從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性公開(kāi)課教案

教學(xué)設(shè)計(jì)單元分析通過(guò)初中和《化學(xué)1》的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了物質(zhì)的多樣性與其組成的多樣性有關(guān)：種類(lèi)不同、數(shù)目不同的元素原子按照特定的方式相互組合成不同的物質(zhì)。本單元以同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象、不同類(lèi)型的晶體為例，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。為《化學(xué)2》中的有機(jī)化合物的知識(shí)、選修模塊《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。教材以碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯等為例，從“同”“異”兩個(gè)角度幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)同素異形現(xiàn)象和同素異形體。幫助學(xué)生從微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)金剛石、石墨中碳原子間的結(jié)合方式、作用力和空間排列方式的不同，認(rèn)識(shí)它們性質(zhì)不同的原因。并介紹了納米碳管、足球烯等科學(xué)研究熱點(diǎn)。此外教材簡(jiǎn)介了氧的同素異形體氧氣（O2）和臭氧（O3），磷的同素異形體白磷和紅磷，豐富了學(xué)生對(duì)同素異形體的了解。對(duì)同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體的教學(xué)，教材以C4H10的兩種同分異構(gòu)體正丁烷、異丁烷，C2H6O的兩種同分異構(gòu)體乙醇和二甲醚為例，結(jié)合第一單元學(xué)習(xí)的有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)和連接方式的知識(shí)，理解組成相同的分子可以由于原子間的成鍵方式、排列順序不同而形成不同的物質(zhì)，具有不同的性質(zhì)。本單元的重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)同素異形現(xiàn)象（同素異形體）、同分異構(gòu)現(xiàn)象（同分異構(gòu)體）和不同類(lèi)型的晶體，通過(guò)實(shí)物、模型、圖片，有條件的可以用三維動(dòng)畫(huà)等具體、形象、直觀的教學(xué)手段呈現(xiàn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的信息，使學(xué)生認(rèn)識(shí)同素異形體、了解同分異構(gòu)體及產(chǎn)生的原因，能夠分辨離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體，從而認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)。性質(zhì)的特點(diǎn)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，最終體會(huì)到物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“同”和“異”的認(rèn)識(shí)和理解，認(rèn)識(shí)存在“異”的內(nèi)在原因。教學(xué)中注意把握深度和廣度，對(duì)同分異構(gòu)體不要做過(guò)多的展開(kāi)，不要求對(duì)其他物質(zhì)的同分異構(gòu)體，及同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異和規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)分析。另外對(duì)離子晶體的晶胞、晶格等知識(shí)不必要進(jìn)行拓展，只要了解晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體內(nèi)部微粒的種類(lèi)、作用力及個(gè)別性質(zhì)，能描述晶體的特點(diǎn)。對(duì)晶體、非晶態(tài)物質(zhì)、液晶的區(qū)別不做介紹。本單元可以通過(guò)豐富有趣的學(xué)生活動(dòng)，例如讓學(xué)生自己嘗試用小球與棍甚至是家庭素材連接丁烷的分子結(jié)構(gòu)的球棍模型，觀察原子在分子中的空間相對(duì)位置，體驗(yàn)和感知同分異構(gòu)現(xiàn)象，對(duì)有機(jī)物種類(lèi)的多樣性、有機(jī)分子的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深刻的認(rèn)識(shí)。課時(shí)分配同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象1課時(shí)不同類(lèi)型的晶體1課時(shí)第一課時(shí)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象整體設(shè)計(jì)三維目標(biāo)1.