2003屆高考化學二輪復習全套教學案詳細解析晶體結構新課標

1、晶體結構教學目標知識技能：熟悉三類晶體的代表物結構；學會在晶體中尋找晶胞；學會計算晶體中各種微粒的個數(shù)之比。能力培養(yǎng)：通過晶體或晶胞結構的觀察，提高學生的觀察能力。通過對“晶胞概念的闡述，力求學生能夠想象整個晶體結構，培養(yǎng)學生的想象能力。通過分析“晶體中的每個微粒為幾個晶胞所共有，計算“晶體中原子的個數(shù)、化學鍵的數(shù)目等問題的訓練，提高學生分析推理能力?？茖W思想：熱愛科學，依靠科學解決實際問題?？茖W品質(zhì)：通過使用計算機軟件或立體模型，刺激學生的感官，產(chǎn)生學習興趣。通過教師的引導和精心設問，激發(fā)學生的求知欲?？茖W方法：由個別到一般的歸納法及運用一般規(guī)律解決個別問題的演繹法。重點、難點三類晶體代表物

2、結構的觀察；想象和分析推理能力的培養(yǎng)。教學過程設計第一課時教師活動【引入】 考試說明 中明確提出：對原子、分子、化學鍵等微觀結構要有三維想象能力，這就要求我們能夠通過對晶體結構的研究，提高自己觀察、想象和分析推理的能力。本節(jié)課我們將把晶體按著科學分類的方法進行研究。【板書】一、離子晶體：代表物：NaCl、CsCl【軟件或模型展示】NaCl的晶體?！局v述】在NaCl晶體中，存在可重復的最小單元，我們稱之為晶胞?！就队啊烤О壕w中的最小重復單元?！爸貜偷暮x：通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個最小單元即晶胞完全重合。【講述】現(xiàn)在我們來尋找NaCl晶體的晶胞。【軟件或模型展示】NaCl晶體

3、。【講述】晶體是由無數(shù)個晶胞連在一起形成的，故晶胞的結構反映了晶體的結構，所以對于某些晶體我們就可以通過研究晶胞結構來研究晶體結構。學生活動觀察與思考。觀察軟件或模型，思考、討論問題，找到NaCl的晶胞。思考?！拒浖蚰Ｐ驼故尽縉aCl晶體?！咎釂枴空堄^察所給出的NaCl的晶體模型分析氯化鈉的化學式用“NaCl來表示，原因何在能否把“NaCl稱之為分子式觀察NaCl晶體模型，分析問題，得出答案：每個Na+離子吸引著6個Cl-離子，而每個Cl-離子也吸引著6個Na+離子，所以在NaCl晶體中Na+離子與Cl-離子的個數(shù)比為11，故可用“NaCl來表示氯化鈉。在氯化鈉晶體中不存在獨立的氯化鈉分子，

4、所以只能把“NaCl稱之為化學式，而不叫分子式?！咎釂枴坑^察NaCl的晶體模型，分析在NaCl晶體的每個晶胞中，Na+占據(jù)的位置有_種每種位置各有_個Cl-占據(jù)的位置有_種每種位置各有_個觀察NaCl 的晶體模型，分析問題，得出答案：在每個NaCl晶胞中Na+的位置有兩種：8個位于晶胞的頂點，6個位于晶胞的面心；Cl-的位置有兩種：12個位于晶胞的棱邊，1個位于晶胞的體心?！咎釂枴亢暧^的NaCl晶體是由無數(shù)個晶胞相互延伸構成的。位于頂點、面心、棱邊、體心上的微粒實際提供給每個晶胞的比例是多少思考、討論問題，得出答案：頂點提供給每個晶胞只是它的1/8；面心是1/2；棱邊是1/4；體心是1。【軟件

5、或圖片展示】位于頂點、面心、棱邊、體心上的微粒實際提供給每個晶胞的比例。觀察加深理解?！疽龑А吭诿總€NaCl晶胞中，平均占有Na+ 離子多少個Cl-離子多少個能否從晶胞的角度出發(fā)，再分析氯化鈉化學式的由來思考、討論問題，得出答案：在每個NaCl晶胞中，平均占有Na+離子： 1/8×8+/2×6=4；Cl-離子：1/4×12+1=4。由此可見，NaCl晶胞中Na+離子與Cl-離子的個數(shù)比為11，故晶體中Na+離子與Cl-離子的個數(shù)比為11，所以可用“NaCl來表示氯化鈉的組成。教師活動【提問】在NaCl晶體中：每個Na+周圍與之等距離且最近的Na+有個；每個Cl-周

