人教新課標(biāo)化學(xué)高三年級(jí)《原子晶體》教學(xué)設(shè)計(jì)

教案 3： 1-1-3 原子晶體第一節(jié) 離子晶體、分子晶體和原子晶體（三）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握原子晶體的概念，能夠區(qū)分原子晶體、離子晶體和分子晶體。 2掌握金剛石等典型原子晶體的結(jié)構(gòu)特征，理解原子晶體中“相鄰原子間通過共價(jià)鍵 結(jié)合而成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”的特征。3以金剛石為例，了解原子晶體的物理性質(zhì)（熔、沸點(diǎn)，導(dǎo)電性和溶解性）。4能夠根據(jù)金剛石、石墨的晶體結(jié)構(gòu)特征，分析比較兩種物質(zhì)的性質(zhì)特征。由此培養(yǎng) 根據(jù)晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋晶體的物理性質(zhì)的觀念。5學(xué)會(huì)比較離子晶體、分子晶體、原子晶體三類晶體的性質(zhì)特征和結(jié)構(gòu)特征。二、學(xué)習(xí)過程復(fù)習(xí)提問 （一）基本知識(shí)點(diǎn)（學(xué)生自學(xué)完成） 1原子晶體：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2構(gòu)成粒子： _ ；3.粒子間的作用 _ ；4原子晶體的物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn) _，硬度 _ ；_ 一般的溶劑； _ 導(dǎo)電。原子晶體具備以上物理性質(zhì)的原因 _原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式 _。為什么？5常見的原子晶體有 _ 等。6判斷晶體類型的依據(jù)（ 1）看構(gòu)成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用。對(duì)分子晶體 ,構(gòu)成晶體的微粒是 _，微粒間的相互作用是 _；對(duì)于離子晶體，構(gòu)成晶體的是微粒是 _，微粒間的相互作 _鍵。對(duì)于原子晶體，構(gòu)成晶體的微粒是 _ ，微粒間的相互作用是 _鍵。（ 2）看物質(zhì)的物理性質(zhì) （如：熔、沸點(diǎn)或硬度 ）。一般情況下，不同類晶體熔點(diǎn)高低順序是 _ 晶體 _ 晶體 _ 晶體。原子晶體、離子晶體比分子晶體的熔、沸點(diǎn)高得多（二）重點(diǎn)點(diǎn)撥1晶體 晶體是指具有規(guī)則幾何外形的固體。其結(jié)構(gòu)特征是其內(nèi)的原子或分子在主維空間的排布 具有特定的周期性，即隔一定距離重復(fù)出現(xiàn)。重復(fù)的單位可以是單個(gè)原子或分子，也可以是 多個(gè)分子或原子團(tuán)。重復(fù)的單位必須具備 3 個(gè)條件，化學(xué)組成相同，空間結(jié)構(gòu) （包括化學(xué)鍵 ） 相同，化學(xué)環(huán)境和空間環(huán)境相同。2晶胞的概念 在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的基本的重復(fù)單位稱為晶胞。晶胞在三維空間無限地重復(fù)就產(chǎn) 生了宏觀的晶體?？梢哉f，晶體的性質(zhì)是由晶胞的大小，形狀和質(zhì)點(diǎn)的種類（分子、原子或離子）以及它們之間的作用力所決定的。3納米材料 我們平時(shí)所見到的材料，絕大多數(shù)是固體物質(zhì)，它的顆粒一般在微米級(jí)，一個(gè)顆粒包含著無數(shù)個(gè)原子和分子，這時(shí)候，材料所顯示的是大量分子所顯示的宏觀性質(zhì)。當(dāng)人們用特殊 的方法把顆粒加工到納米級(jí)大小，這時(shí)的材料則被稱之為納米材料，一個(gè)納米級(jí)顆粒所含的 分子數(shù)則大為減少。奇怪的是，納米材料具有奇特的光、電、熱、力和化學(xué)特性，和微米級(jí) 材料的性質(zhì)迥然不同。納米材料的粒子是超細(xì)微的，粒子數(shù)多、表面積大，而且處于粒子界面上的原子比例甚 高，一般可達(dá)總數(shù)的一半左右。這就使納米材料具有不尋常的表面效應(yīng)，界面效應(yīng)等。因此 而呈現(xiàn)出一系列獨(dú)特的性質(zhì)。納米顆粒和晶胞是兩個(gè)完全不同的概念： 晶胞是晶體中最小的重復(fù)單元， 這種重復(fù)單元 向空間延伸，構(gòu)成晶體，而納米顆粒本身就是一個(gè)分子，納米材料在結(jié)構(gòu)上與分子晶體有相 似的地方，但并不相同。納米材料并不是新的物質(zhì)，只不過是將傳統(tǒng)材料的顆粒進(jìn)一步超細(xì)微化，這樣對(duì)物質(zhì)的 物理性質(zhì)的改變十分巨大，使之具備了一些傳統(tǒng)材料所無法具備的性質(zhì)。為什么與傳統(tǒng)材料 相比，納米材料的性質(zhì)改變?nèi)绱司薮螅茖W(xué)界目前還無法做出最終解釋。4 各類晶體主要特征類型 比較離子晶體原子晶體分子晶體構(gòu)成晶體微粒陰、陽離子原子分子形成晶體作用力離子鍵共價(jià)鍵范德華力熔沸點(diǎn)較咼很高低物硬度硬而脆大小理導(dǎo)電性 性不良（熔融或水溶液中 導(dǎo)電）絕緣、半導(dǎo)體不良質(zhì)傳熱性不良不良不良延展性不良不良不良溶解性易溶于極性溶劑，難溶于有機(jī)溶劑不溶于任何溶 劑極性分子易溶于極性溶劑；非 極性分子易溶于非極性溶劑中典型實(shí)例NaOH、NaCI金剛石P4、干冰、硫在離子晶體、原子晶體均不存在分子，因此 NaCI、SQ2等均為化學(xué)式。只有分子晶體中 才存在分子。（三）講練（先練后講）例 1下列的晶體中，化學(xué)鍵種類相同，晶體類型也相同的是（）（A）SO2與 SiO2B.C02與 出 0（C） NaCI 與 HCI（D） CCI4與 KCI解析抓住晶體粒子的化學(xué)鍵去判斷晶體類型這一關(guān)鍵進(jìn)行對(duì)比。