物质结构与性质

人教版

│ ├ 第一章 原子结构与性质

│ │ ├ 第一节 原子结构

│ │ ├ 第二节 原子结构与元素的性质

│ ├ 第二章 分子结构与性质

│ │ ├ 第一节 共价键

│ │ ├ 第二节 分子的立体结构

│ │ ├ 第三节 分子的性质

│ ├ 第三章 晶体结构与性质

│ │ ├ 第一节 晶体的常识

│ │ ├ 第二节 分子晶体与原子晶体

│ │ ├ 第三节 金属晶体

│ │ ├ 第四节 离子晶体

苏教版 分为:

│ ├ 专题1 揭示物质结构的奥秘

│ ├ 专题2 原子结构与元素的性质

│ │ ├ 第一单元 原子核外电子运动

│ │ ├ 第二单元 元素性的递变规律

│ ├ 专题3 微粒间作用力与物质的性质

│ │ ├ 第一单元 金属键 金属晶体

│ │ ├ 第二单元 离子键 离子晶体

│ │ ├ 第三单元 共价键 原子晶体

│ │ ├ 第四单元 分子间作用力分子晶体

│ ├ 专题4 分子空间结构与物质性质

│ │ ├ 第一单元 分子构型与物质的性质

│ │ ├ 第二单元 配合物是如何形成的

├鲁科版分为:

│ ├ 第1章 原子结构

│ │ ├ 第1节 原子结构模型

│ │ ├ 第2节 原子结构与元素周期表

│ │ ├ 第3节 原子结构与元素性质

│ ├ 第2章 化学键与分子间作用力

│ │ ├ 第1节 共价键模型

│ │ ├ 第2节 共价键与分子的空间构型

│ │ ├ 第3节 离子键、配位键与金属键

│ │ ├ 第4节 分子间作用力与物质性质

│ ├ 第3章 物质的聚集状态与物质性质

│ │ ├ 第1节 认识晶体

│ │ ├ 第2节 金属晶体与离子晶体

│ │ ├ 第3节 原子晶体与分子晶体

│ │ ├ *第4节 几类其他聚集状态的物质2100433B

高中化学分为:《必修1》 《必修2 》《选修1化学与生活》 《选修2化学与技术》 《选修3物质结构与性质》 （分为人教版,苏教版 , 鲁科版）《选修4化学反应原理》 《选修5有机化学基础》 《实验化学》

第一课时

[新课引入]：前面我们讨论过原子结构、分子结构，对于化学键的形成也有了初步的了解，同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物质在不同温度和压强下，物质主要分为三态：气态、液态和固态，下面我们观察一些固态物质的图片。

[投影]：1、蜡状白磷； 2、黄色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高锰酸钾

[讲述]：像上面这一类固体，有着自己有序的排列，我们把它们称为晶体；而像玻璃这一类固体，本身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。

[板书]：一、晶体与非晶体

[板书]：1、晶体与非晶体的本质差异

[提问]：在初中化学中，大家已学过晶体与非晶体，你知道它们之间有没有差异？

[回答]：学生：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。

[讲解]：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点，这只是晶体与非晶体的表观现象，那么他们在本质上有哪些差异呢？

[投影] 晶体与非晶体的本质差异

自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有 原子排列相对无序 [板书]：自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。

自范性 微观结构

晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列

非晶体 没有 原子排列相对无序

[解释]：所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。

例如：水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻。

[板书]：注意：自范性需要一定的条件，其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。

[投影]：通过影片播放出，同样是熔融态的二氧化硅，快速的冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。

[设问]：那么得到晶体的途径，除了用上述的冷却的方法，还有没有其它途径呢？你能列举哪些？

[板书]：2、晶体形成的一段途径：

（1）熔融态物质凝固；

（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）；

（3）溶质从溶液中析出。

[投影图片]：

1、从熔融态结晶出来的硫晶体；

2、凝华得到的碘晶体；

3、从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。

[探究实验]：完成教材实验3-1，请同学们认真观察，并提问同学观察到什么现象。

[回答]：首先碘升华，然后在表面皿下面出现碘的固体。

[讲解]：事实上，这里提到的固体就是凝华得到的碘晶体。

[过渡]：许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证

明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了！

[投影]：晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅的示意图

[提问]：小组讨论，通过比较，可以得出什么样结论。

[回答]：晶体的原子排列有序，而非晶体则不是。

[讲述]：从本质上来说，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里所呈的现周期性。

[讲述]：通过前面对晶体与非晶体的讨论，现在我们来总结一下，晶体有哪些特点：

[板书]：3、晶体的特点：

（1）有固定的几何外形；

（2）有固定的熔点；

（3）有各向异性。

[解析]：对于同一幅图案来说,从不同的方向审视,也会产生不同的感受,那么对于晶体来说,许多物理性质：如硬度、导热性、光学性质等，因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。

