【2017年整理】【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第一单元 晶体的类型与性质 第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(78325.doc

第三课时 ［问题情境］C、Si同属ⅣA元素，且上下相邻，应具相似的性质。今已知CO2的晶体为分子晶体，熔、沸点很低。那么SiO2晶体是否具有与其相似的结构和性质呢？ ［投影］CO2和SiO2一些性质的比较 ［分析］两者相比，性质差异很大。由SiO2很高的熔、沸点，可推知它不属于分子晶体。其质点粒子不是分子。它是离子晶体吗？ 从其元素组成和化合物类别看，SiO2不是离子化合物。它属于我们本节要学习的一类晶体。 ［板书］三、原子晶体 ［引述］SiO2和CO2性质的差别缘于两者结构的不同。 ［展示］SiO2的晶体结构模型。 ［观察并思考］1.构成SiO2晶体的粒子是什么？ 2.粒子通过何种方式结合？怎样构成晶体？ ［讲述］构成SiO2晶体的粒子是中性原子，原子与原子间以共价键相结合。其中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，4个O原子占据四面体四个顶点；同时每个O原子跟2个Si原子相结合。可以想象每个O原子应被两个正四面体所共用。 ［投影显示］ 许许多多的Si—O正四面体通过氧原子互相联结形成一种空间网状结构的晶体，这就是原子晶体。 ［板书］1.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。 ［强调］“原子”“共价键”“空间网状结构”等字样。 ［讨论］观察SiO2晶体结构，那么晶体中存在SiO2的小分子吗？“SiO2”表示什么？ ［讲解］SiO2晶体中，Si、O原子通过共价键相结合，形成一个由“无限”数目原子构成的空间网状结构。由于在各个方向上这种共价键是相同的，因此在晶体中，不存在独立的小分子，而只能把整个晶体看成一个大分子。晶体有多大，分子也就有多大，没有确定的分子量。这跟CO2晶体中的小分子是不同的。那么，“SiO2”自然不叫分子式了。它只表示晶体中Si原子和O原子的个数比，为晶体的化学式。 ［思考］SiO2晶体中Si—O键的夹角（即键角）是多少？每个正四面体占有的Si、O原子数是多少？ ［分析］Si、O原子通过共价键连成正四面体结构，Si原子位于正四面体中心，Si—O键角为108°28′。每个正四面体占有一个完整的Si、四个“半O原子”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1∶（4×）=1∶2，晶体化学式为“SiO2”。 ［多媒体三维动画］纯净的SiO2晶体——水晶。 ［画外音］纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。江苏省东海县素有“水晶之乡”之称。1958年在该县发现我国最大的“水晶王”，质量达3.5 t。1983年1月又在该县南溜村2 m深的地下挖出一块质量为3 t高为1.4 m的水晶，同时出土的还有一块质量为400 kg的水晶体。水晶除可用于漂亮的装饰品外，还常用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和耐高温化学仪器。此外，SiO2可用来制造用于光纤通迅等的光导纤维，制造压电晶体，用于钟表工业和超声技术上。 ［引导］请同学们从以上有关SiO2晶体及其用途中，推测并归纳原子晶体的性质。 ［板书］2.性质特点： 熔、沸点高，硬度大，一般不导电，难溶于常见溶剂。 ［提问］为什么原子晶体的熔、沸点很高，硬度很大呢？ ［回答］究其本质是因为原子晶体中原子通过很强的共价键连接，由于共价键比较牢固，要拆开它需要消耗较大的能量，所以原子晶体一般具有较高的熔、沸点和较大的硬度。 ［思考］为什么原子晶体一般不导电？ ［分析］原子晶体由中性原子通过牢固的共价键结合而成，晶体中不含离子和自由电子，所以一般不导电。 ［转引］原子晶体特殊的结构决定了其特殊的性质，也就产生了其特殊的应用。如果说SiO2晶体是典型的原子晶体之一，那么还有最典型的一例，它是自然界中熔点最高（3750℃ ［板书］典型晶体：金刚石晶体。 ［讲述］且不说金刚石作为漂亮宝石的价值，由于它的坚硬，在精密机械工业中每年就要消耗几百万克拉（1克拉=200 mg），它还广泛用作为金属表面的磨料、石油勘探的钻头。它的结构是： ［多媒体展示］金刚石及其晶体结构模型。 ［引导观察］请同学们对比SiO2晶体结构模型，比较两者的差别，并简要说明金刚石晶体的形成。 ［概述］金刚石的晶体与SiO2晶体相似。金刚石晶体中，C原子的排列与Si原子完全相同，只是碳原子之间没有O原子，即每个C原子与相邻的4个C原子通过共价键相连，该C原子位于4个C原子的中心，形成正四面体结构，由无数正四面体互相联结构成空间网状结构的原子晶体。晶体中所有C—C键长相等，键角相等（均为109°28′)。 ［观察并思考］1.金刚石晶体中最小碳环的碳原子数和环的特点如何？ ［分析］最小碳环由6个C原子组成且不在同一平面内。 2.金刚石晶体中碳原子数与C—C键数之比是多少？ ［析］晶体中每个C原子参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，