高中化学课件：物质结构与性质集体备课

物质结构与性质 区域教研之集体备课专题三第一单元 金属键、金属晶体专题三第二单元 离子键、离子晶体 教 材 内 容 教 学 研 读 教 学 案 例 课 程 标 准 典 型 例 题 概 况物质结构理论是现代化学的重要组成部分，也是医学、生命科学，材料科学、环境科学、能源科学、信息科学的重要基础。它揭示了物质构成的奥秘。物质结构与性质的关系，有助于人们理解物质变化的本质，预测物质的性质，为分子设计提供科学依据。 在本课程模块中，我们将从原子、分子水平上认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同类型物质的有关性质，帮助高中学生进一步丰富物质结构的知识，提高分析问题和解决问题的能力。 通过本课程模块的学习，学生应主要在以下几个方面得到发展：1从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，增强学习化学的兴趣；2进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系；3能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质；4在理论分析和实验探究过程中学习辩证唯物主义的方法论，逐步形成科学的价值观。 概 况： 课程标准及实际教学目标l 作为 IB选修的作用l 作为高中化学学习内容的作用概 况： 课程标准及实际教学目标新课程标准中关于本模块内容要求的 4个一级主题 :主题 1 原子结构与元素性质主题 2 化学键与物质的性质 主题 3 分子间作用力与物质的性质 主题 4 研究物质结构的价值概 况： 课程标准主题概况： 教材 体系框架物质结构与性质 揭示物质结构的奥秘微粒间作用力与物质性质 物质结构的探索无止境 结构探索的历史与意义金属键 金属晶体 离子键 离子晶体 共价键 原子晶体 分子间作用力 分子晶体 结构研究的新课题原子结构与元素的性质原子核外电子的运动元素性质的递变规律 分子空间结构与物质性质 分子构型与物质的性质 配合物是如何形成的 暂不作要求暂不作要求物质结构核外电子运动状态和排布原子半径化合价电离能电负性周期律的本质，元素性质递变规律及其原因 晶体共价分子原子共价键、 键参数配位键键极性几何构型分子极性分子空间构型推测分子构型、极性对物质性质的影响离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体晶格能 分子间作用力氢键堆积方式、金属键概况 :模块化学知识体系内容 结构知识 性质知识 结构性质关系 原子结构与元素性质原子结构模型的演变，主族元素核外电子排布规律、结构示意图 元素性质（金属性、非金属性、主要化合价、成键类型）的周期性变化 具体表现与规律性质周期性变化的本质；主族元素原子结构、（非）金属性、 主要化合价、成键类型的判断微粒间作用力与物质性质三种化学键的本质、形成条件与类型、键的强弱，离子半径与电荷数，共价分子空间结构及其表示，分子间作用力的特征金属的通性；离子化合物的导电性；共价分子的热稳定性、 分子空间构型、 分子的极性， 价键类型、强弱对物质热稳定性、 分子空间结构的影响； 分子间作用力大小对分子晶体对性质的影响晶体结构与物质性质四种晶体结构的构成微粒、作用力类型四种晶体结构的性质特点晶体结构对物质导电性、熔沸点、硬度等物理性质的影响概况： 教材组织的 三个层次的学习内容一、课标相关内容表达内容 标 准 活 动 与探究建 议1.能 说 明 离子 键 的形成，能根据离子化合物的 结 构特征 解 释 其物理性 质 。2.了解 晶格能的 应 用， 知道 晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子 键 的 强 弱。 制作典型的离子晶体 结 构模型。 比 较氯 化 钠 、 氯 化 铯 等离子晶体的 结 构特征。 实验 探究 :熔融 盐 的 导电 性。 实验 探究：明 矾 或 铬钾矾 晶体的生 长 条件 查阅资 料：晶格能与 岩 浆 晶出 规则 。8、 知道 金属 键 的涵 义 ，能利用金属 键 理 论 解 释 金属的一些物理性 质 。9、能 列 举 金属晶体的基本堆 积模型 讨论 ： 为 什么金属晶体具有良好的 导电 性、 导热 性和延展性金属键与金属特性：金属共性（情景 )-问题 -金属键理论 -金属键理论对物理性质的解释 -金属的原子化热 -影响金属键强弱的结构因素。