2022年魯科版化學選修3《原子晶體》word教案

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1、2022年魯科版化學選修3《原子晶體》word教案 【教學目標】 1. 通過了解典型原子晶體金剛石的宏觀性質(zhì)，引導學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。 【教學方法】 自主合作探究型學案教學 【教學過程】 教 師 活 動 學 生 活 動 設 計 意 圖 情景導入 【設問】通過初中和必修課程的學習我們知道，碳和硅雖然都是ⅣA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

2、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)有什么關系？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。 學生聆聽、思考。 提出問題，引起學生思考，激發(fā)學生學習的興趣。 問題發(fā)現(xiàn) 【自學】請同學們先自學課本，然后完成學案中的[基礎自測]內(nèi)容，再相互討論，將發(fā)現(xiàn)的疑難問題寫到學案的[問題發(fā)現(xiàn)]欄目中。（教師巡視，指導學生自學及正確使用學案。） 學生先閱讀教材，然后完成學案中的相應內(nèi)容。相互討論，提出問題。 充分發(fā)揮學生的主體作用，提高課堂效率，培養(yǎng)學生的自學能力。 ? ? ? ? 問題探究與應用 ? ? ? ? ? ? ? ? ?

3、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 問題探究與應用 【問題探究1】在初中我們都學習過金剛石的性質(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

4、１.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C—C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)。 【遷移應用】關于金剛石的下列說法中，錯誤的是（ ）。 A．晶體中不存在獨立的分子 B．碳原子間以共價鍵相

5、結(jié)合 C．是硬度最大的物質(zhì)之一 D．化學性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會與氧氣發(fā)生反應 【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（ SiO２）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Si—Si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

6、氧原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)合學生回答情況，共同分析總結(jié)）碳和硅都是第ⅣA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Si—Si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。 【問題探究3】通過以上分析，比較金剛石、二氧化硅與我

7、們前面學過的金屬晶體、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?？闪斜肀容^如下（先讓學生自己填表，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

8、中心原子周圍排列的原子的數(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。 【遷移應用】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 （C—C）347 3350 10 碳化硅 （C—Si）301 2600 9 晶體硅 （Si—Si）226 1415

9、 7 【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

10、般不導電 （4）且難溶于一些常見的溶劑 【遷移應用】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體 學生分組討論、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。 ? 學生回顧復習雜化軌道知識，完善自己的金剛石球棍模型。 ? ? ? ? 學生練習，鞏固有關金剛石的知識。 ? ? ? 學

11、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。 ? 學生根據(jù)分析，完善自己的二氧化硅球棍模型。 ? ? ? ? ? 學生復習、填表，總結(jié)復習有關晶體的知識。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 學生練習，鞏固有關原子晶體的知識。 ? ? ? 學生分組討論，探究原子晶體的性質(zhì)遞變規(guī)律及原因。 ? ? ? ? ? ? ? ? 學生練習，鞏固有關原子晶體性質(zhì)遞變規(guī)律的知識。 通過問題探究和遷移應用，學習金剛石的知識。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

12、 ? ? 通過問題探究及遷移應用，學習二氧化硅的知識。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 通過問題探究，總結(jié)出原子晶體的有關知識，比較金屬晶體、離子晶體、原子晶體的不同。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 通過問題探究，總結(jié)原子晶體的熔點等遞變規(guī)律。 概括整合 1．金屬晶體、離子晶體、原子晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有何不同？請?zhí)顚懴卤怼? 晶體類型 金屬晶體 離子晶體 原子晶體 構(gòu)成微粒 ? ? ? 微粒間的作用力 ? ? ? 化學鍵 特征 ? ? ? 實 例 ?

13、 ? ? 2．常見的原子晶體有金剛石、晶體硅、金剛砂、水晶，比較并填寫下表。 常見原 子晶體 原子數(shù)與化 學鍵數(shù)比值 最小環(huán)上 的原子數(shù) 鍵長與 鍵能比較 金剛石 ? ? ? 碳化硅 ? ? ? 晶體硅 ? ? ? 二氧化硅 ? ? ? 學生填表練習，比較總結(jié)幾種晶體的有關結(jié)構(gòu)和 ? ? ? ? ? ? ? 學生填表練習，比較總結(jié)常見的幾種原子晶體的有關結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 以問題的形式呈現(xiàn)，讓學生討論、總結(jié)，歸納出本節(jié)主要內(nèi)容及有關規(guī)律。 【板書設計】 一．原子晶體 １.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． 2.常見的原子晶體 3.原子晶體的物理特性