-钛矿晶胞构造，求该晶体中，钙、钛、氧微粒个数比为多少？
3、晶体硼基本构造单元都是由硼原子构成正二十面体，其中具有20个等边三角形面和一定数目顶角，每个顶角各有一种硼原子。
如图2-10所示，回答：
（1）键角____；
（2）晶体硼中硼原子数____个；B—B键____条？
4、在碳单质成员中尚有一种混合型晶体——石墨，如图2-11所示。
它是层状构造，层与层之间依托作用力相结合。
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具有个碳原子。
教学反思：
本节内容是安排在原子构造、分子构造以及构造决定性质内容之日后学习，对于学生学习有一定理论基本。
本节内容重要是通过简介各种各样固体为出发点来过渡到本堂课主题——晶体和非晶体。
而晶体和非晶体学习是以各自自范性和微观构造比较为切入点，进而得出得到晶体普通途径以及晶体常用性质和区别晶体办法。
第二节分子晶体与原子晶体
第一学时分子晶体
教学目的设定：
1、使学生理解分子晶体构成粒子、构造模型和构造特点及其性质普通特点。
2、使学生理解晶体类型与性质关系。
3、使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质影响。
4、懂得某些常用属于分子晶体物质类别。
5、使学生积极参加科学探究，体验研究过程，激发她们学习兴趣。
教学重点难点：
重点掌握分子晶体构造特点和性质特点
难点是氢键方向性和氢键对物体物理性质影响
从三维空间构造结识晶胞构成构造
教学办法建议：
运用模型和类比办法诱导分析归纳
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，如大某些盐、碱、金属氧化物属于离子晶体）
投影
晶体类型
离子晶体
构造
构成晶体类型
粒子间互相作用力
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？
构成它们基本粒子是什么？
这些粒子间通过什么作用结合而成？
学生分组讨论回答
板书：
分子通过度子间作用力形成分子晶体
一、分子晶体
1、定义：
含分子晶体称为分子晶体
也就是说：
分子间以分子间作用力相结合晶体叫做分子晶体
看图3-9，如：
碘晶体中只具有I2分子，就属于分子晶体问：
尚有哪些属于分子晶体？
2、较典型分子晶体有非金属氢化物，某些非金属单质，某些非金属氧化物，几乎所有酸，绝大多数有机物晶体。
3、分子间作用力和氢键
过度：
一方面让咱们回忆一下分子间作用力关于知识
阅读必修2P22科学视眼
教师诱导：
分子间存在着一种把分子汇集在一起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性质有怎么样影响。
学生回答：
普通来说，对与构成和构造相似物质，相对分子量越大分子间作用力越大，物质熔沸点也越高。
教师诱导：
但是有些氢化物熔点和沸点递变却与此不完全符合，如：
NH3，H2O和HF沸点就浮现反常。
指引学生自学：
教材中有些氢键形成条件，氢键定义，氢键对物质物理性质影响。
多媒体动画片
氢键形成过程：
①氢键形成条件：
半径小，吸引电子能力强原子（N，O，F）与H核
②氢键定义：
半径小、吸引电子能力强原子与H核之间静电吸引作用。
氢键可看作是一种比较强分子间作用力。
③氢键对物质性质影响：
氢键使物质熔沸点升高。
④投影氢键表达如：
冰一种水分子能和周边4个水分子从氢键相结合构成一种正四周体见图3-11
教师诱导：
在分子晶体中，分子内原子以共价键相结合，而相邻分子通过度子间作用力互相吸引。
分子晶体有哪些特性呢？
学生回答
4．分子晶体物理特性：
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：
大多数分子晶体构造有如下特性：
如果分子间作用力只是范德华力。
以一种分子为中心，其周边普通可以有几种紧邻分子。
如图3-10O2，C60，咱们把这一特性叫做分子紧密堆积。
如果分子间除范德华力外尚有其她作用力（如氢键），如果分子间存在着氢键，分子就不会采用紧密堆积方式
学生讨论回答：
在冰晶体中，每个水分子周边只有4个紧邻水分子，形成正四周体。
氢键不是化学键，比共价键弱得多却跟共价键同样具备方向性，而氢键存在迫使四周体中心每个水分子与四周体顶角方向4个相邻水分子互相吸引，这一排列使冰晶体中空间运用率不高，皆有相称大空隙使得冰密度减小。
教师诱导，尚有一种晶体叫做干冰，它是固体CO2晶体。
干冰外观像冰，干冰不是冰。
其熔点比冰低多，易升华。
出示干冰晶体构造晶胞模型。
教师解说：
干冰晶体中CO2分子之间只存在分子间力不存在氢键，因而干冰中CO2分子紧密堆积，每个CO2分子周边，近来且等距离CO2分子数目有几种？
一种CO2分子处在三个互相垂直面中心，在每个面上，处在四个对角线上各有一种CO2分子周边，因此每个CO2分子周边近来且等距离CO2分子数目是12个。
投影小结完毕表格
晶体类型
分子晶体
构造
构成晶体粒子
分子
粒子间互相作用力
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、下列属于分子晶体一组物质是
A、CaO、NO、COB、CCl4、H2O2、He
C、CO2、SO2、NaClD、CH4、O2、Na2O
2、下列性质符合分子晶体是
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/cm3
D、熔点，熔化时能导电，水溶液也能导电
3、下列物质液体中，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、下列说法对的是
A、离子化合物中也许具有共价键
B、分子晶体中分子内不具有共价键
C、分子晶体中一定有非极性共价键
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、分子间氢键
6、“可燃冰”是深藏在海底白色晶体，存储量巨大，是人类将来极具潜在优势干净能源。
在高压低温条件下,由水分子形成空间笼状构造，笼中“关”甲烷而形成，如某种可燃冰存在形式为CH4·5.75H2O。
