物質結構與性質

人教版

│ ├ 第一章 原子結構與性質

│ │ ├ 第一節(jié) 原子結構

│ │ ├ 第二節(jié) 原子結構與元素的性質

│ ├ 第二章 分子結構與性質

│ │ ├ 第一節(jié) 共價鍵

│ │ ├ 第二節(jié) 分子的立體結構

│ │ ├ 第三節(jié) 分子的性質

│ ├ 第三章 晶體結構與性質

│ │ ├ 第一節(jié) 晶體的常識

│ │ ├ 第二節(jié) 分子晶體與原子晶體

│ │ ├ 第三節(jié) 金屬晶體

│ │ ├ 第四節(jié) 離子晶體

蘇教版 分為:

│ ├ 專題1 揭示物質結構的奧秘

│ ├ 專題2 原子結構與元素的性質

│ │ ├ 第一單元 原子核外電子運動

│ │ ├ 第二單元 元素性的遞變規(guī)律

│ ├ 專題3 微粒間作用力與物質的性質

│ │ ├ 第一單元 金屬鍵 金屬晶體

│ │ ├ 第二單元 離子鍵 離子晶體

│ │ ├ 第三單元 共價鍵 原子晶體

│ │ ├ 第四單元 分子間作用力分子晶體

│ ├ 專題4 分子空間結構與物質性質

│ │ ├ 第一單元 分子構型與物質的性質

│ │ ├ 第二單元 配合物是如何形成的

├魯科版分為:

│ ├ 第1章 原子結構

│ │ ├ 第1節(jié) 原子結構模型

│ │ ├ 第2節(jié) 原子結構與元素周期表

│ │ ├ 第3節(jié) 原子結構與元素性質

│ ├ 第2章 化學鍵與分子間作用力

│ │ ├ 第1節(jié) 共價鍵模型

│ │ ├ 第2節(jié) 共價鍵與分子的空間構型

│ │ ├ 第3節(jié) 離子鍵、配位鍵與金屬鍵

│ │ ├ 第4節(jié) 分子間作用力與物質性質

│ ├ 第3章 物質的聚集狀態(tài)與物質性質

│ │ ├ 第1節(jié) 認識晶體

│ │ ├ 第2節(jié) 金屬晶體與離子晶體

│ │ ├ 第3節(jié) 原子晶體與分子晶體

│ │ ├ *第4節(jié) 幾類其他聚集狀態(tài)的物質2100433B

高中化學分為:《必修1》 《必修2 》《選修1化學與生活》 《選修2化學與技術》 《選修3物質結構與性質》 （分為人教版,蘇教版 , 魯科版）《選修4化學反應原理》 《選修5有機化學基礎》 《實驗化學》

第一課時

[新課引入]：前面我們討論過原子結構、分子結構，對于化學鍵的形成也有了初步的了解，同時也知道組成千萬種物質的質點可以是離子、原子或分子。又根據(jù)物質在不同溫度和壓強下，物質主要分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，下面我們觀察一些固態(tài)物質的圖片。

[投影]：1、蠟狀白磷； 2、黃色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高錳酸鉀

[講述]：像上面這一類固體，有著自己有序的排列，我們把它們稱為晶體；而像玻璃這一類固體，本身原子排列雜亂無章，稱它為非晶體，今天我們的課題就是一起來探究晶體與非晶體的有關知識。

[板書]：一、晶體與非晶體

[板書]：1、晶體與非晶體的本質差異

[提問]：在初中化學中，大家已學過晶體與非晶體，你知道它們之間有沒有差異？

[回答]：學生：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點。

[講解]：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點，這只是晶體與非晶體的表觀現(xiàn)象，那么他們在本質上有哪些差異呢？

[投影] 晶體與非晶體的本質差異

自范性 微觀結構 晶體 有 原子在三維空間里呈周期性有序排列 非晶體 沒有 原子排列相對無序 [板書]：自范性：晶體能自發(fā)性地呈現(xiàn)多面體外形的性質。