知識(shí)與技能（1）從同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系；（2）以金剛石、石墨、富勒烯等碳的同素異形體為例，認(rèn)識(shí)由于微觀結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致的同素異形現(xiàn)象；（3）以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認(rèn)識(shí)有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象。2.過(guò)程與方法（1）以生活中熟悉的兩種碳的同素異形體——金剛石和石墨性質(zhì)的“異”“同”點(diǎn)為切入點(diǎn)，從“同素”和“異形”兩個(gè)角度幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)同素異形現(xiàn)象和同素異形體。（2）運(yùn)用球棍模型，學(xué)習(xí)正丁烷、異丁烷、乙醇和二甲醚的結(jié)構(gòu)知識(shí)；（3）利用碳的成鍵特點(diǎn)與成鍵方式的知識(shí)，理解組成相同的分子由于原子間的成鍵方式、排列順序不同可以形成不同的物質(zhì)。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀學(xué)生在動(dòng)手制作丁烷的同分異構(gòu)體球棍模型的過(guò)程中加深了對(duì)原子的不同連接方式和連接順序的印象，體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性和科學(xué)性，同時(shí)增強(qiáng)動(dòng)手能力和合作精神；使學(xué)生在豐富的教學(xué)活動(dòng)中認(rèn)識(shí)“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)”這一觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象。教學(xué)難點(diǎn)同分異構(gòu)體模型的組建；同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體的辨別。教學(xué)準(zhǔn)備所用教具：球棍若干、乙醇、二甲醚的球棍模型。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課［圖片展示］【提問(wèn)】在上面的圖片中，同學(xué)們看到了幾種物質(zhì)，它們有什么聯(lián)系？[回答]圖中展示的是金剛石和石墨兩種物質(zhì)，它們都是碳的單質(zhì)。推進(jìn)新課[板書(shū)]一、同素異形現(xiàn)象、同素異形體1.同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為同素異形現(xiàn)象。2.同一元素形成的不同單質(zhì)互稱(chēng)為同素異形體。交流與討論【提問(wèn)】觀察下表，思考同素異形體中“同”“異”都體現(xiàn)在哪些方面？金剛石石墨元素組成碳元素結(jié)構(gòu)組成以碳原子為中心的正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)，每一層內(nèi)為正六邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作用力碳原子間全部通過(guò)C—C共價(jià)鍵結(jié)合每一層內(nèi)碳原子間通過(guò)C—C共價(jià)鍵結(jié)合，層間碳原子間存在分子間作用力顏色狀態(tài)無(wú)色透明、有光澤、正八面體形狀的固體深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)鱗片狀固體硬度天然最硬物質(zhì)最軟礦物之一熔點(diǎn)很高（3558℃）很高（3652℃）導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電用途裝飾品、切割玻璃、鉆具潤(rùn)滑劑、電極、鉛筆芯[回答]同素異形體的“同”指的是同種元素?！爱悺笔侵覆煌瑔钨|(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而引起了這些單質(zhì)的性質(zhì)不同，所以它們的用途也有所區(qū)別。[分析]對(duì)于同素異形體的概念，同學(xué)們要把握以下幾點(diǎn)：（1）同：同種元素（2）研究對(duì)象：不同的單質(zhì)【提問(wèn)】除了我們熟知的金剛石和石墨，同學(xué)們還能舉出哪些碳的同素異形體？[回答]C60、C70、納米碳管等富勒烯。[分析]碳的同素異形體有很多。其中C60是由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，又被稱(chēng)為“足球烯”。除了C60，富勒烯還有一系列的籠狀分子（如下圖所示），和單層或多層的納米碳管，它們?cè)诨瘜W(xué)前沿的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。感興趣的同學(xué)課后可以到圖書(shū)館或者互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料了解它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用。[展示]足球烯的結(jié)構(gòu)模型Fullerene籠狀結(jié)構(gòu)系列納米碳管【提問(wèn)】除了碳有同素異形現(xiàn)象，其他元素也有同素異形現(xiàn)象，比如氧元素、磷元素。請(qǐng)同學(xué)們自己閱讀教材，列表舉例氧、磷的同素異形體以及它們的異同之處。