第三单元 从微观结构看物质的多样性第一课时教学设计

教学设计

单元分析

通过初中和《化学1》的学习，学生了解了物质的多样性与其组成的多样性有关：种类不同、数目不同的元素原子按照特定的方式相互组合成不同的物质。本单元以同素异形现象、同分异构现象、不同类型的晶体为例，帮助学生认识物质的多样性与微观结构的关系。为《化学2》中的有机化合物的知识、选修模块《物质结构与性质》《有机化学基础》的学习打好基础。

教材以碳的同素异形体金刚石、石墨、富勒烯等为例，从“同”“异”两个角度帮助学生认识同素异形现象和同素异形体。帮助学生从微观结构的角度认识金刚石、石墨中碳原子间的结合方式、作用力和空间排列方式的不同，认识它们性质不同的原因。并介绍了纳米碳管、足球烯等科学研究热点。此外教材简介了氧的同素异形体氧气（O2）和臭氧（O3），磷的同素异形体白磷和红磷，丰富了学生对同素异形体的了解。

对同分异构现象、同分异构体的教学，教材以C4H10的两种同分异构体正丁烷、异丁烷，C2H6O的两种同分异构体乙醇和二甲醚为例，结合第一单元学习的有机物中碳原子的成键特点和连接方式的知识，理解组成相同的分子可以由于原子间的成键方式、排列顺序不同而形成不同的物质，具有不同的性质。

本单元的重点在于学习同素异形现象（同素异形体）、同分异构现象（同分异构体）和不同类型的晶体，通过实物、模型、图片，有条件的可以用三维动画等具体、形象、直观的教学手段呈现物质的结构和性质的信息，使学生认识同素异形体、了解同分异构体及产生的原因，能够分辨离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体，从而认识物质的结构决定物质的性质。性质的特点体现了结构的特点，最终体会到物质的多样性与微观结构的关系。在教学中注意引导学生对“同”和“异”的认识和理解，认识存在“异”的内在原因。

教学中注意把握深度和广度，对同分异构体不要做过多的展开，不要求对其他物质的同分异构体，及同分异构体的结构性质的差异和规律进行详细分析。另外对离子晶体的晶胞、晶格等知识不必要进行拓展，只要了解晶体具有规则的几何外形，晶体内部微粒的种类、作用力及个别性质，能描述

1

晶体的特点。对晶体、非晶态物质、液晶的区别不做介绍。

本单元可以通过丰富有趣的学生活动，例如让学生自己尝试用小球与棍甚至是家庭素材连接丁烷的分子结构的球棍模型，观察原子在分子中的空间相对位置，体验和感知同分异构现象，对有机物种类的多样性、有机分子的空间结构产生深刻的认识。

课时分配

同素异形现象、同分异构现象

1课时

不同类型的晶体

1课时

第一课时

同素异形现象、同分异构现象

整体设计

三维目标

1.知识与技能

（1）从同素异形现象、同分异构现象认识物质的多样性与微观结构的关系；

（2）以金刚石、石墨、富勒烯等碳的同素异形体为例，认识由于微观结构不同而导致的同素异形现象；

（3）以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识有机物的同分异构现象。

2.过程与方法

（1）以生活中熟悉的两种碳的同素异形体——金刚石和石墨性质的“异”“同”点为切入点，从“同素”和“异形”两个角度帮助学生认识同素异形现象和同素异形体。

（2）运用球棍模型，学习正丁烷、异丁烷、乙醇和二甲醚的结构知识；

（3）利用碳的成键特点与成键方式的知识，理解组成相同的分子由于原子间的成键方式、排列顺序不同可以形成不同的物质。

3.情感态度与价值观

学生在动手制作丁烷的同分异构体球棍模型的过程中加深了对原子的不同连接方式和连接顺序的印象，体会化学学习的趣味性和科学性，同时增强动手能力和合作精神；使学生在丰富的教学活动中认识“物质的结构决定性质，性质体现结构”这一观点。