自范性 微觀結構

晶體 有 原子在三維空間里呈周期性有序排列

非晶體 沒有 原子排列相對無序

[解釋]：所謂自范性即“自發(fā)”進行，但這里得注意，“自發(fā)”過程的實現(xiàn)仍需一定的條件。

例如：水能自發(fā)地從高處流向低處，但不打開攔截水流的閘門，水庫里的水不能下瀉。

[板書]：注意：自范性需要一定的條件，其中最重要的條件是晶體的生長速率適當。

[投影]：通過影片播放出，同樣是熔融態(tài)的二氧化硅，快速的冷卻得到瑪瑙，而緩慢冷卻得到水晶過程。

[設問]：那么得到晶體的途徑，除了用上述的冷卻的方法，還有沒有其它途徑呢？你能列舉哪些？

[板書]：2、晶體形成的一段途徑：

（1）熔融態(tài)物質凝固；

（2）氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固（凝華）；

（3）溶質從溶液中析出。

[投影圖片]：

1、從熔融態(tài)結晶出來的硫晶體；

2、凝華得到的碘晶體；

3、從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。

[探究實驗]：完成教材實驗3-1，請同學們認真觀察，并提問同學觀察到什么現(xiàn)象。

[回答]：首先碘升華，然后在表面皿下面出現(xiàn)碘的固體。

[講解]：事實上，這里提到的固體就是凝華得到的碘晶體。

[過渡]：許多固體的粉末用肉眼是看不見晶體的，但我們可以借助于顯微鏡觀察，這也證

明固體粉末仍是晶體，只不過晶粒太小了！

[投影]：晶體二氧化硅和非晶體二氧化硅的示意圖

[提問]：小組討論，通過比較，可以得出什么樣結論。

[回答]：晶體的原子排列有序，而非晶體則不是。

[講述]：從本質上來說，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里所呈的現(xiàn)周期性。

[講述]：通過前面對晶體與非晶體的討論，現(xiàn)在我們來總結一下，晶體有哪些特點：

[板書]：3、晶體的特點：

（1）有固定的幾何外形；

（2）有固定的熔點；

（3）有各向異性。

[解析]：對于同一幅圖案來說,從不同的方向審視,也會產生不同的感受,那么對于晶體來說,許多物理性質：如硬度、導熱性、光學性質等，因研究角度不同而產生差異，即為各向異性。

例如：藍晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕10。

[小結]：可以根據(jù)晶體特點區(qū)別某一固體屬于晶體還是非晶體。然而，得出區(qū)別晶體與非晶體最可靠的方法是利用x-射線衍射實驗。

[提問]：通過這節(jié)課的學習，現(xiàn)在請你用一句話來定義晶體，應該怎么說？

[回答]：學生1、內部原子有規(guī)律的排列的物質；

學生2、內部原子有規(guī)律的排列，且外觀為多面體的固體物質。

[板書]：4、晶體的定義：

質點（分子、離子、原子）在空間有規(guī)則地排列成的，具有整齊外型，以多面體出

現(xiàn)的固體物質。

練習：

1、下列關于晶體與非晶體的說法正確的是：

A、 晶體一定比非晶體的熔點高

B、 晶體有自范性但排列無序

C、 非晶體無自范性而且排列無序

D、 固體SiO2一定是晶體

2、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是：

A、 熔沸點

B、 硬度

C、 顏色

D、 x-射線衍射實驗

第二課時：晶胞、原子在晶胞中的位置及其對晶胞的貢獻

[過渡]通過上面的學習，我們了解了晶體與非晶體的本質區(qū)別，那我們如何來描述晶體在微觀空間里原子的排列呢？有必要畫出千千萬萬個原子嗎？當然不必，也是不可能的。

[講述]我們只需在晶體微觀空間里取出一個基本單元即可。

[實物展示]蜂巢

[講述]這就好比我們要研究蜂巢，因為蜂巢是由無數(shù)多個蜂室構成的，所以我們只需研究一個個基本單元——蜂室就可以了。晶體和其基本單元的關系就和蜂巢與蜂室的關系一樣。晶體也是由無數(shù)多個重復的基本單元“無隙并置”而成。這些基本單元我們稱之為晶胞。

[板書]二、晶胞

[教師講述]“無隙”即無間隙，“并置”指晶胞都是平行排列，取向相同。

設計意圖：“晶胞”、“無隙并置”又是比較抽象、難以理解的概念，通過蜂巢實物展示，運用比喻的方式介紹“晶體和晶胞”的關系，化抽象為形象，讓學生輕松掌握“晶胞”、“無隙并置”，并很好地理解晶胞和晶體的關系。