6、圍與之等距離且最近的Cl-有_個學生活動觀察模型，得出答案：每個Na+周圍與之等距離且最近的Na+有12個；每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有12個?！拒浖蚰Ｐ驼故尽拷o出CsCl晶胞?！咎釂枴坑^察CsCl的晶胞，想象CsCl晶體結構，試從兩個不同角度分析“CsCl化學式的由來觀察CsCl晶胞、想象晶體結構、思考并答復以下問題：在CsCl晶胞中占有Cs+離子的個數(shù)為1個，Cl-離子1個，故Cs+與Cl-的個數(shù)比為11；由CsCl晶胞可想象其晶體結構，在晶體中，每個Cs+吸引著8個Cl-離子，每個Cl-離子吸引著8個Cs+離子，故可用“CsCl來表示其化學組成，稱之為化學式。【提問】在Cs

7、Cl晶體中：每個Cs+周圍與之等距離且最近的Cs+有_個每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有_個想象CsCl晶體結構，答復以下問題：在CsCl晶體中：每個Cs+周圍與之等距離且最近的Cs+有6個，每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有6個。請根據(jù)以上兩種晶體中微粒個數(shù)的求算方法，小結如何計算立方晶體中的微粒個數(shù)比歸納小結。要點如下：1找到晶體的晶胞；2分析晶胞中各微粒的位置：位于晶胞頂點的微粒，實際提供給晶胞的只有_個；位于晶胞棱邊的微粒，實際提供給晶胞的只有_個；位于晶胞面心的微粒，實際提供給晶胞的只有_個；位于晶胞中心的微粒，實際提供給晶胞的只有_個。3數(shù)清晶胞中各微粒的個數(shù)：【投影

8、】將學生的小結內(nèi)容投影展示1找到晶體的最小重復單元晶胞；2分析晶胞中各微粒的位置：位于晶胞頂點的微粒，實際提供給晶胞的只有1/8；位于晶胞棱邊的微粒，實際提供給晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，實際提供給晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，實際提供給晶胞的只有1。3數(shù)清晶胞中各微粒的個數(shù)：晶體中的微粒個數(shù)比=“微粒提供給每個晶胞的數(shù)值×晶胞中微粒個數(shù)之比。</PGN0057.TXT/PGN>教師活動【板書】二、原子晶體 代表物：金剛石、晶體硅、石英【軟件或模型展示】金剛石的結構?！咎釂枴坑^察金剛石結構，思考其鍵角是多少度構成最小碳環(huán)所需碳原子數(shù)為多少學生活動觀察并答

9、復以下問題：鍵角為109°28，構成最小碳環(huán)所需的碳原子數(shù)為6個?！拘畔⒔o予】請運用元素周期律的知識想象并描述晶體硅結構。描述晶體硅的結構：硅原子與硅原子之間通過非極性共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結構，鍵角為109°28，形成最小圓環(huán)需6個硅原子?！咎釂枴勘容^晶體硅與金剛石的不同之處，它將影響晶體硅的哪些不同于金剛石的性質(zhì)思考并答復以下問題：由于硅原子的半徑大于碳原子，所以硅硅鍵的鍵長大于碳碳鍵的鍵長，使得其鍵能小于碳碳鍵的鍵能，這將使晶體硅的熔、沸點低于金剛石?！局v述】石英與金剛石、晶體硅一樣，也具有空間網(wǎng)狀結構，如果我們把每個原子在平面上的投影點連接，就得到石英的平面結構圖?！?/p>

10、軟件或圖片展示】石英平面結構圖。【提問】根據(jù)石英的平面結構圖分析石英晶體化學式的由來能否稱之為分子式觀察、分析、答復以下問題：在石英晶體中每個Si原子通過SiO極性鍵與4個O原子作用，而每個O原子也通過SiO極性鍵與2個Si原子作用，所以在石英晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為12，可用“SiO2來表示石英的組成。因在晶體中不存在石英分子，故只能稱其為化學式，不能叫分子式?！咎釂枴扛鶕?jù)石英晶體的平面結構圖分析：在石英晶體中，每個Si原子獨有多少個SiO鍵由此分析nmolSiO2晶體中約含多少摩SiO鍵分析并答復以下問題：在石英晶體中，每個Si原子獨有4個SiO鍵，n molSiO2中含有n