[回答]氧的同素異形體氧氣臭氧元素組成氧元素分子式O2O3物理性質(zhì)無(wú)色、無(wú)味的氣體淡藍(lán)色、有魚(yú)腥味的氣體化學(xué)性質(zhì)有氧化性氧化性較氧氣更強(qiáng)相互轉(zhuǎn)化3O22O3磷的同素異形體紅磷白磷元素組成磷元素分子分子較復(fù)雜，呈長(zhǎng)鏈狀P4（正四面體的白磷分子）物理性質(zhì)紅棕色固體，無(wú)毒蠟狀固體，有劇毒化學(xué)性質(zhì)在空氣中能穩(wěn)定存在，加熱或點(diǎn)燃時(shí)能在空氣中燃燒能自燃（少量保存在冷水中）燃燒方程式4P＋5O22P2O5[點(diǎn)評(píng)]白磷和紅磷的相互轉(zhuǎn)化：白磷紅磷例題閃電時(shí)空氣中有臭氧生成。下列說(shuō)法中正確的是（）和18O互為同素異形體比O3氧化性強(qiáng)C.等質(zhì)量的O3和O2含有相同質(zhì)子數(shù)與O2的相互轉(zhuǎn)化是物理變化解析：16O和18O是氧元素的不同原子，它們質(zhì)子數(shù)均為8，中子數(shù)分別為8和10，互為同位素；O3比O2氧化性強(qiáng)；等質(zhì)量的O3和O2含有相同的原子數(shù)，即含有相同的質(zhì)子數(shù)；同素異形體的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)鍵發(fā)生了改變，生成了新物質(zhì)，是化學(xué)變化。故正確的是C。[答案]C[板書(shū)]3.同素異形體和同位素的比較[分析]從剛才的例題中我們看到16O和18O是氧元素的不同原子，互為同位素的關(guān)系?！咎釂?wèn)】同位素和同素異形體有哪些區(qū)別呢？請(qǐng)同學(xué)們填寫(xiě)下表，對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分，以防混淆。同素異形體同位素定義研究對(duì)象常見(jiàn)實(shí)例[回答]同素異形體同位素定義同種元素形成的不同單質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù)）不同的原子研究對(duì)象單質(zhì)原子常見(jiàn)實(shí)例金剛石、石墨、富勒烯紅磷、白磷氧氣、臭氧氕、氘、氚12C、13C16O、17O、18O[練習(xí)]判斷下面哪些是同素異形體____________，哪些是同位素____________。A.紅磷、白磷B.水、重水、17O、18OD.金剛石、石墨[答案]ADC[分析]在有機(jī)物中普遍存在的同分異構(gòu)現(xiàn)象也是有機(jī)物種類(lèi)繁多的重要原因之一。下面我們來(lái)學(xué)習(xí)同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體。[板書(shū)]二、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體[分析]下面我們以C4H10為例，通過(guò)組建模型的活動(dòng)來(lái)體會(huì)同分異構(gòu)現(xiàn)象的含義。請(qǐng)分組后的小組內(nèi)同學(xué)合作使用碳原子、氫原子球模型和若干棍模型（代表共價(jià)鍵）盡可能多的組裝出不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物C4H10的分子模型。要求：（1）碳以4個(gè)共價(jià)鍵連接氫原子或其他碳原子，氫以1個(gè)共價(jià)鍵連接在碳原子上；（2）所有的原子之間都以單鍵相連；（3）碳原子連接形成碳鏈，可以有支鏈（即只要非環(huán)狀，不一定要一條直線(xiàn)，可以出現(xiàn)分支）。[學(xué)生板演]用4個(gè)碳原子、10個(gè)氫原子可以分別組建出兩種結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，它們的分子式相同，都是C4H10。結(jié)構(gòu)式分別為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為CH3—CH2—CH2—CH3[點(diǎn)評(píng)]在老師提出活動(dòng)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，學(xué)生組建出有機(jī)分子模型，對(duì)應(yīng)模型寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，注意結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的區(qū)別和聯(lián)系，不要混淆。[分析]以上的兩個(gè)結(jié)構(gòu)代表的是一種物質(zhì)還是兩種不同的物質(zhì)呢？請(qǐng)看下表。名稱(chēng)正丁烷異丁烷分子式C4H10結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3—CH2—CH2—CH3沸點(diǎn)-0.5℃-11.7℃[分析]像這樣的分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱(chēng)為同分異構(gòu)體。[展示]乙醇和二甲醚的球棍模型【提問(wèn)】（1）觀察這兩個(gè)模型，寫(xiě)出它們的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。（為碳原子、為氫原子、為氧原子）；（2）看書(shū)找出它們性質(zhì)的不同點(diǎn)；（3）說(shuō)出這兩個(gè)物質(zhì)是什么關(guān)系？它們結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)是什么？