[幻燈投影]晶胞（一般都為平行六面體）

[師生活動]首先由老師展示晶胞實物模型——一個平行六面體和一只乒乓球。乒乓球好比是晶體中的某個原子，請同學分組討論，這個原子在六面體上可以有幾個不同的位置出現(xiàn)？（學生分組討論，教師巡視指導）

[學生匯報]請一組同學代表匯報討論結果（結合實物，效果很好）

[動畫投影]晶胞中原子可能在晶胞出現(xiàn)的不同位置包括：晶胞的頂點、棱上、面上、體內

[師生活動]這四個不同位置的原子對晶體的貢獻也不盡相同。分四組同學分別討論后告訴大家。（教師巡視，學生交流）

[學生匯報]學生分別匯報討論結果。（在投影上同步展示討論結論）

[幻燈投影]原子在晶胞的頂角、棱、面上及晶胞內時，一個晶胞平均擁有的原子情況。并對學生的討論結果一一驗證。

設計意圖：有關晶胞中原子的位置及其對晶胞的貢獻是一個抽象，難以理解的問題；用平行六面體和乒乓球作為實物模型，學生能很好地借助模型發(fā)揮空間想象；在學生討論、分析、匯報以后，再結合動畫加以驗證，將抽象的事物具體化，使學生學得輕松而又能很好地掌握相關知識；整個過程均由學生完成，學生真正地“動”起來，課堂真正地“活”起來，真正培養(yǎng)了學生的空間想象能力，分析處理問題的能力。

人類對物質層次結構的認識是隨著科學技術的不斷進步而發(fā)展的。

19世紀以來的物理學，先后揭示了微觀物質結構的原子和分子、原子核和基本粒子層次，并在更深入地揭示基本粒子的組成（層子）及其結構。在對天體的認識方面，人類先后達到了三個新的層次，即銀河系、星系團和總星系，并正在進一步揭示總星系演化規(guī)律。

與此同時，生物學也揭示了一些新的層次。綜合人類在這方面的認識成果，可以大致畫出一幅人類迄今已認識到的物質層次結構示意圖：　隨著物質系統(tǒng)空間尺度數(shù)量級的變化，就有新的物質單元出現(xiàn)。各級物質單元就是物質結構不連續(xù)系列中的各個關節(jié)點。每個單元對于它所由以構成的單元來講，是復雜的系統(tǒng);對于由它所構成的更復雜的單元而言,又是簡單的組成部分。這樣，物質結構就出現(xiàn)了層次性和系統(tǒng)性。有多少級物質單元（或系統(tǒng)），相應地就有多少個層次。在所列各級物質單元內部，還可細分出許多層級，如生物按其空間尺度由小到大可分為：生物大分子──細胞──器官──個體──群落──生物圈等。

物質結構的不同層次具有不同的運動規(guī)律，具有不同的時空形式，其中也有共同的方面。所以物質層次和時空形式并非簡單地一一對應。例如，從牛頓力學（見I.牛頓到經典電磁學再到經典統(tǒng)計力學,盡管涉及到幾個物質層次，但都是在牛頓絕對時空的框架內展開的。直到相對論的建立，才打破了這個框架。所以一般說來，物質運動的時空形式較之物質存在的具體形態(tài)更加普遍、更加穩(wěn)定。

一定物質層次的存在適應于一定的能量狀態(tài)。物質系統(tǒng)的結合能越大，就越穩(wěn)定。當外加能量在數(shù)值上大于這個結合能時，系統(tǒng)就解體，而顯露其內部的組成部分，即更深一個層次的物質單元。在繼續(xù)加能的過程中，物質系統(tǒng)就被一層層地剝開。相反地，在不斷減能的過程中，物質外殼則一層層地套上去，而且后套上去的層次把先前的層次包含在內，作為自己的結構成分和從屬要素。這種物質系統(tǒng)分解和復合中的能態(tài)突變，更深刻地反映了物質結構的層次性。

由于物質結構的高級層次由低級層次構成，所以高級層次的運動規(guī)律應當由低級層次的運動規(guī)律加以闡明。這種方法被稱為還原方法，它在科學研究中具有重要的意義。但是，高級層次與低級層次之間在物質結構、運動規(guī)律、屬性等方面又存在質的差別,在層次過渡時,這些因素的變化帶有間斷性。因此，那種企圖把高級運動形式歸結為低級運動形式的還原論的想法是錯誤的，是形而上學的一種表現(xiàn)。