教学重点

同素异形现象、同分异构现象。

教学难点

2

同分异构体模型的组建；同位素、同素异形体、同分异构体的辨别。

教学准备

所用教具：球棍若干、乙醇、二甲醚的球棍模型。

教学过程

导入新课

［图片展示］

【提问】在上面的图片中，同学们看到了几种物质，它们有什么联系？

[回答]图中展示的是金刚石和石墨两种物质，它们都是碳的单质。

推进新课

[板书]一、同素异形现象、同素异形体

1.同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象。

2.同一元素形成的不同单质互称为同素异形体。

交流与讨论

【提问】观察下表，思考同素异形体中“同”“异”都体现在哪些方面？

元素组碳元素

成

金刚石

石墨

结构组成

以碳原子为中心的正四面体空间网状结构

层状结构，每一层内为正六边形的网状结构

3

碳原子间全部通过C—C共价键作用力

结合

颜色状态

硬度

熔点

导电性

用途

无色透明、有光泽、正八面体每一层内碳原子间通过C—C共价键结合，层间碳原子间存在分子间作用力

深灰色、有金属光泽、不透明的细鳞片状固体

形状的固体

天然最硬物质

很高（3 558 ℃）

不导电

装饰品、切割玻璃、钻具

最软矿物之一

很高（3 652 ℃）

导电

润滑剂、电极、铅笔芯

[回答]同素异形体的“同”指的是同种元素。“异”是指不同单质的结构不同，进而引起了这些单质的性质不同，所以它们的用途也有所区别。

[分析]对于同素异形体的概念，同学们要把握以下几点：

（1）同：同种元素

（2）研究对象：不同的单质

【提问】除了我们熟知的金刚石和石墨，同学们还能举出哪些碳的同素异形体？

[回答]C60、C70、纳米碳管等富勒烯。

[分析]碳的同素异形体有很多。其中C60是由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，又被称为“足球烯”。除了C60，富勒烯还有一系列的笼状分子（如下图所示），和单层或多层的纳米碳管，它们在化学前沿的各个领域有着广泛的应用前景。感兴趣的同学课后可以到图书馆或者互联网上查阅资料了解它们的结构、性质和应用。

[展示]

足球烯的结构模型

Fullerene笼状结构系列

4

纳米碳管

【提问】除了碳有同素异形现象，其他元素也有同素异形现象，比如氧元素、磷元素。请同学们自己阅读教材，列表举例氧、磷的同素异形体以及它们的异同之处。

[回答]氧的同素异形体

元素组成

分子式

物理性质

化学性质

相互转化

磷的同素异形体

元素组成

分子

物理性质

化学性质

燃烧方程式

[点评]白磷和红磷的相互转化：

白磷红磷

分子较复杂，呈长链状

红棕色固体，无毒

红磷

磷元素

P4（正四面体的白磷分子）

蜡状固体，有剧毒

白磷

O2

无色、无味的气体

有氧化性

氧气

氧元素

O3

淡蓝色、有鱼腥味的气体

氧化性较氧气更强

臭氧

放电

2O

3

3O2

在空气中能稳定存在，加热或点燃时能在空气中燃烧

能自燃（少量保存在冷水中）

4P＋5O2点燃

2P2O5

例题

闪电时空气中有臭氧生成。下列说法中正确的是（

）

A.16O和18O互为同素异形体

B.O2比O3氧化性强

C.等质量的O3和O2含有相同质子数

D.O3与O2的相互转化是物理变化

解析：16O和18O是氧元素的不同原子，它们质子数均为8，中子数分别为8和10，互为同位素；O3比O2氧化性强；等质量的O3和O2含有相同的原子数，即含有相同的质子数；同素异形体的相互转化，化学键发生了改变，生成了新物质，是化学变化。故正确的是C。

[答案]C [板书]3.同素异形体和同位素的比较

[分析]从刚才的例题中我们看到16O和18O是氧元素的不同原子，互为同位素的关系。

5

【提问】同位素和同素异形体有哪些区别呢？请同学们填写下表，对它们进行区分，以防混淆。

定义

研究对象

常见实例

[回答]

