2019-2020年高中化學《離子晶體》教案設計 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學《離子晶體》教案設計 新人教版選修4 一、教材內容分析 本節(jié)知識是中學化學結構理論的重要組成部分。本節(jié)在復習化學鍵等知識的基礎上引入分子間作用力，氫鍵，晶體結構等基本概念和基本理論，并運用化學鍵理論和晶體結構理論分析晶體結構與其性質的關系。本節(jié)是中學化學教學的重點和難點，也是歷年來高考的熱點。 二、教學目標（知識，技能，情感態(tài)度、價值觀） 知識與技能：以NaCl晶體為例掌握離子晶體內部結構特點。 使學生掌握離子晶體的基本物理性質。 過程與方法：了解研究物質結構的基本方法和實驗手段，并體會到構建主義的學習方法。同時感受探究式學習的過程。 情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學生敢于質疑、勤于思索、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。 體驗發(fā)現的樂趣。 三、學習者特征分析 學生相對基礎薄弱，自控力較差。結合教材的特點及所設計的教學方法，力求把教師的講授轉變?yōu)閱l(fā)誘導，把學生的被動接受轉化為主動探索。以教師為主導，學生為主體，促使學生去動眼看，動手做，動口說，動腦想，使學生的學習過程與認識過程統一為一個整體。 四、教學策略選擇與設計 1．以老師為橋梁，通過創(chuàng)設情景引入課題，引導學生提出問題－分析問題－解決問題這一模式進行螺旋教學，以突破教學重點，并調動學生探究的積極性。 2.以多媒體作為教學的輔助手段，增強課堂密度和授課內容的直觀性。 3.采用“啟發(fā)——討論”式教學方法，在課堂上既有教師提問又有學生提問，既有師生交流又有生生交流。同時在教學中穿插化學史講授，讓學生在人類文化背景下構建化學課程。 五、教學環(huán)境及資源準備 多媒體教室教學。氯化鈉和氯化銫的晶體結構模型 課題：第四節(jié) 離子晶體(第一課時) 授課班級 課 時 教 學 目 的 知識 與 技能 1、理解離子晶體的結構模型及其性質的一般特點。 2、了解離子晶體中離子晶體配位數及其影響因素。 3、了解決定離子晶體結構的重要因素。 過程 與 方法 通過學習離子晶體的結構與性質，培養(yǎng)運用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的空間想像能力 情感 態(tài)度 價值觀 通過學習離子晶體的結構與性質，激發(fā)學生探究熱情與精神。進一步認識“結構決定物質性質”的客觀規(guī)律 重 點 離子晶體的結構模型及其性質的一般特點；離子晶體配位數及其影響因素； 難 點 離子晶體配位數及其影響因素； 知 識 結 構 與 板 書 設 計 第四節(jié) 離子晶體 一、離子晶體 1．定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。 2．構成微粒：陰陽離子 3．微粒間的作用：陰陽離子間以離子鍵結合，離子內可能有共價鍵 4．配位數：與中心離子(或原子)直接成鍵的離子(或原子)稱為配位離子(原子)。 5．結構模型： (1) 氯化鈉晶體 (2)氯化銫晶體 6．影響因素： (1) 幾何因素：晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)。 (2) 電荷因素：正負離子的電荷比。 (3) 鍵性因素：離子鍵的純粹程度。 7．離子晶體特點： (1) 較高的熔點和沸點，難揮發(fā)、難于壓縮。 (2) 硬而脆 (3) 不導電，但熔化后或溶于水后能導電。 (4) 大多數離子晶體易溶于極性溶劑中，難溶于非極性溶劑中。 教學過程 教學步驟、內容 教學方法、手段、師生活動 [復習]分子晶體、原子晶體、金屬晶體的有關理論。 [過渡]在晶體中，若微粒為離子，通過離子鍵形成的晶體為離子晶體，今天我們來研究離子晶體。 [板書] 第四節(jié) 離子晶體 一、離子晶體 1．定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。 ［講］在離子晶體中，陰陽離子間只存在離子鍵。不存在分子，而化學式表示為晶體中陰陽離子個數的最簡化。