2012高中化學(xué) 3.3.1《原子晶體與分子晶體》第1課時教案 魯科版選修3

1、第3節(jié) 原子晶體與分子晶體第1課時 原子晶體【教學(xué)目標(biāo)】1. 通過了解典型原子晶體金剛石的宏觀性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生理解原子晶體的空間結(jié)構(gòu)特點及微粒的堆積方式，2. 認識由共價鍵構(gòu)成的晶體特點。 【重點難點】 重點：掌握原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)特點。 難點：理解原子晶體與離子晶體、金屬晶體的區(qū)別?！窘虒W(xué)方法】 自主合作探究型學(xué)案教學(xué) 【教學(xué)過程】 教 師 活 動學(xué) 生 活 動設(shè) 計 意 圖情景導(dǎo)入【設(shè)問】通過初中和必修課程的學(xué)習(xí)我們知道，碳和硅雖然都是A族元素，但他們的氧化物二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)卻差別較大。例如，常溫下，二氧化碳是氣體，二氧化硅卻是熔點高、硬度大的晶體，這是為什么呢？這與它們的結(jié)構(gòu)有什

2、么關(guān)系？這一節(jié)我們就來研究他們的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)上的不同。學(xué)生聆聽、思考。提出問題，引起學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。問題發(fā)現(xiàn)【自學(xué)】請同學(xué)們先自學(xué)課本，然后完成學(xué)案中的基礎(chǔ)自測內(nèi)容，再相互討論，將發(fā)現(xiàn)的疑難問題寫到學(xué)案的問題發(fā)現(xiàn)欄目中。（教師巡視，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)及正確使用學(xué)案。）學(xué)生先閱讀教材，然后完成學(xué)案中的相應(yīng)內(nèi)容。相互討論，提出問題。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高課堂效率，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。    問題探究與應(yīng)用            

3、                  問題探究與應(yīng)用【問題探究1】在初中我們都學(xué)習(xí)過金剛石的性質(zhì)（展示金剛石的圖片），金剛石有哪些特性？這些性質(zhì)顯然是由金剛石的結(jié)構(gòu)決定的，已知金剛石中的碳原子的雜化軌道是sp3，那么，金剛石有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？請各小組相互討論，并根據(jù)自己的想象制作金剛石的結(jié)構(gòu)模型。思考1. 在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個？2. 在金剛石晶體中每個碳原子連接有幾個共價鍵？3. 在金剛石晶體

4、中碳原子個數(shù)與C-C共價鍵個數(shù)之比是多少？【板書】一原子晶體.概念：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體【歸納拓展】（展示甲烷和金剛石的微觀結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合學(xué)生回答情況，共同分析總結(jié)）甲烷分子中的碳原子的雜化軌道是sp3雜化軌道，甲烷分子是正四面體形分子。金剛石中的碳原子的雜化軌道也是sp3雜化軌道，故每個碳原子以sp3雜化軌道和它近鄰的四個碳原子以共價鍵相互結(jié)合在一起形成正四面體形的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其中CC鍵鍵長為0.154nm，鍵能為347kJ·mol-1,正是這種特殊的排列方式造就了金剛石晶體的獨特性質(zhì)?！具w移應(yīng)用】關(guān)于金剛石的下列說法中，錯誤的是（ ）。 A晶體

5、中不存在獨立的分子B碳原子間以共價鍵相結(jié)合C是硬度最大的物質(zhì)之一D化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會與氧氣發(fā)生反應(yīng) 【板書】2.常見的原子晶體金剛石（C）、晶體硅(Si)、 晶體硼（B）、晶體鍺(Ge) 碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體二氧化硅（ SiO）晶體【問題探究2】水晶是一種古老的寶石（展示水晶的圖片），晶體完好時呈六棱住鉆頭形，它的成分是二氧化硅。水晶的結(jié)構(gòu)可以看成是硅晶體中每個SiSi鍵中“插入”一個氧原子形成的，那么在二氧化硅中原子是怎樣排列的呢？請各小組相互討論，并根據(jù)自己的想象制作二氧化硅的結(jié)構(gòu)模型。思考1. 在SiO2晶體中每個硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？每個氧原