定义

研究对象

同素异形体

同种元素形成的不同单质

单质

金刚石、石墨、富勒烯

常见实例

红磷、白磷

氧气、臭氧

同位素

质子数相同、质量数（或中子数）不同的原子

原子

氕、氘、氚

1216同素异形体

同位素

C、13C、14C O、17O、18O [练习]判断下面哪些是同素异形体____________，哪些是同位素____________。

A.红磷、白磷

B.水、重水

C.16O、17O、18O

D.金刚石、石墨

[答案]AD

C [分析]在有机物中普遍存在的同分异构现象也是有机物种类繁多的重要原因之一。下面我们来学习同分异构现象、同分异构体。

[板书]二、同分异构现象、同分异构体

[分析]下面我们以C4H10为例，通过组建模型的活动来体会同分异构现象的含义。

请分组后的小组内同学合作使用碳原子、氢原子球模型和若干棍模型（代表共价键）尽可能多的组装出不同结构的有机化合物C4H10的分子模型。

要求：（1）碳以4个共价键连接氢原子或其他碳原子，氢以1个共价键连接在碳原子上；

（2）所有的原子之间都以单键相连；

（3）碳原子连接形成碳链，可以有支链（即只要非环状，不一定要一条直线，可以出现分支）。

[学生板演]用4个碳原子、10个氢原子可以分别组建出两种结构的有机分子，它们的分子式相同，都是C4H10。结构式分别为

6

结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH3

[点评]在老师提出活动指导的基础上，学生组建出有机分子模型，对应模型写出其结构式、结构简式，注意结构式、结构简式的区别和联系，不要混淆。

[分析]以上的两个结构代表的是一种物质还是两种不同的物质呢？请看下表。

名称

分子式

正丁烷

C4H10

异丁烷

结构式

结构简式

沸点

CH3—CH2—CH2—CH3

-0.5 ℃

-11.7 ℃

[分析]像这样的分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

[展示]乙醇和二甲醚的球棍模型

【提问】（1）观察这两个模型，写出它们的分子式、结构式、结构简式。（氢原子、为氧原子）；

为碳原子、为（2）看书找出它们性质的不同点；

（3）说出这两个物质是什么关系？它们结构的异同点是什么？

乙醇

二甲醚

[回答]

7

名称

分子式

乙醇

C2H6O 二甲醚

结构式

结构简式

沸点

关系

CH3CH2OH 78 ℃

同分异构体

CH3OCH3

-23 ℃

两者是同分异构体的关系，从结构式、结构简式上可以看出是氧原子的排列位置有所差别。

[分析]通过对比我们可以发现乙醇和二甲醚也是同分异构体的关系。在有机物中同分异构现象非常普遍，这与碳原子成键方式、连接顺序的多样性等有关，这些也是有机物种类繁多的重要原因。关于同分异构体的具体内容我们将在以后的有机化合物部分学习。

课堂小结

本节课从同素异形现象、同分异构现象认识了物质的多样性，并对同位素进行了复习，将同位素和同素异形体进行了对比学习，在同分异构体部分进一步认识了有机物分子结构的特点和有机物种类繁多的原因。

布置作业

1.下列各组中互为同位素的是___________，互为同素异形体的是___________。

A.O2和O3

B.1H和1H

C.H2O和H2O2

D.O2-和O 2.下列叙述中，正确的是（

）

A.由碳元素单质组成的物质一定是纯净物

B.金刚石和石墨具有相同的元素组成

C.石墨转变为金刚石不属于化学变化

D.C60是新发现的一种碳原子

3.最近医学界通过用放射性14C标记C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病（AIDS），则有关14C的叙述正确的是（

）

A.与C60中普通碳原子的化学性质不同

B.与14N含的中子数相同

C.是C60的同素异形体

8 12

D.与12C互为同位素

[答案]1.B

A

2.B

3.D 板书设计

同素异形现象、同分异构现象

一、同素异形现象、同素异形体

1.同素异形现象：同一种元素能够形成几种不同的单质的现象。

2.同素异形体：同一种元素能够形成几种不同的单质互称为同素异形体。

3.同素异形体和同位素

定义

研究对象

同素异形体

同种元素形成的不同单质

单质

金刚石、石墨、富勒烯

常见实例

红磷、白磷

氧气、臭氧

二、同分异构现象、同分异构体

同分异构现象：化合物具有分子式相同，结构不同的现象。

同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

代表：正丁烷与异丁烷（C4H10）

乙醇与二甲醚（C2H6O）

教学反思

教学中安排了用球和棍动手制作丁烷模型的活动环节。学生在上一个单元已经看到过一些有机物的模型，大致了解了模型中球和棍所代表的含义以及它们的连接方式。在活动前教师可以对如何制作模型，球棍连接的具体注意事项加以规范要求，防止学生混乱、没有目标的学习过程，浪费不必要的宝贵时间。在给出一定规则和提示的前提下，学生的活动将更有目的性，方向性，规范性，学习的过程也减少了不必要的弯路和时间精力的浪费，这样的活动与探究才能体现出价值和意义。同时教师应密切注意学生的活动和产生的问题，适时地给出帮助。

