第三单元 从微观结构看物质的多样性优质课教案内容

不同类型的晶体教学设计

河北省唐县第一中学

安倩

一、设计思路：

首先直观感性认识晶体，然后透过现象深入晶体的微观结构，最后能够依据微观模型推断宏观性质。从“情境激疑→微观探析→宏观辨识”三个主要教学环节，完成“从宏观到微观再回到宏观”、“从现象到本质再回归看现象”的新知的授受流程，让学生了解人类认识事物所经历的过程。 二、教材分析：

《不同类型的晶体》选自苏教版高中化学必修2 专题一第三单元从微观结构看物质的多样性第3课时不同类型的晶体。此前，教材中已经展示了许多具有空间立体构型的物质的结构模型，如金刚石、石墨、足球烯、纳米碳管等。本课时的教学内容是不同类型的晶体的构成微粒、结构、物理性质等特征，体现物质的结构决定性质，性质反映结构。这节课主要是让学生对晶体做一个简单的了解，为《结构与性质》的选修学习打下基础。

三、学情分析：

学生在前面学习了同素异形现象和同分异构现象，知道了单质的多样性和化合物的多样性，本节课将要学习晶体的多样性。本节内容在离于键、共价键、分子间作用力等内容之后，学生完全可以理解构成物质的微粒，以及微粒之间存在着不同的作用力。学生的障碍点是：晶体物理性质与微粒间作用力的关系。