（1）“可燃冰”CH4·5.75H2O分子中，m（CH4）：
m（H2O）=
（2）若要从“可燃冰”中分离出甲烷，可用下列两中办法：
①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、选取如下物体填写下列空白
A干冰B氯化铵C烧碱D固体碘
⑴晶体中存在分子是（填写序号，下同）
⑵晶体中既有离子键又有共价键是
⑶熔化时不需要破坏共价键是
⑷常况下能升华是
8．四氯化硅分子构造与四氯化碳类似，对其作出如下推测
①四氯化硅晶体是分子晶体。
②常温常压四氯化硅下是液体。
③四氯化硅分子是由极性键形成分子。
④四氯化硅熔点高于四氯化碳。
其中对的是
A只有①B只有①②C只有②③D①②③④
第二学时
〖教学目的设定〗
1、掌握原子晶体概念，可以区别原子晶体和分子晶体。
2、理解金刚石等典型原子晶体构造特性，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体构造与性质关系。
〖教学难点重点〗
原子晶体构造与性质关系
〖教学过程设计〗
复习提问：
1、什么是分子晶体？
试举例阐明。
2、分子晶体普通具备什么样物理性质？
引入新课：
分析下表数据，判断金刚石与否属于分子晶体
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，明确金刚石晶型与构造
归纳：
1．原子晶体：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状构造晶体。
2．构成粒子：
原子；
3．粒子间作用：
共价键；
展示：
金刚石晶体构造
填表：
键长
键能
键角
熔点
硬度
归纳：
4．原子晶体物理性质
熔、沸点_______，硬度________；______________普通溶剂；_____导电。
思考：
（1）原子晶体化学式与否可以代表其分子式，为什么？
（2）为什么金刚石熔沸点很高、硬度很大？
（3）阅读：
P69，讨论“学与问1”
归纳：
晶体熔沸点高低比较
①对于分子晶体，普通来说，对于构成和构造相似物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质熔沸点也越高。
②对于原子晶体，普通来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔沸点越高，硬度越大。
合伙探究：
（1）在金刚石晶体中,每个C与多少个C成键？
形成如何空间构造？
最小碳环由多少个石中,含CC原子构成？
它们与否在同一平面内？
（2）在金刚石晶体中，C原子个数与C—C键数之比为多少？
（3）12克金刚—C键数为多少NA？
比较:
CO2与SiO2晶体物理性质
物质/项目
熔点℃
状态（室温）
CO2
-56.2
气态
SiO2
1723
固态
阅读：
P68-69，明确SiO2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晶体构造模型（看书、模型、多媒体课件），分析其构造特点。
引导探究：
SiO2和C02晶体构造不同。
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原子周边结合4个O原子；同步，每个O原子跟2个Si原子相结合。
事实上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：
2比例所构成立体网状晶体。
阅读：
P72，明确常用原子晶体
5．常用原子晶体有____________________________等。
6．各类晶体重要特性
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：
判断晶体类型根据
（1）看构成晶体微粒种类及微粒间互相作用。
对分子晶体,构成晶体微粒是______________，微粒间互相作用是___________；
对于原子晶体，构成晶体微粒是_______，微粒间互相作用是___________键。
（2）看物质物理性质（如：
熔、沸点或硬度）。
普通状况下，不同类晶体熔点高低顺序是原子晶体比分子晶体熔、沸点高得多
〖练习〗
1、下列晶体中，化学键种类相似，晶体类型也相似是
A、SO2与SiO2B、C02与H2OC、C与HClD、CCl4与SiC
2、碳化硅SiC一种晶体具备类似金刚石构造，其中C原子和S原子位置是交替。
在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们熔点从高到低顺序是
A、①③②B、②③①C、③①②D、②①③
3、1999年美国《科学》杂志报道：
在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断中不对的是
A、原子晶体干冰有很高熔点、沸点，有很大硬度
B、原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料
C、原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料
D、每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键
4、①在SiO2晶体中，每个Si原子与个O原子结合，
构成构造，Si位于_____________，O位于_____________
②在SiO2晶体中，Si原子与O原子个数比为
③在SiO2晶体中，最小环为个Si和个O构成环。
5、单质硼有无定形和晶体两种，参照下表数据
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点
>3823
1683
2573
沸点
5100
2628
2823
硬度
10
7.0
9.5
①晶体硼晶体类型属于____________晶体，理由是________________。
已知晶体硼构造单元是由硼原子构成正二十面体，其中有20个等边三
角形面和一定数目顶点，每个项点上各有1个B原子。