备课资料

1.碳的同素异形体

9 同位素

质子数相同、质量数（或中子数）不同的原子

原子

氕、氘、氚

1216C、13C、14C O、17O、18O

碳的同素异形体有金刚石、石墨和碳60富勒烯等，它们的不同性质是由微观结构的不同所决定的。

金刚石呈正四面体空间网状立体结构，碳原子之间形成共价键。当切割或熔化时，需要克服碳原子之间的共价键，金刚石是自然界已经知道的物质中硬度最大的材料，它的熔点高。上等无暇的金刚石晶莹剔透，折光性好，光彩夺目，是人们喜爱的饰品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。颗粒较小、质量略为低劣的金刚石常用在普通工业方面，如用于制作仪器仪表轴承等精密元件、机械加工、地质钻探等。在磨、锯、钻、抛光等加工工艺中，钻石是切割石料、金属、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金刚石钻头代替普通硬质合金钻头，可大大提高钻进速度，降低成本；镶嵌钻石的牙钻是牙科医生得心应手的工具；镶嵌钻石的眼科手术刀的刀口锋利光滑，即使用1 000倍的显微镜也看不到一点缺陷，是摘除眼睛内白内障普遍使用的利器。金刚石在机械、电子、光学、传热、军事、航空航天、医学和化学领域有着广泛的应用前景。

石墨是片层状结构，层内碳原子排列成平面六边形，每个碳原子以三个共价键与其他碳原子结合，同层中的离域电子可以在整层活动，层间碳原子以分子间作用力（范德华力）相结合。石墨是一种灰黑色、不透明、有金属光泽的晶体。天然石墨耐高温，热膨胀系数小，导热、导电性好，摩擦系数小。石墨被大量用来作电极、坩埚、电刷、润滑剂、铅笔等。具有层状结构的石墨在适当条件下使某些原子或基团插入层内与C原子结合成石墨层间化合物。这些插入化合物的性质基本上不改变石墨原有的层状结构，但片层间的距离增加，称为膨胀石墨，它具有天然石墨不具有的可绕性、回弹性等，可作为一种新型的工程材料，在石油化工、化肥、原子能、电子等领域广泛应用。

1985年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家们制造出了第三种形式的单质碳C60，C60是由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，C60为黑色粉末，易溶于二硫化碳、苯等溶剂中。人们以建筑大师B.富勒的名字命名了这种形式的单质碳，称为富勒烯（fullarene）。这是因为富勒设计了称为球状穹顶的建筑物，而某些富勒烯的结构正好与其十分相似。C60又被称足球烯、巴基球等，它属于球碳族，这一类物质的分子式可以表示为Cn，n为28到540之间的整数值，有C50、C70、C84、C240等，在这些分子中，碳原子与另外三个碳原子形成两个单键和一个双键，它们实际上是球形共轭烯。

富勒烯分子由于其独特的结构和性质，受到了广泛的重视。人们发现富勒烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部，这样可以显著地改变富勒

10

烯分子的物理和化学性质。例如化学家已经尝试着往这些中空的物质中加进各种各样的金属，使之具有超导性，已发现C60和某些碱金属化合得到的超导体其临界温度高于近年研究过的各种超导体，科学家预言C540有可能实现室温超导；也有人设想将某些药物置入C60球体空腔内，成为缓释型的药物，进入人体的各个部位。另外，富勒烯在单分子纳米电子器件等方面有着广泛的应用前景，富勒烯已经广泛地影响到物理、化学、材料科学、生命及医药科学各领域。

2.相关链接

（1）http://www.i3721.com/cz/tbjak/jnj/xkb9njhx/200605/34028.html（同素异形体的相互转化是化学变化）

（2）http://info.datang.net/T/T0884.HTM（有机化合物中的同分异构体分为构造异构和立体异构两大类）

（3）http://ftp.haie.edu.cn/RESOURCE/CZ/CZHX/HXBL/HXTS011/3155_SR.HTM（金刚石、石墨、活性炭的结构和性质）