乙醇二甲醚[回答]名稱(chēng)乙醇二甲醚分子式C2H6O結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH2OHCH3OCH3沸點(diǎn)78℃-23℃關(guān)系同分異構(gòu)體兩者是同分異構(gòu)體的關(guān)系，從結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式上可以看出是氧原子的排列位置有所差別。[分析]通過(guò)對(duì)比我們可以發(fā)現(xiàn)乙醇和二甲醚也是同分異構(gòu)體的關(guān)系。在有機(jī)物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這與碳原子成鍵方式、連接順序的多樣性等有關(guān)，這些也是有機(jī)物種類(lèi)繁多的重要原因。關(guān)于同分異構(gòu)體的具體內(nèi)容我們將在以后的有機(jī)化合物部分學(xué)習(xí)。課堂小結(jié)本節(jié)課從同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)了物質(zhì)的多樣性，并對(duì)同位素進(jìn)行了復(fù)習(xí)，將同位素和同素異形體進(jìn)行了對(duì)比學(xué)習(xí)，在同分異構(gòu)體部分進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和有機(jī)物種類(lèi)繁多的原因。布置作業(yè)1.下列各組中互為同位素的是___________，互為同素異形體的是___________。和O3B.和和H2O2和O2.下列敘述中，正確的是（）A.由碳元素單質(zhì)組成的物質(zhì)一定是純凈物B.金剛石和石墨具有相同的元素組成C.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸粚儆诨瘜W(xué)變化是新發(fā)現(xiàn)的一種碳原子3.最近醫(yī)學(xué)界通過(guò)用放射性14C標(biāo)記C60，發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過(guò)斷裂DNA殺死細(xì)胞，從而抑制艾滋?。ˋIDS），則有關(guān)14A.與C60中普通碳原子的化學(xué)性質(zhì)不同B.與14N含的中子數(shù)相同C.是C60的同素異形體D.與12C[答案]A板書(shū)設(shè)計(jì)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象一、同素異形現(xiàn)象、同素異形體1.同素異形現(xiàn)象：同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)的現(xiàn)象。2.同素異形體：同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)互稱(chēng)為同素異形體。3.同素異形體和同位素同素異形體同位素定義同種元素形成的不同單質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù)）不同的原子研究對(duì)象單質(zhì)原子常見(jiàn)實(shí)例金剛石、石墨、富勒烯紅磷、白磷氧氣、臭氧氕、氘、氚12C、13C16O、17O、18O二、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。同分異構(gòu)體：分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱(chēng)為同分異構(gòu)體。代表：正丁烷與異丁烷（C4H10）乙醇與二甲醚（C2H6O）教學(xué)反思教學(xué)中安排了用球和棍動(dòng)手制作丁烷模型的活動(dòng)環(huán)節(jié)。學(xué)生在上一個(gè)單元已經(jīng)看到過(guò)一些有機(jī)物的模型，大致了解了模型中球和棍所代表的含義以及它們的連接方式。在活動(dòng)前教師可以對(duì)如何制作模型，球棍連接的具體注意事項(xiàng)加以規(guī)范要求，防止學(xué)生混亂、沒(méi)有目標(biāo)的學(xué)習(xí)過(guò)程，浪費(fèi)不必要的寶貴時(shí)間。在給出一定規(guī)則和提示的前提下，學(xué)生的活動(dòng)將更有目的性，方向性，規(guī)范性，學(xué)習(xí)的過(guò)程也減少了不必要的彎路和時(shí)間精力的浪費(fèi)，這樣的活動(dòng)與探究才能體現(xiàn)出價(jià)值和意義。同時(shí)教師應(yīng)密切注意學(xué)生的活動(dòng)和產(chǎn)生的問(wèn)題，適時(shí)地給出幫助。備課資料1.碳的同素異形體碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60富勒烯等，它們的不同性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)的不同所決定的。金剛石呈正四面體空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，碳原子之間形成共價(jià)鍵。當(dāng)切割或熔化時(shí)，需要克服碳原子之間的共價(jià)鍵，金剛石是自然界已經(jīng)知道的物質(zhì)中硬度最大的材料，它的熔點(diǎn)高。上等無(wú)暇的金剛石晶瑩剔透，折光性好，光彩奪目，是人們喜愛(ài)的飾品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。顆粒較小、質(zhì)量略為低劣的金剛石常用在普通工業(yè)方面，如用于制作儀器儀表軸承等精密元件、機(jī)械加工、地質(zhì)鉆探等。