学生识讲“金属加非金属就系离子键”,但一问“点解氧化镁比氯化钠难熔”就哑住。这一堂要给他们两个变数:电荷积与离子距离。
本堂目标 学生能够:① 由元素位置与电子转移判断键型;② 用电荷积除以距离比较晶格能,再推熔点高低;③ 由结构讲出导电性、延展性与硬度的来源。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 离子电荷 |
氧化镁中镁与氧各带什么电荷 |
Mg²⁺ 与 O²⁻ |
| 单位换算 |
1 nm 等于多少 pm |
1 000 pm |
| 电子排布 |
钠失去一个电子后的排布 |
2,8 |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
四种结构 |
离子、简单分子、巨型共价、金属 |
每种举两例 |
| 8–20 分 |
键型判断 |
金属与非金属、电子转移或共用 |
判断六个化合物 |
| 20–34 分 |
熔点比较 |
电荷积除以距离 |
算出约 5.0 倍 |
| 34–46 分 |
巨型结构 |
钻石、石墨、二氧化硅 |
解释石墨导电 |
| 46–54 分 |
导电与延展 |
离域电子与离子移动 |
改写一段答案 |
| 54–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:四种结构:一张表看完
离子结构:金属阳离子与非金属阴离子以静电引力排列成三维晶格,硬而脆,固态不导电、熔融或溶于水才导电。
简单分子结构:分子内共价键、分子间只有弱范德华力,所以熔沸点低,例:水、二氧化碳。
巨型共价结构:整块由共价键连成网络,熔点极高,例:钻石、石墨、二氧化硅。
金属结构:阳离子排列在离域电子海中,导电、导热、有延展性。
导师做法:先在白板画四格,每格只写一个代表物,之后所有题目都叫学生讲“入边一格”。
第二幕:熔点:电荷积除以距离
氯化钠:Na⁺ 半径 102 pm、Cl⁻ 181 pm,离子距离约 283 pm,电荷积 1×1。氧化镁:Mg²⁺ 86 pm、O²⁻ 140 pm,距离约 226 pm,电荷积 2×2 = 4。
相对晶格能 = 4 × 283 ÷ 226 ≈ 5.0 倍,所以熔点由 801 °C 升到 2852 °C。
要学生计:若两个离子电荷都是 2、距离再缩短一半,晶格能约变几倍(4 ÷ 0.5 = 8 倍)。
第三幕:巨型共价与金属:结构决定性质
钻石:每个碳与另外四个碳以 154 pm 的共价键连成三维网络,所以极硬、不导电。
石墨:层内碳碳 154 pm 共价键,层与层相距 335 pm 只有范德华力,所以层与层易滑动、柔软,而每个碳剩下一个离域电子沿层导电。
二氧化硅:巨型共价网络,熔点 1710 °C,所以做砂石与玻璃。
金属:离域电子可自由移动,所以导电;离子层可以滑动而不断裂,所以有延展性。
提醒:石墨导电不是因为“有自由离子”,是因为层内有离域电子。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 判断 |
由式判断键型与结构 |
看元素位置,再看是否巨型 |
NaCl 离子、CO₂ 简单分子 |
| 比较 |
熔点高低排序 |
先比结构类型,再比电荷与距离 |
MgO 2852 °C 高于 NaCl 801 °C |
| 解释 |
为何固态氯化钠不导电 |
离子被固定,不能移动 |
熔融或溶解后才导电 |
| 绘图 |
画电子点横图 |
先算最外层电子,再配对 |
MgO 要画 2+ 与 2− |
合理性检查(一定要教):熔点先看结构类型:巨型结构一律高(二氧化硅 1710 °C),简单分子一律低。同为离子结构才比电荷与距离;晶格能与距离成反比,所以离子越大熔点越低。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 氯化钠与氧化镁的离子距离 |
283 pm 与 226 pm |
半径相加,不是相减 |
| 氧化镁相对氯化钠的晶格能倍数 |
约 5.0 倍 |
电荷积 4 倍再乘距离比 |
| 石墨为何导电而钻石不导电 |
层内有离域电子 |
要讲“层内”不是“层间” |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 把石墨当简单分子 |
答“石墨熔点低因为层间弱” |
“层间弱所以软,但层内共价键要断开才熔,所以熔点极高。” |
| 熔点只看电荷 |
答“氧化镁熔点高只因电荷大” |
“仲要看距离,电荷除距离才系晶格能。” |
| 固态离子导电 |
答“食盐固态都导电” |
“离子锁死在晶格,要熔或者溶先走得。” |
| 金属延展讲成离子滑动 |
答“金属离子滑动所以不断” |
“金属系离子层滑动加电子海,不系离子键。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 氧化镁与氯化钠哪个熔点高 |
氧化镁,2852 °C |
三题全对=可进酸碱 |
| 钻石与石墨的层内键长 |
两者皆约 154 pm |
错一题=下堂前重讲结构 |
| 固态氯化钠导电吗 |
不导电 |
错两题以上=回到第一幕 |
09 导师常问
要背离子半径数值吗?
不必背,但要知道同族由上而下半径增大,所以熔点下降。
为何二氧化硅熔点比氯化钠高?
巨型共价网络要断开大量共价键,比拆离子晶格更耗能。
水为何沸点比硫化氢高?
水有氢键,硫化氢只有范德华力,所以 100 °C 对 -60 °C。
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