例如：蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕10。

[小结]：可以根据晶体特点区别某一固体属于晶体还是非晶体。然而，得出区别晶体与非晶体最可靠的方法是利用x-射线衍射实验。

[提问]：通过这节课的学习，现在请你用一句话来定义晶体，应该怎么说？

[回答]：学生1、内部原子有规律的排列的物质；

学生2、内部原子有规律的排列，且外观为多面体的固体物质。

[板书]：4、晶体的定义：

质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的，具有整齐外型，以多面体出

现的固体物质。

练习：

1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是：

A、 晶体一定比非晶体的熔点高

B、 晶体有自范性但排列无序

C、 非晶体无自范性而且排列无序

D、 固体SiO2一定是晶体

2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是：

A、 熔沸点

B、 硬度

C、 颜色

D、 x-射线衍射实验

第二课时：晶胞、原子在晶胞中的位置及其对晶胞的贡献

[过渡]通过上面的学习，我们了解了晶体与非晶体的本质区别，那我们如何来描述晶体在微观空间里原子的排列呢？有必要画出千千万万个原子吗？当然不必，也是不可能的。

[讲述]我们只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。

[实物展示]蜂巢

[讲述]这就好比我们要研究蜂巢，因为蜂巢是由无数多个蜂室构成的，所以我们只需研究一个个基本单元——蜂室就可以了。晶体和其基本单元的关系就和蜂巢与蜂室的关系一样。晶体也是由无数多个重复的基本单元“无隙并置”而成。这些基本单元我们称之为晶胞。

[板书]二、晶胞

[教师讲述]“无隙”即无间隙，“并置”指晶胞都是平行排列，取向相同。

设计意图：“晶胞”、“无隙并置”又是比较抽象、难以理解的概念，通过蜂巢实物展示，运用比喻的方式介绍“晶体和晶胞”的关系，化抽象为形象，让学生轻松掌握“晶胞”、“无隙并置”，并很好地理解晶胞和晶体的关系。

[幻灯投影]晶胞（一般都为平行六面体）

[师生活动]首先由老师展示晶胞实物模型——一个平行六面体和一只乒乓球。乒乓球好比是晶体中的某个原子，请同学分组讨论，这个原子在六面体上可以有几个不同的位置出现？（学生分组讨论，教师巡视指导）

[学生汇报]请一组同学代表汇报讨论结果（结合实物，效果很好）

[动画投影]晶胞中原子可能在晶胞出现的不同位置包括：晶胞的顶点、棱上、面上、体内

[师生活动]这四个不同位置的原子对晶体的贡献也不尽相同。分四组同学分别讨论后告诉大家。（教师巡视，学生交流）

[学生汇报]学生分别汇报讨论结果。（在投影上同步展示讨论结论）

[幻灯投影]原子在晶胞的顶角、棱、面上及晶胞内时，一个晶胞平均拥有的原子情况。并对学生的讨论结果一一验证。

设计意图：有关晶胞中原子的位置及其对晶胞的贡献是一个抽象，难以理解的问题；用平行六面体和乒乓球作为实物模型，学生能很好地借助模型发挥空间想象；在学生讨论、分析、汇报以后，再结合动画加以验证，将抽象的事物具体化，使学生学得轻松而又能很好地掌握相关知识；整个过程均由学生完成，学生真正地“动”起来，课堂真正地“活”起来，真正培养了学生的空间想象能力，分析处理问题的能力。

人类对物质层次结构的认识是随着科学技术的不断进步而发展的。

19世纪以来的物理学，先后揭示了微观物质结构的原子和分子、原子核和基本粒子层次，并在更深入地揭示基本粒子的组成（层子）及其结构。在对天体的认识方面，人类先后达到了三个新的层次，即银河系、星系团和总星系，并正在进一步揭示总星系演化规律。

与此同时，生物学也揭示了一些新的层次。综合人类在这方面的认识成果，可以大致画出一幅人类迄今已认识到的物质层次结构示意图：　随着物质系统空间尺度数量级的变化，就有新的物质单元出现。各级物质单元就是物质结构不连续系列中的各个关节点。每个单元对于它所由以构成的单元来讲，是复杂的系统;对于由它所构成的更复杂的单元而言,又是简单的组成部分。这样，物质结构就出现了层次性和系统性。有多少级物质单元（或系统），相应地就有多少个层次。在所列各级物质单元内部，还可细分出许多层级，如生物按其空间尺度由小到大可分为：生物大分子──细胞──器官──个体──群落──生物圈等。

物质结构的不同层次具有不同的运动规律，具有不同的时空形式，其中也有共同的方面。所以物质层次和时空形式并非简单地一一对应。例如，从牛顿力学（见I.牛顿到经典电磁学再到经典统计力学,尽管涉及到几个物质层次，但都是在牛顿绝对时空的框架内展开的。直到相对论的建立，才打破了这个框架。所以一般说来，物质运动的时空形式较之物质存在的具体形态更加普遍、更加稳定。

一定物质层次的存在适应于一定的能量状态。物质系统的结合能越大，就越稳定。当外加能量在数值上大于这个结合能时，系统就解体，而显露其内部的组成部分，即更深一个层次的物质单元。在继续加能的过程中，物质系统就被一层层地剥开。相反地，在不断减能的过程中，物质外壳则一层层地套上去，而且后套上去的层次把先前的层次包含在内，作为自己的结构成分和从属要素。这种物质系统分解和复合中的能态突变，更深刻地反映了物质结构的层次性。

由于物质结构的高级层次由低级层次构成，所以高级层次的运动规律应当由低级层次的运动规律加以阐明。这种方法被称为还原方法，它在科学研究中具有重要的意义。但是，高级层次与低级层次之间在物质结构、运动规律、属性等方面又存在质的差别,在层次过渡时,这些因素的变化带有间断性。因此，那种企图把高级运动形式归结为低级运动形式的还原论的想法是错误的，是形而上学的一种表现。