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:微粒间的相互作用与物质的性质

(二)选择性必修课程

主题 2 :微粒间的相互作用与物质的性质

【内容要求】

2.1 微粒间的相互作用

认识物质是由原子、离子、分子等微粒构成的,微粒之间存在不 同类型的相互作用。根据微粒的种类及微粒之间的相互作用,认识物 质的性质与微观结构的关系。

认识离子键、共价键的本质。结合常见的离子化合物和共价分子 的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。

知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化 合物的存在与应用。知道金属键的特点与金属某些性质的关系。

认识分子间存在相互作用,知道范德华力和氢键是两种常见的分 子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及 重要作用。

2.2 共价键的本质和特征

认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,了解共价键具有饱和 性和方向性。知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为 σ 键和

π 键等类型;知道共价键可分为极性和非极性共价键。共价键的键 能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。

2.3 分子的空间结构

结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用相关理论 和模型进行解释和预测。知道分子的结构可以通过波谱、晶体 X 射 线衍射等技术进行测定。

知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性与分子 中键的极性、分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手 性对其性质的影响。

2.4 晶体和聚集状态

了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞。借助 分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特 点。知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。

知道在一定条件下,物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微 粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。知道物质的聚集状 态会影响物质的性质,通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材 料。

2.5 学生必做实验

● 简单配合物的制备。

【教学提示】

1. 教学策略

关注不同类型微粒间相互作用概念的形成和发展思路,充分利用 建立这些概念所使用的关键证据,通过实验事实和数据的对比,引发

学生的认知冲突,引导学生进行解释,促使学生反思原有的概念模型 的局限性,深化对微粒间相互作用模型的认识,发展学生“证据推理 与模型认知”核心素养。

借助实物模型、计算机软件模拟、视频等多种直观手段,充分发 挥学生搭建分子结构、晶体结构模型等活动的作用,降低教学内容的 抽象性,促进学生对相关内容的理解和认识。

选用学生熟悉的生活现象、实验事实,以及科学研究和工业生产 中的相关案例作为素材,激发学生的学习兴趣,帮助学生建立结构 与性质之间的联系,发展“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认 知”等化学学科核心素养。

2. 学习活动建议

(1)实验及探究活动:“相似相溶”规则的实际应用;水、四氯 化碳等分子极性的比较;简单配合物的制备,如银、铜、铁等金属离 子所形成的配合物的制取与性质;制作典型的金属晶体、离子晶体结 构模型;利用模型分析金刚石晶体与石墨晶体的结构特点,讨论两者 性质的差异。

(2)调查与交流讨论:交流讨论卤素单质和卤化氢熔、沸点变化 的规律;邻羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸的沸点和溶解度差异的原因;

水的特殊性;金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性的原因;

比较氯化钠、氯化铯等离子晶体的结构特征;查阅“手性分子”的合 成及应用;查阅配位化学的发展及其对现代化学的贡献。

3. 情境素材建议

● 价键理论的发展;用 σ 键和 π 键的知识解释氮分子的稳定性;

蛋白质分子的重要化学键的键能与紫外线能量的关系;防晒霜防晒的 原理。

● 碳酸酐酶清除人体内二氧化碳;配位化合物在医药科学、催化

反应和材料化学等领域的应用,如抗癌药物,氧气与血红蛋白中的 Fe2+的作用。

● 氢键与生命的密切关系,如 DNA、蛋白质结构中的氢键。

● 手性分子在药物研究中的应用。

● 氧族元素氢化物的熔点和沸点;羊毛制品水洗后形状的变化;

范德华力概念的提出及其成因。

● 晶体缺陷及其应用;合金的性能及合金与纯金属的比较;混合 型晶体。

【学业要求】

1. 能说出微粒间作用(离子键、共价键、配位键和分子间作用 力等)的主要类型、特征和实质;能比较不同类型的微粒间作用的联 系与区别;能说明典型物质的成键类型。

2. 能利用电负性判断共价键的极性,能根据共价分子的结构特 点说明简单分子的某些性质;能运用离子键、配位键、金属键等模 型,解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质;能说明 分子间作用力(含氢键)对物质熔、沸点等性质的影响,能列举含有 氢键的物质及其性质特点。

3. 能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构,能利用相 关理论解释简单的共价分子的空间结构;能根据分子结构特点和键的 极性来判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质及其应用作出 解释。

4. 能说出晶体与非晶体的区别;能结合实例描述晶体中微粒排 列的周期性规律;能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体 等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。

5. 能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科 学研究中的简单案例进行分析,举例说明物质结构研究的应用价值,

如配合物在生物、化学等领域的广泛应用,氢键对于生命的重大意义。