如S02與 SiO2都是共價(jià)化合物，但是，晶體內(nèi)的作用力是分子間作用力，S02為分子晶體，而 SiO2中硅與氧以共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀的原子晶體。答案B例 2碳化硅 SiC 的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C 原子和 S 原子的位置是交替的。在下列三種晶體金剛石晶體硅碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是()(A)(B)(C) (D)解析C 與 Si 同為 IVA 族元素，它們的相似性表現(xiàn)在金剛石是原子晶體，硅晶體，碳化 硅也是原子晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價(jià)鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟?應(yīng)在 Si 與 C 之間。三種原子晶體，空間結(jié)構(gòu)相似，熔點(diǎn)決定于它們的鍵長與鍵能，故熔點(diǎn) 從咼到低分別是金剛石碳化硅、晶體硅。答案A例 3下列晶體分類中正確的一組是()離子晶體原子晶體分子晶體ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCHsCOONa水晶coDBa(OH)2金剛石玻璃解析從晶體中結(jié)構(gòu)粒子的性質(zhì)去判斷晶體的類型。NaOH、CHsCOONa、Ba(OH)2都是通過離子鍵相互結(jié)合的離子晶體，純H2SO4，無 H+，系分子晶體。Ar 是氣體，分子間以范德華力相互結(jié)合為分子晶體， 石墨是過渡型或混合型晶體，水晶 Si02與金剛石是典型原子晶體。硫的化學(xué)式以 1 個(gè) S 表示，實(shí)際上是 S8,氣體時(shí)為 S2，是以范德華力結(jié)合的分子晶體。玻璃無一定的熔點(diǎn)，加熱時(shí)逐漸軟化，為非晶體，是無定形物質(zhì)。答案C例 4單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)382316832573沸點(diǎn)510026282823硬度107.09.5晶體硼的晶體類型屬于 _晶體，理由是 _已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20 個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上各有1 個(gè) B原子。通過視察圖形及推算，此晶體體結(jié)構(gòu)單元由_ 個(gè)硼原子構(gòu)成。其中B B 鍵的鍵角為解析原子，理由：晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體 Si 均為原予晶體，B 與 C 相鄰與Si 處于對(duì)角線處，亦為原于晶體。每個(gè)三角形的頂點(diǎn)被 5 個(gè)三角形所共有，所以，此頂點(diǎn)完全屬于一個(gè)三角形的只占到1/5，每個(gè)三角形中有 3 個(gè)這樣的點(diǎn)，且晶體 B 中有 20 個(gè)這樣的角形，因此，晶體B 中這樣的頂點(diǎn)(B 原子)有 3/5 20=12 個(gè)。又因晶體 B 中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60例 51999 年美國科學(xué)雜志報(bào)道：在 40GPa 高壓下，用激光器加熱到1800K，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷中不正確的是()。(A) 原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，有很大的硬度(B)原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料(C)原子晶體干冰的硬度大，可用作耐磨材料(D)每摩爾原子晶體干冰中含 4molC O 鍵解析解答前，應(yīng)先弄清命題者是要考查干冰的性質(zhì)、還是要考查原子晶體的性質(zhì)。有 的同學(xué)沒有分析清楚這一點(diǎn)，認(rèn)為是考查干冰的性質(zhì)，因而造成錯(cuò)解。通過“原子晶體干冰”來考測解題者對(duì)“原子晶體性質(zhì)”的理解程度。原子晶體硬度大、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，所以 A 和 C 兩種說法正確。聯(lián)想到二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)，可得出D 說法也是正確的。答案應(yīng)選 B。(四) 總結(jié)1 相鄰原子間通過共價(jià)鍵結(jié)合而成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于離子晶體。2構(gòu)成原子晶體的微粒是原子。原子間以較強(qiáng)共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 鍵能大。原子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高。3同種晶體：若同為原子晶體，成鍵的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn) 越高：如金剛石SiCSi。第三課時(shí)(原子晶體)針對(duì)性訓(xùn)練1 下列晶體中不屬于原子晶體的是()(A)干冰(B)金剛砂 (C)金剛石 (D)水晶2在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上，碳原子數(shù) 是()(A) 2 個(gè)(B) 3 個(gè) (C) 4 個(gè) (D) 6 個(gè)3下列各物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是()(A) 02、12、Hg( B) C02、KCl、SiO2(C) Na、K、Rb(D) SiC、NaCI、SO24下列各晶體申琪中任御一個(gè)原子都被相鄰的4 個(gè)原子所包圍；似共價(jià)鍵潞戒正四面體結(jié)構(gòu)，并向空間伸展虞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的是()(A)甲烷(B)石墨(C)晶體硅 (D)水晶5.