复习题优秀公开课教案

化学建模处理

高考难点——金刚石晶胞

的相关问题

授课教师：常博

【教材分析】

高中化学现行的人教版教材分为必修和选修部分，必修包括必修1和必修2，选修包括选修1：科学与生活，选修2：科学与技术，选修3：物质结构与性质，选修4：化学反应原理，选修5：有机化学基础，选修六：化学实验。

河南省的高考中物理、化学、生物三科以理科综合的形式命题，其中化学占100分，必修1、必修2和选修4为必考部分，占85分，选做部分占15分，为三选1，即：在选修2：科学与技术、选修3：物质结构与性质、选修5：有机化学基础中各出一道难度相当的题，学生从中选做一道。

由于《物质结构与性质》模块近年才在在高考中出现，不可能出很难的题，且结构与性质之间的关系的紧密联系也不能体现过深，因而目前的高考来看，试题只能是拼盘式的，学习过程中有一定的难度，但对应的知识点是单一的、基础的，学会后变化较少，我们一定要确保学生不在这些题目上失分，当然还是得狠抓重要知识点，狠抓基础知识，强化主干知识的巩固和运用，这也就是我们复习《选修三》的灵魂所在。

【高考分析】

2014年高考化学选修3试题分析

试题来源

新课标1 新课标2 山东

四川

重庆

全国

江苏

上海

分

值

15分

15分

12分

13分

15分

15分

12分

12分

考

点

X-射线衍射法、电子排布式、配合物、杂化轨道、σ键、氢键、晶胞、配位数、晶胞密度

电离能、电子排布图、杂化轨道、共价键的极性、含氧酸酸性、价层电子对互斥、晶胞结构

σ键、杂化轨道、键角、氢键、晶胞结构

电子排布式、电离能、VSEPR模型、晶胞结构、配位键

核素、原子结构示意图、电子式、离子键强弱比较、晶体类型

元素周期表、晶体类型、VSEPR模型

电子排布式、等电子体、杂化轨道、σ键、晶胞结构

原子半径比较、电子排布式、等电子体、范德华力、

2011~2014年河南省高考化学选修3试题分析

年份

2014 2013 试题来源

新课标1 新课标1 分值

15分

考点

X-射线衍射法、电子排布式、配合物、杂化轨道、σ键、氢键、晶胞结构、配位数、晶胞密度

15分

电子排布式、晶胞结构（金刚石）、键能、杂化轨道

2012 2011 新课标1 新课标1 15分

15分

杂化轨道、电离能、电子排布式、VSEPR模型、晶胞结构（金刚石）、晶胞密度

电子排布式、电负性、键角、杂化轨道、VSEPR模型、作用力类型、晶胞结构、晶胞密度

2014年有八个省份的高考题考察了《选修三》的内容，经过总结分析，我们发现，有七个省份的试题中都涉及晶体结构的相关知识；再看近四年河南省高考题中，每一年都考察了晶体结构相关知识，且其中三年都考察类金刚石晶胞的问题。

【学情分析】

本章节属于大学化学下放内容，内容全是晶体微观结构。于高中生而言过于抽象，理解起来有很大的困难。很多学生搞不清楚晶胞是如何排列的，1/8、1/4、1/2、1这些数据是为什么，也不懂空间利用率、配位数、晶胞密度怎么计算。归根到底，这都是因为学生没有在脑子里形成对应晶体一个形象的模型。

【教学目标】

1.

知识与技能：（1）认识金刚石的结构，了解金刚石中的原子排列。

（2）熟练掌握金刚石的晶胞结构。

2.

过程与方法：（1）通过多媒体软件使学生了解金刚石内的原子排列。

（2）学生小组活动，构建金刚石晶胞结构和比例模型。

3.