在磨、鋸、鉆、拋光等加工工藝中，鉆石是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鉆頭代替普通硬質(zhì)合金鉆頭，可大大提高鉆進(jìn)速度，降低成本；鑲嵌鉆石的牙鉆是牙科醫(yī)生得心應(yīng)手的工具；鑲嵌鉆石的眼科手術(shù)刀的刀口鋒利光滑，即使用1000倍的顯微鏡也看不到一點(diǎn)缺陷，是摘除眼睛內(nèi)白內(nèi)障普遍使用的利器。金剛石在機(jī)械、電子、光學(xué)、傳熱、軍事、航空航天、醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。石墨是片層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形，每個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與其他碳原子結(jié)合，同層中的離域電子可以在整層活動(dòng)，層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結(jié)合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，摩擦系數(shù)小。石墨被大量用來(lái)作電極、坩堝、電刷、潤(rùn)滑劑、鉛筆等。具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨在適當(dāng)條件下使某些原子或基團(tuán)插入層內(nèi)與C原子結(jié)合成石墨層間化合物。這些插入化合物的性質(zhì)基本上不改變石墨原有的層狀結(jié)構(gòu)，但片層間的距離增加，稱(chēng)為膨脹石墨，它具有天然石墨不具有的可繞性、回彈性等，可作為一種新型的工程材料，在石油化工、化肥、原子能、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。1985年，美國(guó)得克薩斯州羅斯大學(xué)的科學(xué)家們制造出了第三種形式的單質(zhì)碳C60，C60是由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，C60為黑色粉末，易溶于二硫化碳、苯等溶劑中。人們以建筑大師B.富勒的名字命名了這種形式的單質(zhì)碳，稱(chēng)為富勒烯（fullarene）。這是因?yàn)楦焕赵O(shè)計(jì)了稱(chēng)為球狀穹頂?shù)慕ㄖ?，而某些富勒烯的結(jié)構(gòu)正好與其十分相似。C60又被稱(chēng)足球烯、巴基球等，它屬于球碳族，這一類(lèi)物質(zhì)的分子式可以表示為Cn，n為28到540之間的整數(shù)值，有C50、C70、C84、C240等，在這些分子中，碳原子與另外三個(gè)碳原子形成兩個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，它們實(shí)際上是球形共軛烯。富勒烯分子由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，受到了廣泛的重視。人們發(fā)現(xiàn)富勒烯分子籠狀結(jié)構(gòu)具有向外開(kāi)放的面，而內(nèi)部卻是空的，這就有可能將其他物質(zhì)引入到該球體內(nèi)部，這樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學(xué)性質(zhì)。例如化學(xué)家已經(jīng)嘗試著往這些中空的物質(zhì)中加進(jìn)各種各樣的金屬，使之具有超導(dǎo)性，已發(fā)現(xiàn)C60和某些堿金屬化合得到的超導(dǎo)體其臨界溫度高于近年研究過(guò)的各種超導(dǎo)體，科學(xué)家預(yù)言C540有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)；也有人設(shè)想將某些藥物置入C60球體空腔內(nèi)，成為緩釋型的藥物，進(jìn)入人體的各個(gè)部位。另外，富勒烯在單分子納米電子器件等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，富勒烯已經(jīng)廣泛地影響到物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命及醫(yī)藥科學(xué)各領(lǐng)域。第二課時(shí)不同類(lèi)型的晶體整體設(shè)計(jì)三維目標(biāo)1.知識(shí)與技能（1）以不同類(lèi)型的晶體為例，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系；（2）認(rèn)識(shí)不同的物質(zhì)可以形成不同的晶體，不同類(lèi)型的晶體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成微粒、物理性質(zhì)不盡相同。2.過(guò)程與方法（1）運(yùn)用電腦圖片，向?qū)W生展示一些常見(jiàn)的晶體；（2）運(yùn)用三維空間結(jié)構(gòu)模型，向?qū)W生展示一些晶體的微觀結(jié)構(gòu)；（3）運(yùn)用列表對(duì)比的方法，比較不同類(lèi)型晶體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成微粒、物理性質(zhì)等內(nèi)容。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)地在事物的實(shí)質(zhì)和現(xiàn)象之間建立聯(lián)系，訓(xùn)練透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方式，培養(yǎng)高品質(zhì)的思維能力。