（4）http://wtzx.dyedu.cn/Article_Print.asp?ArticleID=672（金刚石、石墨和碳六十的结构、性质以及应用的教学设计）

第二课时

不同类型的晶体

整体设计

三维目标

1.知识与技能

（1）以不同类型的晶体为例，认识物质的多样性与微观结构的关系；

（2）认识不同的物质可以形成不同的晶体，不同类型的晶体的结构、构成微粒、物理性质不尽相同。

2.过程与方法

（1）运用电脑图片，向学生展示一些常见的晶体；

（2）运用三维空间结构模型，向学生展示一些晶体的微观结构；

（3）运用列表对比的方法，比较不同类型晶体的结构、构成微粒、物理性质等内容。

3.情感态度与价值观

培养学生自觉地在事物的实质和现象之间建立联系，训练透过现象看本质的思维方式，培养高品质的思维能力。

教学重点

11

认识不同类型的晶体。

教学难点

理解晶体微观结构和物理性质的联系。

教学准备

氯化钠、干冰、冰、金刚石、石英晶体模型。

教学过程

知识回顾

在前一阶段我们学习了物质的构成微粒主要有离子、原子、分子，根据微粒种类不同将它们之间结合为宏观物质的作用力分为离子键、共价键（两者为化学键）和分子间作用力。

化学键比分子间作用力要强的多。

导入新课

[展示]

金刚石

水晶

氯化钠

雪花

[分析]上述图片为我们展示了四种晶体，如金刚石（C）、水晶（SiO2）、氯化钠晶体、雪花（H2O）。

【提问】（1）这些晶体在外观上有什么特点？

（2）它们的物理性质（如硬度，熔、沸点，导电性等）有什么特点？

[回答]（1）晶体都具有规则的几何外形，都是固体。

（2）上述晶体的物理性质有较大的差别。金刚石、水晶的硬度大，熔、沸点高，不导电。氯化钠硬度较小，熔、沸点较高，晶体状态不导电，溶于水或熔融状态可以导电。雪花是固态的水，硬度小，熔、沸点低，几乎不导电。

[点评]具有规则几何外形（固定熔点）的固体，称为晶体。构成晶体的微粒（离子、原子、分子）在空间呈有规则的重复排列，是产生晶体规则的几何外形的原因。

构成晶体的微粒不同，则晶体内部微粒间的作用力也不同，造成了晶体具有不同的物理性质。

推进新课

12

[分析]物质种类繁多的原因是多样的，同一种元素有多种不同原子是同位素现象，同一种元素形成不同的单质是同素异形现象，而组成相同的分子却有不同的结构是同分异构现象。今天我们将从晶体的不同类型和微观结构上来了解物质的多样性。晶体根据构成微粒的不同，可以分为离子晶体、分子晶体、原子晶体等。

[板书]一、不同类型的晶体

[分析]我们熟悉的氯化钠是离子化合物，由阴、阳离子构成，像氯化钠晶体这样离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则的排列形成的晶体就是离子晶体。

[展示]氯化钠模型和图片

【提问】请同学们观察氯化钠晶体，红、白小球分别表示钠离子和氯离子，线段可以理解为离子之间的作用力，即离子键。请问：

（1）氯化钠晶体中是否存在氯化钠分子？

（2）请数出一个钠离子周围最多吸引了几个氯离子，一个氯离子周围最多吸引了几个钠离子？

（3）你认为NaCl这个式子能否认为是氯化钠的分子式，它表示了什么含义呢？

[回答]（1）从图中可以看出氯化钠晶体中有很多的钠离子和氯离子，不存在氯化钠分子。

（2）可以数出一个钠离子周围最多吸引了6个氯离子（上下左右前后），同样的一个氯离子周围最多吸引了6个钠离子。

（3）氯化钠晶体中不存在氯化钠分子，所以NaCl不表示氯化钠的分子式，仅表示在NaCl晶体中钠离子与氯离子的个数比是1∶1。

[点评]离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，离子之间通过离子键有规则的堆积结合形成晶体，所以离子化合物形成的晶体都是离子晶体。一般离子晶体中不存在分子，它的化学式不表示分子式，而是表示了阴、阳离子的个数比。