金属晶体：化学史话：晶体结构的认识历史 (情景） -有序的内部排列 -晶胞的概念 -等径圆球的堆积和密堆积方式 (从一维到三维，配位数、空间利用率） -金属的 4种基本堆积模型 -堆积时晶胞中微粒的平均数目（切割法） -合金二：教材内容：知识的逻辑组织：离子键、离子晶体 :熔融状态的导电性（情景） -离子键的形成与表示 -离子键无方向性和饱和性的理解 -离子晶体的形成与性质 -晶格能与离子键的强弱的微观分析。NaCl和 CsCl的晶体结构分析 -离子晶体中的配位数、结构类型和离子半径的关系二：教材内容：知识的逻辑组织：二：教材内容：学习材料基本呈现方式：金属 金属键、金属键的强弱金属晶体金属原子在晶体中的堆积方式 晶体物理性质特点（金属原子化热）离子化合物离子键的形成、特点离子晶体 离子晶体的晶格能、晶胞、配位数晶体物理性质特点（晶格能）学习情景 作用力 物质性质晶体结构1、金属的电子气理论和能带理论及对金属性质的解释。2、等径球的密堆积：三维空间的非密置层、密置层的区别，面心立方与六方密堆积的区别（延伸方式、晶胞、空隙、空间利用率、常见金属的堆积方式）。3、薄弱知识：从结构角度认识合金 (填隙式和置换式固溶体、金属化合物）4、非晶体（玻璃体）与晶体的微观结构的不同点。（ 过冷液体，短程有序，长程无序 ）三、教学研读 -教师层面：应再深入的学科逻辑知识5、晶胞纵深要求： 知道 7大晶系（ 晶轴长度和晶面夹角 ）和 14种布拉维空间格子。6、阳阴离子半径比和离子配位数的内在关系（几何计算过程的理解）。7、晶格能与伯恩哈伯循环（盖斯定律、焓变的整合）三、教学研读 -教师层面：应再深入的学科逻辑知识1、金属的通性 -为什么 -对微观的想象 ?(易激发） （难叙述）2、从粒子间相互作用的本质理解强弱的经验 -迁移到金属键的强弱理解。（难迁移）3、从反应热到金属的原子化热（易形成，但注意单位）3、金属的空间堆积方式是好像没有知识可类比，二维密置层和非密置层的对比迁移到三维（难形成）4、晶胞的叠加是较难想象的（难形成）5、可能产生对合金性质优化的结构疑问 .(拓展）6、可能会类比迁移到对非晶体的好奇（拓展）三、教学研读 -学生层面：知识结构和新知识生长点金属键和金属晶体离子键和离子晶体三、教学研读 -学生层面：知识结构和新知识生长点1、物质的电子式 -用电子式表示离子键的形成过程（迷糊） （难）2、阴阳离子间离子键形成的理解（易形成）3、离子键的无方向性和饱和性 (易形成，名称新）4、原子化热 -晶格能 (易迁移），晶格能、离子键强弱与离子微观结构的关系（易建构但应用繁杂）5、 AB型离子化合物 NaCl、 CsCl的晶胞分析（较难）6、可能会对离子晶体中离子配位数和离子半径的关系的内在原因好奇。金属 键 金属晶体 基本要求 1、了解金属晶体模型和金属 键 的本 质 。2、能用金属 键 理 论 解 释 金属的有关物理性 质 。3、 知道影响金属 键 强 弱的主要因素。4、 认识 金属物理性 质 的共性。5、 认识 合金的性能及 应 用。 发 展要求 了解金属原子化 热 的概念。 说 明 金属晶体的晶胞及三种堆 积 方式不作要求。 三、教学解读 -学生层面：考试要求离子 键 离子晶体 基本要求 1、在 化学 2 的基 础 上 进 一步 认识 离子 键 ，理解离子 键 没有方向性和 饱 和性的特点。2、在 化学 2 的基 础 上 进 一步 认识 NaCl、 CsCl晶体。3、能用 电 子式表示离子化合物及其形成 过 程。 发 展要求 知道晶格能的概念，了解晶格能的大小与离子 键 的牢固性、离子晶体熔点的高低和硬度大小的关系。 说 明 1、 对 于晶格能的概念不宜拓展。2、离子晶体中离子的配位数不作要求 。 三、教学解读 -学生层面：考试要求1、充分应用实物、模型、媒体、学生动手制作等直观教育手段，用形象让学生感性认识微观结构。 (如：金属原子的堆积方式）2、合理运用类比方法启迪学生思维，利用先行者组织策略，建立新旧知识的桥梁。 (如：导电性、延展性）3、不宜对微观结构知识进行过度挖掘，但是可适当结合学生已经具有的物理、数学工具进行抽象，适当演绎。（如：空间利用率的计算、晶胞的切割原理）4、创设思维空间提高学生 “ 宏观微观 ” 转换的能力，培养学生良好的化学思维品质。（晶胞的叠加、平均数概念与切割原理希望让学生自主得出）5、注意学生学习兴趣的激发与保持。（知识枯燥，思维的兴奋，少讲，多问，多用交流与讨论，知其所以然的乐趣，如：晶格能与离子的微观结构的关系）三、教学解读 -教学层面：建议6、要用立表方式多总结、对比、归纳。把深入的逻辑过程变线为面，建立知识体系。（如金属晶体和离子晶体的比较，堆积方式的比较。7、注意 IB模块的特殊性，必须通过练习来巩固理解，形成知识的外延与变形。