教學(xué)重點(diǎn)認(rèn)識(shí)不同類(lèi)型的晶體。教學(xué)難點(diǎn)理解晶體微觀結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的聯(lián)系。教學(xué)準(zhǔn)備氯化鈉、干冰、冰、金剛石、石英晶體模型。教學(xué)過(guò)程知識(shí)回顧在前一階段我們學(xué)習(xí)了物質(zhì)的構(gòu)成微粒主要有離子、原子、分子，根據(jù)微粒種類(lèi)不同將它們之間結(jié)合為宏觀物質(zhì)的作用力分為離子鍵、共價(jià)鍵（兩者為化學(xué)鍵）和分子間作用力?；瘜W(xué)鍵比分子間作用力要強(qiáng)的多。導(dǎo)入新課[展示]金剛石水晶氯化鈉雪花[分析]上述圖片為我們展示了四種晶體，如金剛石（C）、水晶（SiO2）、氯化鈉晶體、雪花（H2O）?！咎釂?wèn)】（1）這些晶體在外觀上有什么特點(diǎn)？（2）它們的物理性質(zhì)（如硬度，熔、沸點(diǎn)，導(dǎo)電性等）有什么特點(diǎn)？[回答]（1）晶體都具有規(guī)則的幾何外形，都是固體。（2）上述晶體的物理性質(zhì)有較大的差別。金剛石、水晶的硬度大，熔、沸點(diǎn)高，不導(dǎo)電。氯化鈉硬度較小，熔、沸點(diǎn)較高，晶體狀態(tài)不導(dǎo)電，溶于水或熔融狀態(tài)可以導(dǎo)電。雪花是固態(tài)的水，硬度小，熔、沸點(diǎn)低，幾乎不導(dǎo)電。[點(diǎn)評(píng)]具有規(guī)則幾何外形（固定熔點(diǎn)）的固體，稱(chēng)為晶體。構(gòu)成晶體的微粒（離子、原子、分子）在空間呈有規(guī)則的重復(fù)排列，是產(chǎn)生晶體規(guī)則的幾何外形的原因。構(gòu)成晶體的微粒不同，則晶體內(nèi)部微粒間的作用力也不同，造成了晶體具有不同的物理性質(zhì)。推進(jìn)新課[分析]物質(zhì)種類(lèi)繁多的原因是多樣的，同一種元素有多種不同原子是同位素現(xiàn)象，同一種元素形成不同的單質(zhì)是同素異形現(xiàn)象，而組成相同的分子卻有不同的結(jié)構(gòu)是同分異構(gòu)現(xiàn)象。今天我們將從晶體的不同類(lèi)型和微觀結(jié)構(gòu)上來(lái)了解物質(zhì)的多樣性。晶體根據(jù)構(gòu)成微粒的不同，可以分為離子晶體、分子晶體、原子晶體等。[板書(shū)]一、不同類(lèi)型的晶體[分析]我們熟悉的氯化鈉是離子化合物，由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成，像氯化鈉晶體這樣離子化合物中的陰、陽(yáng)離子按一定的方式有規(guī)則的排列形成的晶體就是離子晶體。[展示]氯化鈉模型和圖片【提問(wèn)】請(qǐng)同學(xué)們觀察氯化鈉晶體，紅、白小球分別表示鈉離子和氯離子，線(xiàn)段可以理解為離子之間的作用力，即離子鍵。請(qǐng)問(wèn)：（1）氯化鈉晶體中是否存在氯化鈉分子？（2）請(qǐng)數(shù)出一個(gè)鈉離子周?chē)疃辔藥讉€(gè)氯離子，一個(gè)氯離子周?chē)疃辔藥讉€(gè)鈉離子？（3）你認(rèn)為NaCl這個(gè)式子能否認(rèn)為是氯化鈉的分子式，它表示了什么含義呢？[回答]（1）從圖中可以看出氯化鈉晶體中有很多的鈉離子和氯離子，不存在氯化鈉分子。（2）可以數(shù)出一個(gè)鈉離子周?chē)疃辔?個(gè)氯離子（上下左右前后），同樣的一個(gè)氯離子周?chē)疃辔?個(gè)鈉離子。（3）氯化鈉晶體中不存在氯化鈉分子，所以NaCl不表示氯化鈉的分子式，僅表示在NaCl晶體中鈉離子與氯離子的個(gè)數(shù)比是1∶1。[點(diǎn)評(píng)]離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽(yáng)離子，離子之間通過(guò)離子鍵有規(guī)則的堆積結(jié)合形成晶體，所以離子化合物形成的晶體都是離子晶體。一般離子晶體中不存在分子，它的化學(xué)式不表示分子式，而是表示了陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比。[展示]干冰的圖片和模型【提問(wèn)】從上述圖片、模型中我們可以回憶起CO2是什么構(gòu)型的分子？如何用電子式和結(jié)構(gòu)式表示CO2？[回答]CO2的電子式：，結(jié)構(gòu)式：O==C==O，屬于直線(xiàn)型分子，即氧原子和碳原子在一條直線(xiàn)上，兩個(gè)碳氧鍵之間的夾角為180°。[展示]冰的圖片[分析]同樣冰（固態(tài)水）是由水分子形成的晶體，也屬于分子晶體。圖中，大球表示氧原子，小球表示氫原子，我們可以看到水分子呈V型結(jié)構(gòu)，水分子之間的虛線(xiàn)表示了氫鍵?？梢钥闯霰幸粋€(gè)水分子周?chē)?個(gè)水分子?！咎釂?wèn)】（1）請(qǐng)問(wèn)氫鍵是化學(xué)鍵還是分子間作用力？（2）請(qǐng)回憶水分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型。[回答]（1）氫鍵是一種特殊的分子間作用力，比一般的分子間作用力大，但遠(yuǎn)比化學(xué)鍵微弱。（2）水的電子式：，結(jié)構(gòu)式：H—O—H，水是V型分子，兩個(gè)氫氧鍵之間存在一定的夾角。[思考]請(qǐng)問(wèn)，在干冰、冰中，是否只存在分子間作用力？[回答]不是。在二氧化碳、水分子內(nèi)，原子之間存在共價(jià)鍵，而分子之間存在著分子間作用力。