[展示]干冰的图片和模型

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【提问】从上述图片、模型中我们可以回忆起CO2是什么构型的分子？如何用电子式和结构式表示CO2？

[回答]CO2的电子式：，结构式：O==C==O，属于直线型分子，即氧原子和碳原子在一条直线上，两个碳氧键之间的夹角为180°。

[展示]冰的图片

[分析]同样冰（固态水）是由水分子形成的晶体，也属于分子晶体。

图中，大球表示氧原子，小球表示氢原子，我们可以看到水分子呈V型结构，水分子之间的虚线表示了氢键。可以看出冰中一个水分子周围有4个水分子。

【提问】（1）请问氢键是化学键还是分子间作用力？

（2）请回忆水分子的电子式、结构式、空间构型。

[回答]（1）氢键是一种特殊的分子间作用力，比一般的分子间作用力大，但远比化学键微弱。

（2）水的电子式：夹角。

[思考]请问，在干冰、冰中，是否只存在分子间作用力？

[回答]不是。在二氧化碳、水分子内，原子之间存在共价键，而分子之间存在着分子间作用力。

[展示]金刚石的图片和模型

，结构式：H—O—H，水是V型分子，两个氢氧键之间存在一定的

[分析]金刚石是我们熟悉的由原子构成的单质，碳原子之间以共价键相连接。可以看到金刚石中每

14

个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键结合形成空间网状结构。把跟某个碳直接相连的4个碳原子连接起来所得的空间可以发现是正四面体。如右图所示：

像金刚石这样相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体称为原子晶体。

[展示]水晶图片、石英晶体模型

[分析]水晶是石英晶体庞大家族中的一员，是透明度高，晶形完好的石英晶体。石英晶体的化学式为SiO2。

【提问】（1）在石英晶体中存在SiO2分子吗？石英晶体是由什么微粒构成的，可能属于什么晶体？

（2）在石英晶体中，氧原子和硅原子是依靠什么作用力怎样排列成为晶体的？

（3）你认为SiO2可以表示什么含义？

[回答] （1）在石英晶体中，不存在SiO2分子。石英是由很多硅原子和氧原子构成的原子晶体。

（2）在石英晶体中，硅原子和相邻的氧原子以共价键结合，向空间伸展，形成彼此相连的空间网状结构。

（3）SiO2表示了石英晶体中硅、氧原子的个数比为1︰2。

[点评]石英晶体属于原子晶体，由原子构成，不存在二氧化硅分子。其中硅原子和相邻的氧原子以共价键结合。在晶体中每一个硅原子和相邻的4个氧原子结合，而每1个氧原子和相邻的2个硅原子结合，向空间伸展，形成彼此相连的空间网状结构。SiO2表示了石英晶体中硅、氧原子的个数比为1∶2。

[分析]除了离子晶体、原子晶体、分子晶体以外，还有金属晶体。金属晶体是由金属单质形成的晶体，由金属阳离子和自由电子等构成，作用力比较复杂。

[设问]对于各种晶体我们怎样区分它们属于什么类型的晶体，而这四种类型的晶体又各有什么特点

15

和差异呢？

[板书]二、晶体的微观结构与宏观性质

【提问】看教材表1-10，请分析表中所列的几种晶体的熔点、硬度，指出它们各属于哪一类晶体。能否归纳出四种晶体性质的一些特点？

[回答] 晶体

熔点/℃

硬度

晶体类型

氯化钠

801 较硬

氯化钡

1 560 较硬

金刚石

＞3 550 很硬

二氧化硅

1 723 硬而脆

硫

112.8 脆

白磷

44.1 软

分子晶体

钠

97.8 柔软

钨

3 410 硬

离子晶体

原子晶体

金属晶体

差异很大

晶体性质特点

熔点较高、硬度较大

熔点很高、硬度很大

熔点较低、硬度较小

[点评]通过观察，我们发现除了金属晶体之间的差异较大，其他三种晶体，同一类晶体之间的性质有一定的相似性，不同类晶体之间的性质有一定的差异。观察熔点、硬度，我们可以发现熔点、硬度由高到低一般来说：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

