《原子晶体与分子晶体》教案2.doc

原子晶体与分子晶体教案第1课时 原子晶体【教学目标】1.通过了解典型原子晶体金刚石的宏观性质，引导学生理解原子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式，2.认识由共价键构成的晶体特点。 【重点难点】 重点：掌握原子晶体的结构与性质特点。 难点：理解原子晶体与离子晶体、金属晶体的区别。【教学方法】 自主合作探究型学案教学 【教学过程】 教 师 活 动学 生 活 动设 计 意 图情景导入【设问】通过初中和必修课程的学习我们知道，碳和硅虽然都是A族元素，但他们的氧化物二氧化硅和二氧化碳的性质却差别较大。例如，常温下，二氧化碳是气体，二氧化硅却是熔点高、硬度大的晶体，这是为什么呢？这与它们的结构有什么关系？这一节我们就来研究他们的结构及性质上的不同。学生聆听、思考。提出问题，引起学生思考，激发学生学习的兴趣。问题发现【自学】请同学们先自学课本，然后完成学案中的基础自测内容，再相互讨论，将发现的疑难问题写到学案的问题发现栏目中。(教师巡视，指导学生自学及正确使用学案。)学生先阅读教材，然后完成学案中的相应内容。相互讨论，提出问题。充分发挥学生的主体作用，提高课堂效率，培养学生的自学能力。问题探究与应用问题探究与应用【问题探究1】在初中我们都学习过金刚石的性质(展示金刚石的图片)，金刚石有哪些特性？这些性质显然是由金刚石的结构决定的，已知金刚石中的碳原子的杂化轨道是sp3，那么，金刚石有怎样的结构呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作金刚石的结构模型。思考1. 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？3. 在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？【板书】一、原子晶体.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体【归纳拓展】(展示甲烷和金刚石的微观结构图，结合学生回答情况，共同分析总结)甲烷分子中的碳原子的杂化轨道是sp3杂化轨道，甲烷分子是正四面体形分子。金刚石中的碳原子的杂化轨道也是sp3杂化轨道，故每个碳原子以sp3杂化轨道和它近邻的四个碳原子以共价键相互结合在一起形成正四面体形的空间立体网状结构。其中CC键键长为0.154nm，键能为347kJmol-1，正是这种特殊的排列方式造就了金刚石晶体的独特性质。【迁移应用】关于金刚石的下列说法中，错误的是( )。 A晶体中不存在独立的分子B碳原子间以共价键相结合C是硬度最大的物质之一D化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 【板书】2.常见的原子晶体金刚石(C)、晶体硅(Si)、 晶体硼(B)、晶体锗(Ge) 碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体二氧化硅( SiO)晶体【问题探究2】水晶是一种古老的宝石(展示水晶的图片)，晶体完好时呈六棱住钻头形，它的成分是二氧化硅。水晶的结构可以看成是硅晶体中每个SiSi键中“插入”一个氧原子形成的，那么在二氧化硅中原子是怎样排列的呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作二氧化硅的结构模型。思考1. 在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？思考2. 在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？【归纳拓展】(展示二氧化硅的微观结构图，结合学生回答情况，共同分析总结)碳和硅都是第A族元素，若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构；若再在硅晶体每个SiSi键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体为骨架的二氧化硅的结构。在二氧化硅晶体里，一个硅原子能形成四个共价键，一个氧原子能形成两个共价键，因此二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1:2。【问题探究3】通过以上分析，比较金刚石、二氧化硅与我们前面学过的金属晶体、离子晶体有何不同？ 【归纳拓展】金刚石、二氧化硅与金属晶体、离子晶体的构成微粒和微粒间的相互作用都不同。