[展示]金剛石的圖片和模型[分析]金剛石是我們熟悉的由原子構(gòu)成的單質(zhì)，碳原子之間以共價(jià)鍵相連接?？梢钥吹浇饎偸忻總€(gè)碳原子與相鄰的四個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。把跟某個(gè)碳直接相連的4個(gè)碳原子連接起來(lái)所得的空間可以發(fā)現(xiàn)是正四面體。如右圖所示：像金剛石這樣相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱(chēng)為原子晶體。[展示]水晶圖片、石英晶體模型[分析]水晶是石英晶體龐大家族中的一員，是透明度高，晶形完好的石英晶體。石英晶體的化學(xué)式為SiO2?！咎釂?wèn)】（1）在石英晶體中存在SiO2分子嗎？石英晶體是由什么微粒構(gòu)成的，可能屬于什么晶體？（2）在石英晶體中，氧原子和硅原子是依靠什么作用力怎樣排列成為晶體的？（3）你認(rèn)為SiO2可以表示什么含義？[回答]（1）在石英晶體中，不存在SiO2分子。石英是由很多硅原子和氧原子構(gòu)成的原子晶體。（2）在石英晶體中，硅原子和相鄰的氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合，向空間伸展，形成彼此相連的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（3）SiO2表示了石英晶體中硅、氧原子的個(gè)數(shù)比為1︰2。[點(diǎn)評(píng)]石英晶體屬于原子晶體，由原子構(gòu)成，不存在二氧化硅分子。其中硅原子和相鄰的氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合。在晶體中每一個(gè)硅原子和相鄰的4個(gè)氧原子結(jié)合，而每1個(gè)氧原子和相鄰的2個(gè)硅原子結(jié)合，向空間伸展，形成彼此相連的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。SiO2表示了石英晶體中硅、氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2。[分析]除了離子晶體、原子晶體、分子晶體以外，還有金屬晶體。金屬晶體是由金屬單質(zhì)形成的晶體，由金屬陽(yáng)離子和自由電子等構(gòu)成，作用力比較復(fù)雜。[設(shè)問(wèn)]對(duì)于各種晶體我們?cè)鯓訁^(qū)分它們屬于什么類(lèi)型的晶體，而這四種類(lèi)型的晶體又各有什么特點(diǎn)和差異呢？[板書(shū)]二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)【提問(wèn)】看教材表1-10，請(qǐng)分析表中所列的幾種晶體的熔點(diǎn)、硬度，指出它們各屬于哪一類(lèi)晶體。能否歸納出四種晶體性質(zhì)的一些特點(diǎn)？[回答]晶體氯化鈉氯化鋇金剛石二氧化硅硫白磷鈉鎢熔點(diǎn)/℃8011560＞355017233410硬度較硬較硬很硬硬而脆脆軟柔軟硬晶體類(lèi)型離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體晶體性質(zhì)特點(diǎn)熔點(diǎn)較高、硬度較大熔點(diǎn)很高、硬度很大熔點(diǎn)較低、硬度較小差異很大[點(diǎn)評(píng)]通過(guò)觀察，我們發(fā)現(xiàn)除了金屬晶體之間的差異較大，其他三種晶體，同一類(lèi)晶體之間的性質(zhì)有一定的相似性，不同類(lèi)晶體之間的性質(zhì)有一定的差異。觀察熔點(diǎn)、硬度，我們可以發(fā)現(xiàn)熔點(diǎn)、硬度由高到低一般來(lái)說(shuō)：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。而金屬晶體的熔、沸點(diǎn)其差別較大。如鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3410℃，比原子晶體SiO2的熔點(diǎn)1723℃還高，而Na的熔點(diǎn)很低，為97.8℃，比一些分子晶體（例硫）的熔點(diǎn)還低。【提問(wèn)】為什么同一類(lèi)晶體之間的性質(zhì)有一定的相似性，而不同類(lèi)型的晶體之間存在著不同呢？這必然和構(gòu)成晶體的微粒及它們的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。請(qǐng)交流討論，總結(jié)如下表。[回答]晶體類(lèi)型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒陰、陽(yáng)離子分子原子—微粒間作用力離子鍵分子間作用力共價(jià)鍵—性質(zhì)熔點(diǎn)高低很高差異大硬度大小很大差異大導(dǎo)電性晶體不導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電熔融狀態(tài)導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電水溶液導(dǎo)電可能導(dǎo)電不溶于水不溶于水熔化時(shí)克服的作用力離子鍵分子間作用力共價(jià)鍵—實(shí)例食鹽晶體等離子化合物晶體干冰、冰等由分子構(gòu)成的晶體金剛石、二氧化硅晶體（石英、水晶）等金屬單質(zhì)固體[點(diǎn)評(píng)]構(gòu)成離子晶體、分子晶體、原子晶體的微粒分別是陰、陽(yáng)離子、分子、原子，這些微粒分別依靠離子鍵、分子間作用力、共價(jià)鍵結(jié)合成為晶體。【提問(wèn)】大家從微觀結(jié)構(gòu)上解釋一下為什么一般來(lái)說(shuō)晶體熔點(diǎn)、硬度是原子晶體＞離子晶體＞分子晶體？