3.1晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-共價(jià)晶體與分子晶體高二上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

----晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)共價(jià)晶體與分子晶體【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過搭建和觀察模型，認(rèn)識(shí)共價(jià)晶體和分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)微粒的堆積方式和晶胞特征，發(fā)展學(xué)生感知和識(shí)別模型的能力，發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.學(xué)會(huì)通過微粒種類和微粒間作用力判斷晶體類型，推測晶體性質(zhì)，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。meiyangyang8602meiyangyang8602科學(xué)研究表明，30億年前，在地殼下200km左右的地幔中，處在高溫、高壓巖漿中的碳元素逐漸形成了具有正四面體結(jié)構(gòu)的金剛石?；鹕奖l(fā)時(shí)，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時(shí)冷卻，形成含有少量金剛石的原生礦床。金剛石具有諸多不同凡響的優(yōu)良性質(zhì)∶熔點(diǎn)高，不導(dǎo)電，硬度極高。這些性質(zhì)顯然是由金剛石的結(jié)構(gòu)決定的。那么，金剛石具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢?【情境導(dǎo)入】沒有金剛鉆不敢攬瓷器活鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳【問題組一】結(jié)合自己拼裝制作的金剛石晶體模型，回答下列問題：1.在金剛石晶體中,C采取什么雜化方式？每個(gè)C與多少個(gè)C成鍵？最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？2.在金剛石晶體中，C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為多少？

3.12克金剛石中C—C鍵數(shù)為多少NA？

4.金剛石的晶胞，與我們上節(jié)課學(xué)的是哪種晶胞相似？一個(gè)金剛石晶胞占有多少個(gè)碳原子？

１.概念：【小結(jié)1】共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)：3、組成微粒:4、微粒間作用力:原子共價(jià)鍵相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體．2、共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共價(jià)晶體構(gòu)成粒子原子粒子間的作用力共價(jià)鍵共價(jià)晶體原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合。共價(jià)鍵具有方向性和飽和性。共價(jià)晶體中的微粒堆積不服從緊密堆積原理。5、常見的共價(jià)晶體：物質(zhì)種類實(shí)例某些_____某些______某些___非金屬單質(zhì)非金屬化合物氧化物晶體硼、金剛石、晶體硅、晶體鍺等碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等二氧化硅(SiO2)等SiO【問題組二】1.金剛石與晶體硅、碳化硅性質(zhì)相似，你預(yù)測晶體硅和碳化硅的結(jié)構(gòu)與晶胞是什么樣的？2.在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上怎樣變換就可以得到SiO2的結(jié)構(gòu)？3.每個(gè)Si原子與幾個(gè)O原子以共價(jià)鍵相結(jié)合？每個(gè)O原子與幾個(gè)Si原子以共價(jià)鍵相結(jié)合？晶體中Si原子與O原子個(gè)數(shù)比是多少？晶體中Si原子與Si-O鍵數(shù)目之比是多少？晶體中最小的環(huán)有幾個(gè)原子？1.SiC晶體的結(jié)構(gòu)類似于金剛石晶體結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，所以在整個(gè)晶體中硅原子與碳原子個(gè)數(shù)比為1：1。

2.每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子緊鄰成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子緊鄰成鍵。Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。晶體中Si原子與Si-O鍵數(shù)目之比是1:4。晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子?！拘〗Y(jié)2】二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α--SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。氧硅四面體構(gòu)成的螺旋鏈?zhǔn)⒌淖蟆⒂倚途w拓展視野二氧化硅的用途玻璃單晶硅水泥硅光電池芯片光纖1.碳化硅硬度大，具有耐熱性、耐氧化性和耐腐蝕性，可用作耐磨料、耐火材料、電熱元件等。結(jié)合此表總結(jié)共價(jià)晶體的性質(zhì)?！締栴}組三】2.剛蒸熟的米飯中吃到一粒沙子，你能總結(jié)出二氧化硅有哪些性質(zhì)?3.結(jié)合課本的數(shù)據(jù)總結(jié)共價(jià)晶體的性質(zhì)。（1）熔沸點(diǎn)很高（2）硬度很大（3）一般不導(dǎo)電（4）難溶于一些常見的溶劑1.共價(jià)晶體的物理特性：2.原子晶體硬度、熔沸點(diǎn)比較規(guī)律：在共價(jià)鍵形成的共價(jià)晶體中，原子半徑小的，鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高、硬度大。【小結(jié)3】共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必需破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價(jià)晶體具有很高的熔點(diǎn)?！締栴}組四】1.找到干冰的晶胞模型，觀察干冰與碘的晶體結(jié)構(gòu)，思考回答下列問題：構(gòu)成碘、干冰晶體的微粒是什么？微粒間的作用力是什么？碘、干冰晶體屬于哪種晶體類型？2.如圖描述干冰和碘晶體的晶胞結(jié)構(gòu)？3.計(jì)算一個(gè)干冰晶胞、碘晶胞中實(shí)際擁有幾個(gè)分子？每個(gè)CO2分子周圍有幾個(gè)距它最近的分子？每個(gè)碘分子周圍有幾個(gè)距它最近的分子？4.分子晶體都服從緊密堆積嗎，為什么？【小結(jié)4】1.碘晶體的晶胞是面心立方晶胞，每個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的碘分子數(shù)為4；與一個(gè)碘分子相鄰的碘分子的個(gè)數(shù)為12，距離最近的有4個(gè)。2.干冰晶體中晶胞的類型是面心立方晶胞，平均每個(gè)晶胞占有CO2分子的個(gè)數(shù)為4，每個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子。C60冰【問題組五】請(qǐng)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)討論：（1）影響分子晶體的熔沸點(diǎn)高低的原因是什么？

哪些方法可比較分子晶體的熔沸點(diǎn)？（2）依據(jù)分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，判斷其物理性質(zhì)有哪些特點(diǎn)？（3）一般情況下，分子晶體的熔點(diǎn)為什么比離子晶體和原子晶體低？【小結(jié)5】1.分子晶體熔沸點(diǎn)比較的規(guī)律：(1)形成分子間氫鍵:熔沸點(diǎn)升高;形成分子內(nèi)氫鍵:熔沸點(diǎn)降低。(2)組成和結(jié)構(gòu)相似無氫鍵:相對(duì)分子質(zhì)量大,范德華力越強(qiáng)熔沸點(diǎn)越高。(3)看狀態(tài)：一般來說

固體>液體>氣體2.分子晶體物理性質(zhì)的特點(diǎn)：(1)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低；(2)較小的硬度；(3)一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。分子晶體構(gòu)成粒子分子粒子間的作用力分子間作用力【問題組六】常溫下，c做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。0℃以下，水凝結(jié)為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。觀察圖，思考∶1.冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用?這對(duì)冰晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)產(chǎn)生了怎樣的影響?2.利用冰晶體的結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征每個(gè)H2O周圍有幾個(gè)緊密相鄰的H2O？3.為什么冰剛剛?cè)诨瘯r(shí)，密度變大，4℃后密度又變?。?.如何判斷一種晶體為分子晶體？冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水的小。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小【小結(jié)6】分子晶體的判斷方法1.依據(jù)物質(zhì)的類別判斷部分非金屬單質(zhì)、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物都是分子晶體。2.依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷3.依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的原因?yàn)?一方面，物質(zhì)組成的復(fù)雜性導(dǎo)致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用，這也使這類晶體具有重要應(yīng)用。另一方面，金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型，但是，原子之間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)。由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的晶