原子晶体教案(公开课)

专题3 第三单元《原子晶体》导学案

【考纲要求】

1、了解原子晶体的特征；

2、能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

【学习目标】

1、了解原子晶体的特征；

2、学会比较原子晶体熔沸点高低、硬度大小；

3、掌握金刚石、二氧化硅原子晶体的结构；

4、了解判断原子晶体的方法。

【学习重难点】

原子晶体的特征、原子晶体熔沸点高低的影响因素、金刚石、二氧化硅原子晶体的结构

【导学过程】

引言：同学们好，很高兴有时间能与同学们共同学习。高二（2）班班风正、学风浓，今天我们将以小组为单位，采取组内合作、组间竞争的方式展开学习，相信同学定能勇于提出回答问题，展现高二（2）班的学生风采，你们有信心吗？

学生：有

让我们先来看两幅图片：

投影幻灯片1：

图片1：在象征最高权利的英王权杖上，镶嵌着世界上最大的一颗钻石，无瑕中透着淡蓝，形似水滴，重530.2克拉。

图片2：世界上最大的有色钻石，原石890克拉，切磨出了407.48克拉（81.50克）的梨形钻，在1988年拍卖会中以1250万美元成交。

教师：钻石莹剔透，光芒四射，一句话“钻石恒久远，一颗永流传”的已深入人心。

教师（边说边投影投影幻灯片2：金刚石图片、项链、钻头和玻璃刀）：纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。天然采集到的金刚石经过仔细琢磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品——钻石，可制成项链。这是用金刚石制成的钻头和玻璃刀。

质疑：

（1）通过刚才的图片，结合已有的知识，谈谈金刚石有哪些用途以及

这些用途反映了金刚石的什么性质？

金刚石钻头和切具、砂轮和石英都很坚固，硅太阳能电池中的硅板历经

风吹雨淋日晒，不改其性等

熔点和沸点高、硬度大、难溶于一些常见的溶剂……

追问：为什么金刚石具有这些物理特性呢？

结构决定性质。事实上，金刚石具有很高的熔点、沸点和很大的硬度，

你能结合金刚石晶体结构示意图（图示和桌上模型），解释其中的原因吗？

（提示：结构的特点是什么？共价键的特点是什么？）

学生：由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价键结合的，而共价键的键能大，如C－C键的键能为

348kJ·mol-1。所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度很大。

引言：金刚石属于原子晶体，那么：

问题探究（一）：阅读课本51页第一自然段，请思考

1.什么是原子晶体?

2.原子晶体有哪些物理特性？

3.常见的原子晶体有哪些？

（学生抢答，填空）

一. 原子晶体

1、概念：相邻原子间以共价键结合形成具有空间立体网状结构的晶体。

2、构成微粒：原子

微粒间作用力：共价键（原子晶体熔化时需克服共价键）

3、结构特点：空间立体网状

4、晶体中没有单个分子存在；

化学式只代表原子个数比。

从下面表格中你能获取哪些信息？

5. 原子晶体的物理特性

（1）熔点和沸点很高（耐高温）

（2）硬度很大

（3）一般不导电

6. 常见的原子晶体

（1）某些非金属单质：、、晶体硼（B）等

（2）某些非金属化合物：、氮化硼（BN）晶体

（3）某些氧化物：、Al2O3等

【练一练】

1．下列晶体中不属于原子晶体的是（ A ）

A、食盐

B、金刚砂

C、金刚石

D、水晶

2．金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是(D)

A．晶体中不存在独立的“分子”

B．碳原子间以共价键相结合

C．是硬度最大的物质之一

D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应

引言：原子晶体的溶、沸点很高，硬度很大，但不同的原子晶体其熔、沸点是不同的，你能推测影响原子晶体熔沸点的因素是什么？你的依据是什么？

（键能，因为原子晶体是由共价键构成的，晶体熔化需要破坏共价键）

请思考：

问题探究（二）：影响原子晶体熔沸点高低、硬度大小的因素

晶体硅（Si）、金刚砂（SiC）都是与金刚石相似的原子晶体，

请根据表2中数据分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。

表2 部分原子晶体的键能、键长、熔点和硬度

原子晶体键能∕KJ·mol键长∕pm熔点∕℃摩氏硬度

金刚石（C—C）348 154 3550 10

碳化硅（C—Si）302 184 2600 9

晶体硅（Si—Si）226 234 1415 7

二. 影响原子晶体熔沸点高低、硬度大小的因素：

结构相似的原子晶体，成键原子的，共价键的键长，键能，原子晶体的熔、沸点，硬度。

【练一练】

3.（1）碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体

①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（ A ）

A. ①③②

B. ②③①

C. ③①②

D. ②①③

（2）磷化硼（BP）和氮化硼（BN）是受到高度关注的耐磨涂料，它们的结构相似，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是二者均为原子晶体，N的原子半径比P小，B—N的键长比B—P小，B—N键能较大。

质疑：（1）O—Si键和C—Si键相比，谁的键长短？（肯定是O—Si，因为氧原子的半径比碳原子的半径小）

（2）SiO2和SiC均是原子晶体，谁的熔点高？

推测：二氧化硅

实际：二氧化硅（1710℃）、碳化硅（2600℃）

为什么呢？（可能是结构不相似，二者的结构怎么样？）让我们来探究

问题探究（三）金刚石的晶体结构模型

引言：这是金刚石的空间立体网状结构示意图，从该图中你能得出哪些结论？

提示：（1）从一个原子分析，你能得出什么结论？

（2）从相关联的多个原子分析，你能找出结构中的特殊结构吗？

（让学生充分发挥空间想象力，讨论后让学生填空，然后分析讲解）

三. 金刚石的晶体结构

①每个C原子与个C原子相连；个C原子形成一个元环；

②晶体中C原子数与C—C键数之比；

引言：这是金刚石的晶胞结构，从晶胞结构中你能得出哪些结论？你能用不同颜

色的笔划出处于不同位置的碳原子？

③每个金刚石晶胞中所含的C原子数：。（均摊法）