但要注意习题形式与考试方向，试题编制与选择要注意浙江省的要求。（不知道教材中例举的具体金属晶体堆积方式是否做记忆要求？习题中有）8、注意教学语言的科学性。三、教学解读 -教学层面：建议l 1、（ 2010高考样题展示） NaCl晶体中最小重复单元 (晶胞 )如右图所示。已知：氯化钠的摩尔质量为 M g/mol，某一定条件下 NaCl晶体中最邻近的钠离子和氯离子中心间的距离为 a cm，晶体的密度为 b g/cm3 。则下列叙述正确的是l A每个 Na 周围最近且等距离的 Cl所围成的空间构型为正六面体l B每个 Na 周围最近且等距离的 Cl所围成的空间构型为正十二面体l C阿伏加德罗常数 NA可表示为 M/2a3bl D阿伏加德罗常数 NA可表示为 4M/a3bl 答案 :C四、典型例题：l2、 （ 2010高考样题展示）下列图像是NaCl、 CsCl、干冰的晶体结构图或是从其中分割出来的部分结构图，试判断属于 NaCl的晶体结构图像的是l 答案 :A四、典型例题：l3.（ 2010江苏高考） CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl晶体的相似（如右图所示），但晶体中含有的中哑铃形的 C22-存在，使晶胞沿一个方向拉长。晶体中 1个 Ca2+周围距离最近的 C22-数目为 4 。l 3、 （苏州实验中学）（ 11分） A、 B、 C、 D、 E、 F、 G七种元素，它们的原子序数依次增大，除 G外均为前 20号元素。 A原子基态时 p能级原子轨道上电子数等于次外能层电子数， C元素的原子基态时 s能级与 p能级上的电子数相等， C、 D处于相同的能级，且 D是同期中电负性最大的元素， E原子的第一至第四电离能（ kJmol 1）分别为： 578、 1817、 2745、 11575， F元素原子中 4s能级有 2个电子。 G元素的离子形成的硫酸盐结晶水合物呈蓝色。(1)B形成的单质中有 _1 个 键， 2 _个 键，上述元素形成的化合物中和 B的单质是等电子的是 _ CO_(填化学式(2) G元素的基态原子的外围电子排布式为 3d104s1 (3) 常温下， E单质投入到 B的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中的现象是 无明显现象 。四、典型例题：l (4)D、 F组成的晶体 FD2结构如图 所示， G形成晶体的结构如 所示， 为 H3BO3（硼酸）晶体结构图 (层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合 )。图 图 图 图 I所示的 FD2晶体中与 F离子最近且等距离的 F离子数为 ，图 III中未标号的 G原子形成晶体后周围最紧邻的 G原子数为 ； 图 II所示的物质结构中最外能层已达 8电子结构的原子是 ， H3BO3晶体中 B原子个数与极性键个数比为 ； 三种晶体中熔点高低的顺序为 (填空化学式 )， H3BO3晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 。(4) 12 12 O 16 CaF2 Cu H3BO3 分子间作用力5.（ 2010江苏训练题）不锈钢是由铁、铬、镍、碳及众多不同元素所组成的合金，铁是主要成分元素，铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于 11%，不然就不能生成致密氧化膜 CrO3防止腐蚀。l (1)基态碳（ C）原子的轨道表示式为 。l (2)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O中 Cr的配位数为 ；已知 CrO5中 Cr为 +6价，则 CrO5的结构式 。l (3)金属镍粉在 CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态 Ni(CO)4，呈四面体构型。 423K时， Ni(CO)4分解为Ni和 CO，从而制得高纯度的 Ni粉。试推测：四羰基镍的晶体类型是 ， Ni(CO)4易溶于下列 。l A水 B四氯化碳 C苯 D硫酸镍溶液（ 1） (2分 )（ 2） 6（ 1分） （ 1分）（ 3） 分子晶体 （ 1分） bc (2分 )l (4)Fe的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的AB图中正确的是 。l (5)据报道，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由