陰陽離子采用不等徑密堆積。 2．構成微粒：陰陽離子 3．微粒間的作用：陰陽離子間以離子鍵結合，離子內可能有共價鍵 ［講］離子晶體不一定含有金屬陽離子，如NH4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。 [講]離子晶體種類繁多，結構多樣，圖3—27給出了兩種典型的離子晶體的晶胞。我們來研究晶體中的配位數（在離子晶體中離子的配位數(縮寫為C N)是指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目）。 [展示]NaCl和CsCl的晶胞： [科學探究] p78 1、CsCl、NaCl的陽離子和陰離子的比例都是l：l，同屬AE型離子晶體。參考圖3—27、圖3-28，數一數這兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數，它們是否相等?并填表。 離子晶體 陰離子的配位數 陽離子的配位數 NaCl 6 6 CsCl 8 8 2、你認為什么因素決定了離子晶體中離子的配位數？利用相關數據計算，并填表： ZnS NaCl CsCl r＋／r－=0.2-0.4 r＋／r－=0.52 r＋／r－=0.93 C.N=4 C.N=6 C.N=8 [投影]探究練習參考資料: 離子 Na＋ Cs＋ Cl－ 離子半徑／pm 95 169 18l [講] 顯而易見，NaCl和CsCl是兩種不同類型的晶體結構。晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)是決定離子晶體結構的重要因素，簡稱幾何因素。 4.配位數：與中心離子(或原子)直接成鍵的離子(或原子)稱為配位離子(原子)。 [講]配位離子的數目稱為配位數。 5.結構模型： (1) 氯化鈉晶體 ［投影］ ［講］由下圖氯化鈉晶體結構模型可得：每個Na+緊鄰6個Cl-，每個Cl-緊鄰6個Na+（上、下、左、右、前、后），這6個離子構成一個正八面體。設緊鄰的Na+與Cl-間的距離為a，每個Na+與12個Na+等距離緊鄰（同層4個、上層4個、下層4個）。由均攤法可得：該晶胞中所擁有的Na+數為4個 ， Cl-數為4個，晶體中Na+數與Cl-數之比為1：1，則此晶胞中含有4個NaCl結構單元。 (2)氯化銫晶體 ［講］每個Cs+緊鄰8個Cl-，每個Cl-緊鄰8個Cs+，這8個離子構成一個正立方體。設緊鄰的Cs+與Cs+間的距離為a，則每個Cs+與6個Cs+等距離緊鄰（上、下、左、右、前、后）。晶體中的Cs+與Cl-數之比為1：1。 ［投影］ [講] 上面兩例中每種晶體的正負離子的配位數相同，是由于正負離子電荷(絕對值)相同，于是正負離子的個數相同，結果導致正負離子配位數相等，如在NaCl中，Na＋擴和C1－的配位數均為6。如果正負離子的電荷不同，正負離子的個數必定不相同，結果，正負離子的配位數就不會相同。這種正負離子的電荷比也是決定離子晶體結構的重要因素，簡稱電荷因素。例如，在CaF2晶體中，Ca2＋和F－的電荷比(絕對值)是2：l，Ca2＋和F－的個數比是l：2，如圖3—29所示。Ca2＋的配位數為8，F－的配位數為4。此外，離子晶體的結構類型還取決于離子鍵的純粹程度(簡稱鍵性因素)。 ［投影］ 6.影響因素： (1) 幾何因素：晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)。 ［講］離子鍵無飽和性和方向性，但成鍵時因離子半徑決定了陰陽離子參加成鍵的數目是有限的。陰陽離子半徑比值越大，配位數就越大。 (2) 電荷因素：正負離子的電荷比。 (3) 鍵性因素：離子鍵的純粹程度。 [講] 在離子晶體中，離子間存在著較強的離子鍵，要克服離子間的相互作用使物質熔化和沸騰，就需要較多的能量。因此，離子晶體具有較高的熔點、沸點和難揮發(fā)的性質。 7.離子晶體特點： (1) 較高的熔點和沸點，難揮發(fā)、難于壓縮。 ［講］離子晶體的熔沸點，取決于構成晶體的陰陽離子間的離子鍵的強弱，而離子鍵的強弱，又可用離子半徑衡量，通常情況下，同種類型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強，熔沸點越高。 [講]離子晶體中，由于離子鍵的強烈作用，離子晶體表現出較高的硬度，當晶體受到沖擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。 (2) 硬而脆，無延展性 ［講］離子晶體中陰陽離子交替出現，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性。 ［講］由于離子晶體中離子鍵作用較強，離子晶體不能自由移動，即晶體中無自由移動離子，因此，離子晶體不導電。當升高溫度時，陰陽離子獲得足夠能量克服了離子間相互作用，成為自由移動的離子，在外界電場作用下，離子定向移動而導電。離子化合物溶于水時，陰陽離子受到水分子作用變成了自由移動的離子(或水合離子)，在外界電場作用下，陰陽離子定向移動而導電。 (3) 不導電，但熔化后或溶于水后能導電。 ［講］當把離子晶體放在水中時，極性水分子對離子晶體中的離子產生吸引，使晶體中的離子克服離子間的作用而離開晶體，變成在水中自由移動的離子。 (4) 大多數離子晶體易溶于極性溶劑中，難溶于非極性溶劑中。 ［小結］化學變化過程一定發(fā)生舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，但破壞化學鍵或形成化學鍵的過程卻不一定發(fā)生化學變化。 [自學] p79 科學視野—復雜離子的晶體 碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解，如大家熟悉的碳酸鈣煅燒得到石灰(CaO)，這是由于碳酸鈣受熱，晶體中的碳酸根離子會發(fā)生分解，放出二氧化碳。實驗證明，碳酸鹽的陽離子不同，熱分解的溫度不同。 碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 熱分解溫度／℃ 402 900 1 172 1 360 陽離子半徑／pm 66 99 112 135 教學回顧： 課題：第四節(jié) 離子晶體(第二課時) 授課班級 高二（2） 課 時 袁順來 教 學 目 的 知識 與 技能 理解離子晶體的晶格能與性質的關系。 過程 與 方法 情感 態(tài)度 價值觀 重 點 離子晶體的晶格能與性質的關系。 難 點 離子晶體的晶格能與性質的關系。 知 識 結 構 與 板 書 設 計 二、晶格能 1.定義：晶格能是指1mol的離子化合物中的陰陽離子，由相互遠離的氣態(tài)，結合成離子晶體時所釋放出的能量或拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。單位是kJ/mol 2.影響因素：離子的電荷和陰陽離子的大小。 3.規(guī)律：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越高，硬度越大。 教學過程 教學步驟、內容 教學方法、手段、師生活動 [講] 最能反映離子晶體穩(wěn)定性的數據是它們的晶格能。離子晶體的品格能的定義是氣態(tài)離子形成l摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，表3—8給出了某些離子晶體的晶格能數據。 [板書] 二、晶格能 1.定義：晶格能是指1mol的離子化合物中的陰陽離子，由相互遠離的氣態(tài)，結合成離子晶體時所釋放出的能量或拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。單位是kJ/mol [投影] F— C1一 Br— I— Li＋ Na＋ K＋ Cs＋ Rb＋ 1036 923 821 785 740 853 786 715 689 659 807 747 682 660 63l 757 704 649 630 604 2.影響因素：離子的電荷和陰陽離子的大小。 ［講］晶格能與離子電荷的乘積成正比，與陰陽離子的大小成反比。 [觀察] 分析晶格能大小與晶體穩(wěn)定性關系。 ［講］晶格能的數據可以用來說明許多典型的離子晶體的物理化學性質的變化規(guī)律。 3.規(guī)律：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越高，硬度越大。 [自學] p81 科學視野—巖漿晶出規(guī)則與晶格能 [問題]1.什么是巖漿晶出？ 2.巖漿晶出順序與晶格能的關系？ [投影] 巖漿： [小結]晶格能越大，越早析出晶體。越早達到飽和，越易析出。 教學回顧：