通过视察图
形及推算，此晶体体构造单元由________________个硼原子构成。
其中B—B键键角为____________。
〖作业〗
1．下列晶体中不属于原子晶体是
（A）干冰（B）金刚砂（C）金刚石（D）水晶
2．在金刚石网状构造中，具有共价键形成碳原子环，其中最小环上，碳原子数是
（A）2个（B）3个（C）4个（D）6个
3．下列各物质中，按熔点由低到高排列对的是
（A）O2、I2、Hg（B）CO2、K、SiO2
（C）Na、K、Rb（D）SiC、NaCl、SO2
4．下列各晶体中任意一种原子都被相邻4个原子所包围；以共价键结合成正四周体构造，并向空间伸展成网状构造是
（A）甲烷（B）石墨（C）晶体硅（D）水晶
5．在xmol石英晶体中，具有Si-O键数是
（A）xmol（B）2xmol（C）3xmol（D）4xmol
6．固体熔化时，必要破坏非极性共价键是
（A）冰（B）晶体硅（C）溴（D）二氧化硅
7．石墨晶体是层状构造，在每一层内；每一种碳原于都
跟其她3个碳原子相结合，如图是其晶体构造俯视图，
则图中7个六元环完全占有碳原子数是
（A）10个（B）18个（C）24个（D）14个
8．石英玻璃是将纯石英在1600℃高温下熔化，冷却后形成
玻璃体。
关于石英玻璃构造和性质论述中对的是
（A）石英玻璃属于原子晶体
（B）石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸腐蚀
（C）石英玻璃构造类似于液体
（D）石英玻璃能经受高温剧变且能抗碱腐蚀
9．已知C3N4晶体具备比金刚石还大硬度，且构成该晶体微粒间只以单键结合。
下列关于C3N4晶体说法错误是
（A）该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中碳碳键更牢固
（B）该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子
（C）该晶体中碳原子和氮原子最外层都满足8电子构造
（D）该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状构造
10．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它硬度大、熔点高、化学性质稳定。
工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反映获得。
（1）氮化硅晶体属于__________晶体。
（2）已知氮化硅晶体构造中，原子间以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和S原子不直接相连，同步每个原子都满足8电子稳定构造。
请写出氮化硅化学式__________
（3）现用SiCl4和N2在H2氛围保护下，加强热发生反映，可得较高纯度氮化硅。
反映化学方程式为__________________________________________________
11．短周期元素K、Y、Z在周期表中位置关系如图：
X
Y
Z
（1）x元素单质分子式是_______，若x核内中子数和质子数相等，x单质摩尔质量为_______，单质是_______晶体。
（2）z单质晶体类型属于_______，Z氢化物和最高价氧化物浓溶液反映化学方程式为____________________________。
教学反思：
晶体具备规则几何外形源于构成晶体微粒按一定规律周期性重复排列。
本节延续前面一节离子晶体，以“构成微粒---晶体类型---晶体性质”认知模式为主线，着重探究了典型分子晶体冰和干冰晶体构造特点。
并谈到了分子间作用力和氢键对物质性质影响。
使学生对分子晶体构造和性质特点有里一种大体理解。
并为背面学习原子晶体做好了知识准备，以形成比较。
第三节金属晶体
第1学时
【教学目的】
1、理解金属键概念和电子气理论
2、初步学会用电子气理论解释金属物理性质
【教学难点】金属键和电子气理论
【教学重点】金属具备共同物理性质解释。
【教学过程设计】
【引入】人们都懂得晶体有固定几何外形、有拟定熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力结合在一起，金刚石、金刚砂等都是原子晶体，靠共价键互相结合，那么咱们所熟悉铁、铝等金属是不是晶体呢？
它们又是靠什么作用结合在一起呢？
【板书】一、金属键
金属晶体中原子之间化学作用力叫做金属键。
【解说】金属原子电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同整体吸引自由电子而结合在一起。
这种金属离子与自由电子之间较强作用就叫做金属键。
金属键可当作是由许多原子共用许多电子一种特殊形式共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性，金属键特性是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有属性在金属单质晶体中，原子之间以金属键互相结合。
金属键是一种遍及整个晶体离域化学键。
【强调】金属晶体是以金属键为基本作用力晶体。
【板书】二、电子气理论及其对金属通性解释
1．电子气理论
【解说】典型金属键理论叫做“电子气理论”。
它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来大量自由电子形成可与气体相比拟带负电“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”“海洋”之中。
2．金属通性解释
【展示金属实物】展示金属实物有金属导线（铜或铝）、铁丝、镀铜金属片等，并将铁丝随意弯曲，引导观测铜金属光泽。
论述应用某些涉及电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板等。
【教师引导】从上述金属应用来看，金属有哪些共同物理
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