[回答]化學(xué)鍵是比分子間作用力強(qiáng)烈很多的一種作用力，在晶體中原子通過(guò)化學(xué)鍵（共價(jià)鍵）形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了原子之間的結(jié)合強(qiáng)度；離子晶體中離子通過(guò)化學(xué)鍵（離子鍵）結(jié)合成為晶體，而分子晶體中分子通過(guò)微弱的分子間作用力結(jié)合為晶體，由此可以看出因?yàn)槲⒘Ｖg結(jié)合作用的強(qiáng)弱是原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，因此，一般來(lái)說(shuō)晶體熔點(diǎn)、硬度是原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。課堂小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了4種不同類(lèi)型的晶體，包括離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體，通過(guò)對(duì)這幾種晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力以及晶體的物理性質(zhì)的學(xué)習(xí)來(lái)體會(huì)微觀結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的多樣性關(guān)系。布置作業(yè)1.下列晶體中不屬于原子晶體的是（）A.干冰B.金剛石C.水晶D.晶體硅2.在NaCl晶體中，____________(填“存在”或“不存在”)分子，存在許多___________離子和___________離子，以___________鍵相結(jié)合，屬于___________晶體，陰陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比為_(kāi)__________，因此NaCl表示的含義是_________________________________。石英晶體屬于___________，硅原子和相鄰的氧原子以___________鍵結(jié)合，在晶體中每一個(gè)硅原子和相鄰的___________個(gè)氧原子結(jié)合，而每1個(gè)氧原子和相鄰的___________個(gè)硅原子結(jié)合，向空間伸展，形成彼此相連的___________結(jié)構(gòu)。SiO2表示了_______________。[答案]2.不存在鈉氯離子離子1︰1氯化鈉晶體中鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比為1∶1原子晶體共價(jià)42空間網(wǎng)狀石英晶體中硅、氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2板書(shū)設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的晶體一、不同類(lèi)型的晶體1.離子晶體：離子化合物中的陰、陽(yáng)離子按一定的方式有規(guī)則地排列形成的晶體，如NaCl等。2.分子晶體：由分子構(gòu)成的物質(zhì)所形成的晶體，如干冰、冰等。3.原子晶體：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，如金剛石、二氧化硅晶體等。4.金屬晶體：由金屬單質(zhì)形成的晶體，如鈉、鎢等。二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)晶體類(lèi)型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒陰、陽(yáng)離子分子原子—微粒間作用力離子鍵分子間作用力共價(jià)鍵—性質(zhì)熔點(diǎn)高低很高差異大硬度大小很大差異大導(dǎo)電性晶體不導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電熔融狀態(tài)導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電水溶液導(dǎo)電可能導(dǎo)電不溶于水不溶于水熔化時(shí)克服的作用力離子鍵分子間作用力共價(jià)鍵—實(shí)例食鹽晶體等離子化合物晶體干冰、冰等由分子構(gòu)成的晶體金剛石、二氧化硅晶體（石英、水晶）等金屬單質(zhì)固體教學(xué)反思本節(jié)課學(xué)習(xí)了四種不同類(lèi)型的晶體，以其中的離子晶體、分子晶體、原子晶體為主介紹了晶體構(gòu)成微粒，分析了幾種常見(jiàn)離子晶體、分子晶體、原子晶體的空間結(jié)構(gòu)，了解了晶體中存在的微粒間的作用力，并聯(lián)系晶體的物理性質(zhì)加深了學(xué)生關(guān)于“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)其結(jié)構(gòu)”的認(rèn)識(shí)。在這節(jié)課中可以融合以前學(xué)習(xí)過(guò)的微粒間的相互作用一節(jié)，體現(xiàn)知識(shí)的聯(lián)系和相互關(guān)系，也起到了復(fù)習(xí)鞏固的作用。同學(xué)們觀察、討論了大量的模型，有助于課堂氣氛的活躍，所以應(yīng)該發(fā)揮教學(xué)用具的作用，對(duì)于理論性強(qiáng)的課盡量避免一味枯燥地講解。備課資料1.固體的晶態(tài)和非晶態(tài)晶態(tài)的固體稱(chēng)為晶體，非晶態(tài)的固體稱(chēng)為非晶體。