在 x mol 石英晶體中，含有 Si-O 鍵數(shù)是()(A) x mol( B) 2x mol(C) 3 x mol ( D) 4x mol6 固體熔化時(shí)，必須破壞非極性共價(jià)鍵的是()(A )冰 (B)晶體硅 (C)溴(D )二氧化硅.II.7 石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個(gè)碳原于都跟其他3 個(gè)碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7完全占有的碳原子數(shù)是()(A) 10 個(gè)(B) 18 個(gè) (C) 24 個(gè)(D) 14 個(gè)&石英玻璃是將純石英在1600C高溫下熔化，冷卻后形成的玻璃體。關(guān)于石英玻璃的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述中正確的是()(A)石英玻璃屬于原子晶體(B)石英玻璃耐高溫且能抵抗一切酸的腐蝕(C)石英玻璃的結(jié)構(gòu)類似于液體7 個(gè)六元環(huán)(D)石英玻璃能經(jīng)受高溫劇變且能抗堿的腐蝕9已知 C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說法錯(cuò)誤的是()(A)該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固(B)該晶體中每個(gè)碳原子連接4 個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3 個(gè)碳原子(C)該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8 電子結(jié)構(gòu)(D)該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)10.晶體可以分為分子晶體、離子晶體、原子晶體等，在以下兩個(gè)題目中，分別對(duì) 不同晶體的組成、微粒間的作用力以及晶體的幾何構(gòu)型等進(jìn)行了描述，請(qǐng)根據(jù)各題的提問做 出選擇：(1)下列關(guān)于只含非金屬元素的化合物的說法正確的是()(A)一定是共價(jià)化合物，且只能構(gòu)成分子晶體；(B)其晶體不可能是離子晶體，因?yàn)槲⒘ｉg的作用力只有分子間作用力；(C)其晶體不可能是原子晶體，原子晶體只有非金屬單質(zhì)，沒有化合物；(D)可能是離子化合物。(2)有下列離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖：為陽離子，O為陰離子。以 M 代表陽離子，N 代表陰離子，化學(xué)式為 MN2的晶體結(jié)構(gòu)為()11 石英晶體的平面示意圖如圖所示，實(shí)際上是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅，氧原子個(gè)數(shù)比為_13. 氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在 1 300C反應(yīng)獲得。(1) 氮化硅晶體屬于_ 晶體。(2) 已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間以單鍵相連，且N 原子和 N 原子，Si 原子和 S 原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足8 電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式 _(3) 現(xiàn)用 SiCl4 和凡在 H，氣氛保護(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_14. 短周期元素 K、Y、Z 在周期表中位置關(guān)系如圖：XYZ12. SiO44-離子結(jié)構(gòu)用周的結(jié)構(gòu)應(yīng)是_OIOSi-OIO-4表示，在二聚硅酸根離子Si2O76-中只有硅氧鍵，它(1)_ x 元素的單質(zhì)分子式是， 若 x 核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等，x 單質(zhì)的摩爾質(zhì)量為_，單質(zhì)是_ 晶體。(2) 自然界中存在一種含 Y 的天然礦物名稱是：電子式為 _ ，屬于_晶體。(3) z 單質(zhì)的晶體類型屬于 _, Z 的氫化物和最高價(jià)氧化物的濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ 。15.有 A、B、C 三種晶體，分別由 C、H、Na、Cl 四種元素中的一種或幾種形成，對(duì) 這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示晶體的化學(xué)式分別為：A_ B_ C_(2) 晶體的類型分別為：A_ B_C_(3) 晶體中粒子間的作用分別為：A_ B_ C_第三課時(shí)(原子晶體)針對(duì)練習(xí)答案I. A 2.D3.B4.C5.D6.B7.D 8C 9D 10. (1) D; (2) B。II.1 : 2。Lr 612.13.(1)原子。(2)S3N4。(3)3SiCI4+2N2+6H=Si3N4+12HCI14.( 1) He ; 4g mol-1；分于。(2)螢石。(3)分子晶體 H2S+H2SO4(濃)=SJ+ 02? +2H015.(1)A NaCI ; B C ; C HCI。A 離子晶體B 原于晶體C 分子晶體A 離子鍵 B 共價(jià)鍵 C 分子間作用力。o Is 0-o Is 0-OO