而金属晶体的熔、沸点其差别较大。如钨的熔点高达3 410 ℃，比原子晶体SiO2的熔点1 723 ℃还高，而Na的熔点很低，为97.8 ℃，比一些分子晶体（例硫）的熔点还低。

【提问】为什么同一类晶体之间的性质有一定的相似性，而不同类型的晶体之间存在着不同呢？这必然和构成晶体的微粒及它们的微观结构有关。请交流讨论，总结如下表。

[回答] 金属晶体类型

构成微粒

结构

微粒间作离子键

用力

差异熔点

性质

差异硬度

导电性

晶体

熔融状态

大

不导电

导电

小

不导电

不导电

很大

大

不导电

不导电

导电

导电

高

低

很高

大

分子间作用力

共价键

—

离子晶体

阴、阳离子

分子晶体

分子

原子晶体

晶体

原子

—

16

不溶水溶液

熔化时克服的作离子键

用力

金属食盐晶体等离子化实例

合物晶体

构成的晶体

英、水晶）等

固体

[点评]构成离子晶体、分子晶体、原子晶体的微粒分别是阴、阳离子、分子、原子，这些微粒分别依靠离子键、分子间作用力、共价键结合成为晶体。

【提问】大家从微观结构上解释一下为什么一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体＞离子晶体＞分子晶体？

[回答]化学键是比分子间作用力强烈很多的一种作用力，在晶体中原子通过化学键（共价键）形成了空间网状结构，增强了原子之间的结合强度；离子晶体中离子通过化学键（离子键）结合成为晶体，而分子晶体中分子通过微弱的分子间作用力结合为晶体，由此可以看出因为微粒之间结合作用的强弱是原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，因此，一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

课堂小结

本节课我们学习了4种不同类型的晶体，包括离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体，通过对这几种晶体的构成微粒、微粒间作用力以及晶体的物理性质的学习来体会微观结构和物质的多样性关系。

布置作业

1.下列晶体中不属于原子晶体的是（

）

A.干冰

B.金刚石

C.水晶

D.晶体硅

2.在NaCl晶体中，____________(填“存在”或“不存在”)分子，存在许多___________离子和___________离子，以___________键相结合，属于___________晶体，阴阳离子的个数比为___________，因此NaCl表示的含义是_________________________________。

石英晶体属于___________，硅原子和相邻的氧原子以___________键结合，在晶体中每一个硅原子和相邻的___________个氧原子结合，而每1个氧原子和相邻的___________个硅原子结合，向空间

17 导电

可能导电

不溶于水

于水

分子间作用力

共价键

—

干冰、冰等由分子金刚石、二氧化硅晶体（石单质

伸展，形成彼此相连的___________结构。SiO2表示了_______________。

[答案]1.A 2.不存在

钠

氯

离子

离子

1︰1

氯化钠晶体中钠离子和氯离子的个数比为1∶1

原子晶体

共价

4

2

空间网状

石英晶体中硅、氧原子的个数比为1∶2 板书设计

不同类型的晶体

一、不同类型的晶体

1.离子晶体：离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列形成的晶体，如NaCl等。

2.分子晶体：由分子构成的物质所形成的晶体，如干冰、冰等。

3.原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，如金刚石、二氧化硅晶体等。

4.金属晶体：由金属单质形成的晶体，如钠、钨等。

二、晶体的微观结构与宏观性质

金属晶晶体类型

构成微阴、阳离子

结构

粒

微粒间离子键

作用力

性质

熔点

硬度

晶体

导电性

水溶液

熔化时克服的离子键

作用力

实例

食盐晶体等离子干冰、冰等由分子金刚石、二氧化硅晶体（金属单分子间作用力

共价键

—

导电

可能导电

不溶于水

水

熔融状导电

态

不溶于不导电

不导电

导电

高

大

不导电

低

小

不导电

很高

很大

不导电

差异大

差异大

导电

分子间作用力

共价键

—

分子

原子

—

离子晶体

分子晶体

原子晶体

体

18

化合物晶体

构成的晶体

教学反思

石英、水晶）等

质固体

本节课学习了四种不同类型的晶体，以其中的离子晶体、分子晶体、原子晶体为主介绍了晶体构成微粒，分析了几种常见离子晶体、分子晶体、原子晶体的空间结构，了解了晶体中存在的微粒间的作用力，并联系晶体的物理性质加深了学生关于“物质的结构决定性质，性质体现其结构”的认识。在这节课中可以融合以前学习过的微粒间的相互作用一节，体现知识的联系和相互关系，也起到了复习巩固的作用。同学们观察、讨论了大量的模型，有助于课堂气氛的活跃，所以应该发挥教学用具的作用，对于理论性强的课尽量避免一味枯燥地讲解。