6、子周圍緊鄰的硅原子有多少個？在SiO2晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是多少？思考2. 在SiO2晶體中每個硅原子連接有幾個共價鍵？每個氧原子連接有幾個共價鍵？【歸納拓展】（展示二氧化硅的微觀結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合學(xué)生回答情況，共同分析總結(jié)）碳和硅都是第A族元素，若以硅原子代替金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的碳原子，便可得到晶體硅的結(jié)構(gòu)；若再在硅晶體每個SiSi鍵中“插入”一個氧原子，便可得到以硅氧四面體為骨架的二氧化硅的結(jié)構(gòu)。在二氧化硅晶體里，一個硅原子能形成四個共價鍵，一個氧原子能形成兩個共價鍵，因此二氧化硅晶體中硅原子和氧原子的個數(shù)比為1:2?！締栴}探究3】通過以上分析，比較金剛石、二氧化硅與我們前面學(xué)過的金屬晶體

7、、離子晶體有何不同？ 【歸納拓展】金剛石、二氧化硅與金屬晶體、離子晶體的構(gòu)成微粒和微粒間的相互作用都不同。可列表比較如下（先讓學(xué)生自己填表，再分析講解）：晶體類型構(gòu)成微粒微粒間作用力實 例金屬晶體  Ca、Cu、Mg離子晶體      金剛石、二氧化硅像這樣相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體成為原子晶體。常見的原子晶體有金剛石、晶體硅、金剛砂、水晶等。說明：由金剛石的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，在每個碳原子周圍排列的碳原子只能有四個，這是由共價鍵的飽和性與方向性決定的。正是因為在中心原子周圍排列的原子

8、的數(shù)目是有限的，所以這種比較松散排列的結(jié)構(gòu)與金屬晶體和離子晶體中的緊密堆積排列有很大的不同?！具w移應(yīng)用】在二氧化硅晶體中，原子未排列成“緊密堆積”結(jié)構(gòu)，其原因是（ ）。A共價鍵具有飽和性 B共價鍵具有方向性C二氧化硅是化合物D二氧化硅是由非金屬元素的原子構(gòu)成的【交流與研討】分析下表中的數(shù)據(jù)，部分原子晶體的鍵能、熔點和硬度表晶體鍵能/kJ·mol-1熔點/硬度*金剛石（CC）347335010碳化硅（CSi）30126009晶體硅（SiSi）22614157【思考】1. 怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？2. “具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對嗎？為什

9、么？【歸納拓展】 1在原子晶體中，各原子均以共價鍵相結(jié)合，由于原子晶體熔化時必須破壞其中的共價鍵，而共價鍵的鍵能相對較大，破壞他們需要很高的溫度，所以原子晶體具有很高的熔點。 2對結(jié)構(gòu)相似的原子晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。【板書】3.原子晶體的物理特性在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的（1）熔點和沸點高（2）硬度大（3）一般不導(dǎo)電（4）且難溶于一些常見的溶劑 【遷移應(yīng)用】碳化硅的晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是（ ）。A熔點從高到低的順序是：金剛石碳

10、化硅晶體硅B熔點從高到低的順序是：金剛石晶體硅碳化硅C三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)D三種晶體都是原子晶體且均為電的良導(dǎo)體學(xué)生分組討論、探究，并根據(jù)想象動手制作金剛石的球棍模型。然后小組代表發(fā)表自己的看法。 學(xué)生回顧復(fù)習(xí)雜化軌道知識，完善自己的金剛石球棍模型。    學(xué)生練習(xí)，鞏固有關(guān)金剛石的知識。   學(xué)生分組討論、探究，并根據(jù)想象動手制作二氧化硅的球棍模型。然后小組代表發(fā)表自己的看法。 學(xué)生根據(jù)分析，完善自己的二氧化硅球棍模型。     學(xué)生復(fù)習(xí)

11、、填表，總結(jié)復(fù)習(xí)有關(guān)晶體的知識。                學(xué)生練習(xí)，鞏固有關(guān)原子晶體的知識。   學(xué)生分組討論，探究原子晶體的性質(zhì)遞變規(guī)律及原因。           學(xué)生練習(xí)，鞏固有關(guān)原子晶體性質(zhì)遞變規(guī)律的知識。通過問題探究和遷移應(yīng)用，學(xué)習(xí)金剛石的知識。             通過問題探究及遷移應(yīng)用，學(xué)習(xí)二氧化硅的知識。