11、molSi原子，故約含4nmolSiO鍵?！拘畔⒔o予】我們也可以將SiO2的晶體結設想象為：在晶體硅的SiSi鍵之間插入O原子。請想象SiO2的空間結構。想象SiO2的空間結構。觀察證實結論。【軟件或模型展示】SiO2晶體結構圖?！咎釂枴坑^察SiO2晶體結構，思考構成一個最小的環(huán)需多少個原子以Si原子為中心的SiO鍵之間的鍵角為多少度觀察并答復以下問題：需12個原子。鍵角：109°28。教師活動【板書】三、分子晶體 代表物：干冰【軟件或模型展示】干冰晶胞結構?！咎釂枴坑^察干冰的晶胞結構，計算每個晶胞中含有CO2分子的個數(shù)學生活動觀察并答復以下問題：4個。【提問】在干冰晶體結構中，每個

12、CO2分子周圍與之最近且等距離CO2分子的個數(shù)干冰的晶胞結構與我們見過的哪種結構相似觀察并答復以下問題：每個CO2分子周圍與之最近且等距離CO2分子有12個。這13個CO2分子的位置關系相當于NaCl晶體中的13個Na+離子或13個Cl-離子的位置關系?！拘〗Y】在研究各類晶體代表物的結構時，我們展開了空間想象，解決了“化學式的由來、求與之最近且等距離的微粒個數(shù)、鍵角、最小圓環(huán)等問題；同時運用分析推理能力，計算出每個微粒為幾個這樣的單元所共有，解決了“晶體中微粒的個數(shù)比、化學鍵的數(shù)目等問題。從而提高了我們的觀察、想象和分析問題的綜合能力。第二課時教師活動【復習引入】上節(jié)課我們研究了各類代表物的結

13、構，位于不同位置的微粒提供給一個晶胞的數(shù)值各是多少學生活動回憶并答復以下問題：位于晶胞頂點的微粒，實際提供給晶胞的只有1/8；位于晶胞棱邊的微粒，實際提供給晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，實際提供給晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，實際提供給晶胞的只有1?！具^渡】本節(jié)課我們將運用上節(jié)課研究問題的方法通過典型實例進行更深層次的問題討論。例1 C60是碳單質(zhì)家族中的新成員，每個碳原子與其它三個碳原子相連。請根據(jù)碳的成鍵方式計算C60分子中存在_條CC單鍵；_條C=C雙鍵【引導】題目給出了哪些直接信息，是否有隱藏信息分析得出答案：直接信息：C60分子中的每個碳原子與其它三個碳原子成鍵；間接

14、信息：C60是一種單質(zhì)，分子中有60個原子；注意從碳原子的成鍵方式思考問題。【提問】碳原子如何成鍵答復以下問題：碳原子通過4條共價鍵與其它原子成鍵?！咎釂枴棵總€碳原子擁有多少條C-C單鍵和多少條C=C雙鍵才能滿足碳原子的成鍵方式畫出碳原子的成鍵方式圖。思考問題，畫出碳原子的成鍵方式圖：【提問】每個CC單鍵為幾個碳原子所擁有計算每個碳原子占有多少條 CC單鍵在分子中共有多少條 CC單鍵同理計算分子中共有多少條C=C雙鍵分析問題，得出答案：每個CC單鍵為2個碳原子所擁有，故每個碳原子占有2×1/2=1條CC單鍵，分子中共有1×60=60條CC單鍵；每個C=C雙鍵為2個碳原子所擁

15、有，故每個碳原子占有1×1/2=1/2條C=C雙鍵，分子中共有1/2×60=30條C=C雙鍵。例2 某離子晶體晶胞如下列圖，X位于立方體的頂點，Y位于立方體的中心，試分析：1晶體中每個Y同時吸引著多少個X每個X同時吸引著多少個Y該晶體的化學式為_2晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有多少個3晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角XYX角度為多少4該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，晶體密度為g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，那么晶體中兩個距離最近的X中心間的距離為多少【引導】觀察晶胞結構，可以直接得出什么答案觀察晶胞結構，答復以下問題：從晶

16、胞結構可以看出每個Y同時吸引著4個X。而且可以計算出晶胞中X的個數(shù)為1/8×4=1/2，Y的個數(shù)為1。那么在該晶體中X與Y的個數(shù)比為1/12，即21，由此該晶體的化學式為XY2。【引導】從晶胞結構展開想象晶體結構，每個X同時吸引著多少個Y畫出Y的位置。想象晶體結構，答復以下問題：每個X同時吸引著8個Y，其位置關系如下列圖：【提問】從晶胞結構展開想象晶體結構，每個X周圍與它距離最近且相等的X共有多少個畫出這些X的位置。想象晶體結構，答復以下問題：每個X周圍與它距離最近且相等的X共有12個，其位置關系如下列圖：【提問】將晶胞中的四個X連接在一起可以構成何種立體圖形Y在立體圖形中的位置這種