备课资料

1.固体的晶态和非晶态

晶态的固体称为晶体，非晶态的固体称为非晶体。

晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。晶体中的内部构成微粒都在空间呈有规则的三维重复排列而组成一定形式的晶格。这种排列称为晶体结构。晶体点阵是晶体粒子所在位置的点在空间的排列，相应的在外形上表现为一定形状的几何多面体，晶体具有固定的熔点，不同的晶体有不同的熔点，且在熔化过程中温度保持不变。晶体还具有各向异性，即在各个不同的方向上具有不同的物理性质，如力学性质（硬度、弹性模量等等）、热学性质（热膨胀系数、导热系数等等）、电学性质（介电常数、电阻率等等）、光学性质（吸收系数、折射率等等）。例如，外力作用在石墨上，垂直于石墨片层的方向很容易裂开，但在片层上裂开则非易事。在云母片上涂层薄石蜡，用烧热的钢针触云母片，便会以接触点为中心，逐渐化成椭圆形，说明云母在不同方向上导热系数不同。

晶体共同的性质

各向异性

固定熔点

规则外形

对称性

单晶体简称“单晶”，是单个晶体构成的物体。在单晶体中所有晶胞均呈相同的位向。单晶体具有各晶体中不同的方向上具有不同的物理性质

晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度

理想环境中生长的晶体应为凸多边形

晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性

19

向异性。自然界存在的单晶，如金刚石的晶体等。亦可由人工将多晶体拉制成单晶体，如电子器件中所用的锗及硅的单晶体。掺有特定微量杂质的单晶硅，可制成大功率晶体管、整流器及太阳能电池等。

多晶体是由许多晶体（称为晶料）构成的物体，称多晶体。一块晶体是由许多小的晶粒聚合起来组成的。每一晶粒又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但是在一块晶体中，各个晶粒的取向彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列。尽管每个晶粒内部原子排列很整齐，但由于一块晶体内部各个晶粒的排列不规则，总的来看是杂乱无章的，这样的多晶体不能用来制造晶体管。

非晶体是指组成它的原子或离子不是作有规律排列的固态物质。由于内部构成微粒的不规则排列，非晶体的外观不具有规则外形。如玻璃、松脂、沥青、橡胶、塑料、人造丝等都是非晶体。非晶体没有固定的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后由稠逐渐变稀，成为流体。具有一定的熔点是一切晶体的宏观特性，也是晶体和非晶体的主要区别。非晶体具有各向同性。例如，若在玻璃上涂一薄层石蜡，用烧热的钢针触及背面，则以触点为中心，将见到熔化的石蜡成圆形。这说明导热系数相同。

晶体类型和物质的物理性质

常见的晶体可分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体等四类。四类晶体的内部结构及性质特征归纳如下表。

晶体类型

实例

氧化钠

内部构成微粒

阴、阳离子

化硅

原子

甲烷

分子

自由电子

分子间作用微粒间作用力

某些物理性质

熔、沸点

硬度

离子键

高

硬

共价键

力

很高

很硬

低

差别很大

软

金属键

汞

原子、阳离子、离子晶体

氯化钠、硫酸铜、氢原子晶体

金刚石、二氧分子晶体

冰、干冰、金属晶体

钠、钨、铜、

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导电、导热性

溶解性

2.相关链接

熔融态及其水溶液导非导体

电

易溶于水

不溶于水

能溶

不导电

是电和热的良导体

不溶于水

（1）http://jpk.nenu.edu.cn/jghx/chapter10/c10-3.asp（关于离子晶体结构模型、半径等的介绍）

（2）http://www.ltyz.net/xueke/huaxue/gao31/3zhishi.htm（关于原子晶体结构和性质的介绍）

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