可列表比较如下(先让学生自己填表，再分析讲解)：晶体类型构成微粒微粒间作用力实 例金属晶体Ca、Cu、Mg离子晶体金刚石、二氧化硅像这样相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体成为原子晶体。常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、金刚砂、水晶等。说明：由金刚石的晶体结构可以看出，在每个碳原子周围排列的碳原子只能有四个，这是由共价键的饱和性与方向性决定的。正是因为在中心原子周围排列的原子的数目是有限的，所以这种比较松散排列的结构与金属晶体和离子晶体中的紧密堆积排列有很大的不同。【迁移应用】在二氧化硅晶体中，原子未排列成“紧密堆积”结构，其原因是( )。A共价键具有饱和性 B共价键具有方向性C二氧化硅是化合物D二氧化硅是由非金属元素的原子构成的【交流与研讨】分析下表中的数据，部分原子晶体的键能、熔点和硬度表晶体键能/kJmol-1熔点/硬度*金刚石(CC)347335010碳化硅(CSi)30126009晶体硅(SiSi)2261157【思考】1. 怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？【归纳拓展】 1在原子晶体中，各原子均以共价键相结合，由于原子晶体熔化时必须破坏其中的共价键，而共价键的键能相对较大，破坏他们需要很高的温度，所以原子晶体具有很高的熔点。 2对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。【板书】3.原子晶体的物理特性在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的(1)熔点和沸点高(2)硬度大(3)一般不导电(4)且难溶于一些常见的溶剂 【迁移应用】碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )。A熔点从高到低的顺序是：金刚石碳化硅晶体硅B熔点从高到低的顺序是：金刚石晶体硅碳化硅C三种晶体中的结构单元都是正四面体结构D三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体学生分组讨论、探究，并根据想象动手制作金刚石的球棍模型。然后小组代表发表自己的看法。学生回顾复习杂化轨道知识，完善自己的金刚石球棍模型。学生练习，巩固有关金刚石的知识。学生分组讨论、探究，并根据想象动手制作二氧化硅的球棍模型。然后小组代表发表自己的看法。学生根据分析，完善自己的二氧化硅球棍模型。学生复习、填表，总结复习有关晶体的知识。 学生练习，巩固有关原子晶体的知识。学生分组讨论，探究原子晶体的性质递变规律及原因。学生练习，巩固有关原子晶体性质递变规律的知识。通过问题探究和迁移应用，学习金刚石的知识。 通过问题探究及迁移应用，学习二氧化硅的知识。通过问题探究，总结出原子晶体的有关知识，比较金属晶体、离子晶体、原子晶体的不同。通过问题探究，总结原子晶体的熔点等递变规律。概括整合1金属晶体、离子晶体、原子晶体在结构和性质上有何不同？请填写下表。晶体类型金属晶体离子晶体原子晶体构成微粒微粒间的作用力化学键特征实 例2常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、金刚砂、水晶，比较并填写下表。常见原子晶体原子数与化学键数比值最小环上的原子数键长与键能比较 金刚石碳化硅晶体硅二氧化硅学生填表练习，比较总结几种晶体的有关结构和性质。学生填表练习，比较总结常见的几种原子晶体的有关结构和性质。以问题的形式呈现，让学生讨论、总结，归纳出本节主要内容及有关规律。【板书设计】一、原子晶体.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体2.常见的原子晶体3.原子晶体的物理特性 第2课时 分子晶体【教学目标】 1.了解干冰的宏观性质，明确分子晶体的概念。 2.理解分子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式。 3.知道分子晶体熔沸点高低与晶体结构及微粒间作用力的关系。 【教学重难点】掌握分子晶体的结构与性质特点。 【教学方法】 1.利用多媒体手段展示图片，激发学生学习兴趣，引导学生去探究分析分子晶体的结构特点。 2.利用图片、模型以及教材上的“联想质疑”“交流研讨”等栏目，承上启下，使课堂学习环环相扣。 3.课堂上利用学案导学，通过学生自学、小组讨论、上黑板展示、师生评价等形式，完成学习目标。并通过迁移应用、当堂反馈等习题的设置，巩固所学知识、检测学生的学习效果，使教学更有针对性。【教学过程】教学活动学生活动设计意图【引入问题情景】我们已知道，冰易融化，干冰易气化，碘晶体易升华，你知道这些晶体为什么具有上述的特殊性质吗？它们的结构是怎样的呢？