情感态度与价值观：

（1）增强集体合作意识。

（2）增强学生动手能力，学会类比学习。

【教学方法】多媒体

讲授

模型架构

学案

【本节课主要任务】学生通过学习，熟悉金刚石的晶胞结构，熟练掌握有关晶体结构的相关考点。

【教学重点】金刚石晶胞结构

【教学难点】有关晶胞的计算

【教学过程设计】

【引入】

【教师】2014年有八个省份的高考题考察了《选修三》的内容，经过总结分析，我们发现，有七个省份的试题中都涉及晶体结构的相关知识；再看近四年河南省高考题中，每一年都考察了晶体结构相关知识，且四年中都考察类金刚石晶胞的问题。

【教师】下面就让我们一起来看一下，这牵动了无数美少女的心，也让高考为之痴迷的金刚石到底长什么样？

【进一步复习金刚石结构】

【学案展示】

(学生起立回答) 金刚石是原子晶体，天然的金刚石经常呈现规则的多面体外形，从这种外形就可以想象，在金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，C-C-C夹3角为109°28’，即金刚石中的碳取sp杂化轨道形成共价键。

金刚石里的C-C共价键的键长（154pm）很短，键能（347.7kJ/mol）很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点（>3550℃）也很高。高硬度、高熔点是原子晶体的特性。

【教师】同学们已经掌握了金刚石的基础结构知识，现在我把晶胞图投影出来，请同学们观察金刚石晶胞，并在此基础上以小组为单位设计制作以下内容

【课堂活动】

小组分工，制作：

1、晶胞中1/8、1/4、1/2的原子

2、制作面心晶胞

3、制作体心晶胞

4、制作金刚石晶胞

5、制作金刚石晶胞的1/8

【小组展示】

1、晶胞中1/8、1/4、1/2的原子

【教师】通过刚才这三个小组的精彩展示，同学们现在看一下，平均每个金刚石晶胞中有几个原子？如何计算？

【学生】金刚石晶胞内共有8个C原子，其中8个位于顶点，合计为1个；6个位于面心，合计为3个；4个位于晶胞内部，合计为4个。

【教师】很好，看来同学们对于均摊法计算晶胞内原子数已有了解。下面我们来一起看一下学案上的几个晶胞，快速计算每个晶胞有多少个原子，并确定其化学式！

【习题】

（小球为B，大球为N）（2013·山东理综·32）

（2013·江苏化学·21A）

（2014·新课标Ⅱ·37）

【学生展示】

2、面心晶胞

3、体心晶胞

【例题】

金属体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点和各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共用(下图)．金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示金的摩尔质量。

(1)金晶体每个晶胞中含有________个金原子．

(2)一个晶胞的体积是多少？

(3)金晶体的密度是多少？

【学生讨论并解答】

【学生展示】

4、金刚石晶胞

5、金刚石晶胞的1/8

【例题】

（1）2014·新课标1· 37

Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_ 个铜原子。

（2）2011新课标全国高考37)

六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子，-3立方氮化硼的密度是_______g·cm（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）。

（3）

【学生讨论】

【课后作业】

[2012·课标全国理综，37]

(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为________g·cm3(列式并计算)，a位置S2离子与－－b位置Zn2离子之间的距离为________pm(列式表示)。

＋

（2013·江苏化学·21A）

A.[物质结构与性质] 元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。

(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。

①在1个晶胞中，X离子的数目为 。

②该化合物的化学式为 。

(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是

。

(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是

。

(4)Y与Z可形成YZ42－

2①YZ4－的空间构型为 (用文字描述)。

②写出一种与YZ4－互为等电子体的分子的化学式： 。

(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为 。

【参考答案】

(1)①4 ②ZnS (2)sp

(3)水分子与乙醇分子之间形成氢键

(4)①正四面体 ②CCl4或SiCl4

(5)16mol或16×6.02×1023个

【板书设计】

金刚石晶胞研究

（一）

金刚石的结构特点

（二）

金刚石晶胞原子数的计算

（三）

均摊法确定化学式

（四）

晶胞体积和密度的计算

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