17、位置關系與哪種分子結構相似觀察晶胞結構，答復以下問題：四個X構成正四面體。Y位于正四面體的中心。這種結構與CH4分子的結構完全相同?！咎釂枴坑蒀H4分子的鍵角可知此晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角XYX角度為多少回憶舊知識：CH4分子的鍵角為109°28，故XYX角度為109°28。【提問】1mol該晶體的體積為多少1個XY2微粒的體積為多少【提問】一個XY2微粒的體積與一個晶胞的體積是否相等一個晶胞的體積為多少【提問】晶胞的邊長如何計算晶體中兩個距離最近的X中心間的距離為多少例3 1將NaCl的晶胞向三維空間延伸就可得到完美晶體。NiO氧化鎳晶體的結構與NaCl相

18、同，Ni2+與最鄰近O2-的核間距離為a×10-8cm，計算NiO晶體的密度NiO的摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1。2天然的和絕大局部人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如右圖所示的缺陷：一個Ni2+空缺，另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結果晶體仍呈電中性但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比?！咎釂枴咳绾稳胧秩デ笏憔w密度思考討論，得出解題思路：求算晶體密度即求算1cm3中NiO的質(zhì)量?！疽龑А咳绾斡嬎?cm3中陰、陽離子總數(shù)1cm3中Ni2+O2-離子對數(shù)為多少

19、【提問】如何計算每對Ni2+O2-離子對的質(zhì)量分析答復：【引導】根據(jù)以上分析如何求算密度答復以下問題：晶體的密度=每對Ni2+O2-離子對的質(zhì)量×1cm3中Ni2+O2-離子對數(shù)。即密度：【引導】整個晶體是否帶電如何求算Ni2+與Ni3+離子數(shù)之比答復以下問題：整個晶體呈電中性，那么有：Ni2+與Ni3+所帶的正電荷數(shù)應等于O2-所帶的負電荷數(shù)，即3x+20.97-x=2×1x為Ni3+的物質(zhì)的量。解得x=0.06。那么Ni2+的物質(zhì)的量為：0.97-x=0.97-0.06=0.91 mol。Ni3+與Ni2+離子數(shù)之比為691。精選題一、選擇題1根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔

20、點、沸點數(shù)據(jù)判斷說法中錯誤的選項是 ASiCl4是分子晶體BMgCl2中鍵的強度比NaCl中鍵的強度小C單質(zhì)R是原子晶體DAlCl3為離子晶體2經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，有一種磷分子具有鏈狀結構。結構如下列圖。以下說法正確的選項是 A它是一種高分子化合物B它是一種極性分子，易溶于水C分子量是白磷的8倍D與白磷互為同素異形體二、非選擇題3現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞如圖2-8所示，可推知：甲晶體中A與B的離子個數(shù)比為；乙晶體的化學式為；丙晶體的化學式為_；丁晶體的化學式為_。4鈣-鈦礦晶胞結構如圖2-9所示。觀察鈣-鈦礦晶胞結構，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個數(shù)比為多少5晶體硼的根本結構單元都是由硼原子組成的正

21、二十面體，其中含有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角各有一個硼原子，如圖2-10所示，答復：1鍵角_；2晶體硼中的硼原子數(shù)_個；BB鍵_條6在碳單質(zhì)的成員中還有一種混合型晶體石墨，如圖2-11所示。它是層狀結構，層與層之間依靠作用力相結合。每層內(nèi)部碳原子與碳原子之間靠作用力相結合，其鍵角。分析圖中每個六邊形含有個碳原子。7C70分子是形如橢球狀的多面體，該結構的建立基于以下考慮：1C70分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵；2C70分子中只含有五邊形和六邊形；3多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關系遵循歐拉定理：頂點數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。根據(jù)以上所述確定：1C70分子中所含的單鍵數(shù)和雙鍵數(shù)；2C70分子中的五邊形和六邊形各有多少8晶體具有規(guī)那么的幾何外形，晶體中最根本的重復單位稱為晶胞。NaCl晶胞結構如圖2-12所示。FexO晶體的晶胞結構為NaCl型，由于晶體缺陷，x的值小于1。測知FexO晶體密度為5.719·cm-3，晶胞邊長為4.28×10-10m鐵原子量為55.9，氧原子量為16。求：1FexO中x的值精確至 0.01。2晶體中的 Fe分別為Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分數(shù)為多