(利用多媒体展示冰融化，干冰气化，碘晶体升华等图片) 聆听、观看图片启发学生思考：冰、干冰、碘的性质与离子晶体、金属晶体、原子晶体的区别。板书二、分子晶体 板书1.分子晶体的概念 讨论(1)干冰的宏观性质和应用有哪些？ (2)分子晶体中分子的排列是否采取紧密堆积的方式？为什么？ (3)分子晶体的结构特点有哪些？ 思考CO2中C原子和O原子之间以共价键相结合，故CO2形成的晶体为原子晶体。你认为正确吗？为什么？ (教师对学生的讨论结果做出评价并用多媒体展示) 迁移应用下列物质形成的晶体中属于分子晶体的化合物是( )。 A.NH3、H2、C10H8 B.H2S、CO2、H2SO4 C.SO2、SiO2、P2O5 D.CH4、Na2S、H2O 观察碘晶体和干冰晶体的晶胞，熟悉典型分子晶体的结构。 讨论给定的有关问题 学生思考讨论并展示结论，学生之间相互评价。 讨论题答案：(1)常见的干冰呈块状或丸状，在低温实验、人工降雨等场合常用做致冷剂。 (2)分子晶体中分子的排列采取紧密堆积的方式，因分子间的相互作用不具有方向性。 (3)分子以分子间作用力相互结合形成晶体，并采取紧密堆积方式排列。 思考题答案：不正确，因为CO2中C原子和O原子之间虽然以共价键相结合，但CO2分子与分子之间是通过分子间作用力相结合而形成的分子晶体。 迁移应用答案：B 通过设置的讨论题可加深学生对分子晶体结构特点的认识。 通过迁移应用，使学生学以致用，达到巩固提高的目的。板书2.冰晶体的结构与性质 阅读思考(1)冰晶体中微粒间的作用力有哪几种？ (2)冰晶体的结构特点如何？冰中水分子的排列是否采取紧密堆积的方式？为什么？ (3)由水变为冰，水的密度如何变化？为什么？ (指导学生思考问题) 迁移应用冰晶体中，在每个水分子周围结合的水分子的个数为 。 (教师对学生的结论做出评价并用多媒体展示) 阅读教师指定内容，参考课本图示，思考、讨论学案提出的问题。 (1)六人一组，组内合作，集思广益。 (2)各小组上黑板展示问题的结论。 (3)有问题的先同组内同学改，再小组之间改。 思考题答案：(1)范德华力和氢键 (2)冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。因氢键具有一定的方向性，故冰中水分子不能采取紧密堆积方式。 (3)密度减小；因冰中水分子的间距教大，分子的排列比较松散。 迁移应用答案：4 通过思考和组内、组间的交流，让学生自己发现规律和方法。板书3.分子晶体的物理性质 阅读思考(1)分子晶体的物理性质有何特点？ (2)分子晶体的熔点为什么比原子晶体和离子晶体的熔点低？ (3)与同族元素的氢化物形成的分子晶体相比，为什么水的熔沸点相对较高？ (4)如何判断组成和结构相似的分子晶体的熔沸点的相对高低？为什么？ (指导学生阅读相关内容，完成学案提出的问题) 迁移应用 1.下列各组物质按熔点由低到高的顺序排列的是 。 A.F2、Cl2、Br2、I2B.H2O、H2S、H2Se C.CO2、H2O、D.白磷、金刚石 2.试解释甲烷晶体在常温常压不能存在的原因是什么？ (教师对迁移应用答案进行评析) 【板书】4. 哪些晶体属于分子晶体较典型的分子晶体有：(1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷，等等； (2)部分非金属单质，如卤素(X2)(如图3-9的碘)、氧(O2)(如图3-10)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)(如图3-10)，等等；(3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2，等等 阅读教师指定内容，思考、讨论学案提出的问题。 (1)六人一组，组内合作，集思广益。 (2)各小组上黑板展示问题的结论。 (3)有问题的先同组内同学改，再小组之间改。 对于迁移应用给出的题目，学生独立完成，然后同桌之间相互批阅，指出合理或不合理之处。 阅读思考答案：(1)熔沸点低、硬度较小，有较强的挥发性。 (2)分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，而原子晶体或离子晶体熔化时破坏的是化学键，故分子晶体的熔点较低。 (3)水分子间除了分子间作用力外，还有氢键。 (4)对组成和结构相似且晶体中不含氢键的物质来说，相对分子质量越大，物质的熔沸点越高。因相对分子质量越大，分子间作用力越大。 迁移应用答案：1.C 2.AC 3.甲烷形成的晶体是分子晶体，分子间依靠范德华力相结合，因范德华力较弱，故其熔点低，在常温常压下只能以气体形式存在。 以问题的形式将内容具体化，使学生在探究、讨论问题的过程中掌握学习目标。 配以适当的练习，巩固所学知识。