四、教学目标：

1、宏观辨识与微观探析方面：

①通过观察晶体图片，知道晶体具有规则几何外形；

②判断四类常见晶体构成微粒、微粒间作用力,了解其对某些物理性质的影响。

2、证据推理与模型认知方面：

①识别常见晶体的结构模型

；②根据晶体宏观性质判断其晶体类型。

3、科学态度与社会责任方面：

利用网络资源了解晶体学领域的发展,赞赏化学对社会发展的重大贡献。

教学重难点

重点:从微观角度揭示晶体结构及晶体性质的一般特点。

难点:理解晶体类型与晶体结构、性质的关系。

五、教学方法：类比法、问题组探究法、讲授法、实验视频、模型展示、列表法。

六、教学过程：

（一）晶体含义

【类比】通过“大阅兵”和“积木”感知晶体中微粒排列的规律性和多样性。

【提出问题】为什么晶体有规则的几何外形？而不同晶体的外形又往往不同？

【学生甲】晶体内部的微粒可能和大阅兵的队形一样，排列整齐有规律，所以晶体外形有规则；

【学生乙】积木不同的组合可以搭成不同形状的固体，微粒排列的方式不同可能导致晶体的形状不同。

（二）四大晶体类型

1、【实验激疑】播放熔融的NaCl导电视频。引出NaCl晶体中存在Na+、Cl-。

【问题组一】1、NaCl晶体为什么不导电？

2、NaCl为什么在熔融状态下能导电？

3、NaCl熔化时破坏了什么作用力？破坏它所需的能量是高是低？

【学生回答】固体时无自由移动的Na+、Cl-，熔化后有自由移动的Na+、Cl-。

【模型探析】幻灯片展示NaCl的微观、宏观图片，以小组为单位分析其球棍模型。

【问题组二】1、哪种微粒是Na+、Cl-？他们之间的作用力是什么？

2、Na+、Cl-的排列有什么规则？

3.、存在单个NaCl分子吗？NaCl表示什么意义？

【学生概括】①小球表示Na+、大球表示Cl-，Na+、Cl-

以离子键结合。

②

每个Na+吸引6个Cl-，而每个Cl-同时吸引6个Na+；

③不存在单个NaCl分子，NaCl表示Na+、Cl-以1:1的比例构成的化学式。

【问题组三】1、什么是离子晶体？

2、还有哪些物质属于离子晶体？

3、离子晶体的判断方法？

【学生解答】离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列形成离子晶体。

离子化合物：活泼金属氧化物、氢化物，盐、强碱具有硬度大、熔点高、熔融状态下能导电的物理性质的晶体

2、【情境激疑】宏观的干冰晶体，用干冰制造美轮美奂的仙境效果。

【问题组一】1、应用了干冰的什么性质？

2、干冰为什么具有这些物理性质呢？

3、干冰晶体气化时，需克服那种作用力？破坏它所需的能量是高是低？

【模型探析】以小组为单位分析CO2球棍模型，回答下列问题

【问题组二】1、哪种微粒是C、O？他们之间的作用力是什么？

2、干冰晶体中存在单独的CO2分子吗？分子间存在什么作用力？

3、干冰晶体发生化学变化时，需克服哪种作用力？

4、干冰晶体发生物理变化时，需克服哪种作用力？

【学生回答】干冰晶体有CO2分子，分子间存在分子间作用力，分子内存在共价键；

发生化学变化时，克服共价键，分子本身被破坏，CO2分子不存在；发生物理变化时，克服分子间作用力，分子本身仍存在；干冰晶体熔沸点高低、硬度大小，取决于分子间作用力越大，其熔沸点越高。

【问题组三】1、什么是分子晶体？

2、还有哪些物质属于分子晶体？

3、不同分子晶体熔沸点高低比较

熔点/℃

沸点/℃

Cl2

-101 -34.6 Br2

-7.2 58.8 I2

-113.5 184.35 4、分子晶体的判断方法？

【学生归纳】

①像干冰这样的分子通过分子间作用力结合形成的晶体属于分子晶体。

②绝大多数的共价化合物（非金属氧化物（SiO2、SiC）、酸、有机物分子）和绝大多数的非金属单质（氖、固态氧气、硫）

③相对分子质量越大，分子间作用力越大，则破化状态所需能量越高，熔沸点越高。

④具有熔沸点较低、硬度较小，熔融状态下不能导电的物理性质的晶体

3、【情境激疑】观看资料和石英碗的图片，思考问题：

熔点（℃）

沸点（℃）

干冰晶体（CO2）

-78.4 -56.2 石英晶体(SiO2) 1723 2230 碳和硅同属第ⅣA族， CO2、SiO2均属于共价化合物、非金属氧化物、酸性氧化物，化学式组成也相似，为什么熔、沸点相差却如此巨大？

【问题组一】1、分别应用了SiO2晶体的什么性质？

2、SiO2晶体为什么具有这些物理性质呢？

3、SiO2晶体熔化时，需克服哪种作用力？破坏它所需的能量是高是低？

【模型探析】以小组为单位分析SiO2球棍模型，回答下列问题：

【问题组二】 1、哪种微粒是Si、O？他们之间的作用力是什么？

2、Si、O的排列有什么规则？

3、SiO2晶体中存在单个的SiO2分子吗？SiO2表示什么意义？

【学生回答】①在石英晶体中，硅和相邻的氧以共价键结合，每个硅与4个氧结合。

②每个氧和2个硅结合向空间伸展，形成彼此连接的空间网状结构。③因此不存在单个分子，只表示原子个数比。

【教师讲述】SiO2晶体由原子组成，且原子之间都以共价键结合，共价键总数多，所以破坏共价键需要更多的能量，所以熔沸点和硬度都很大，熔融状态下不导电。去掉O，分析单晶硅；用C交替一半的Si，分析SiC；用C全部代替Si，分析金刚石。

【数据列表】

晶体

熔点（℃）

金刚石

3550 金刚砂

2700 单晶硅

1410 【结论】共价键的强弱与原子半径成反比：原子半径越小，共价键越强，破坏它所需能量越高，熔沸点越高，硬度越大。

【自主思考

交流讨论】金刚石可以做装饰品，以及价格高昂的原因? 【问题组三】 1、什么是原子晶体？

2、还有哪些物质属于原子晶体？

3、原子晶体的判断方法？

【学生回答】①像金刚石、二氧化硅这样相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。

②由原子全部通过共价键结合的金刚石、金刚砂、单晶硅、二氧化硅晶体。

③具有熔沸点很高、硬度很大的物理性质的晶体。

4、【教师讲述】晶体除了离子晶体、分子晶体、原子晶体三种类型外,还有一类是金属晶体：金属阳离子和自由电子通过金属键结合。金属晶体有共同的物理特性:有金属光泽、能导电和传热,具有延展性等,金属晶体的熔沸点(如钠、钨)、硬度差异较大。包括金属和合金。

（三）【知识拓展】混合晶体

展示石墨结构模型

【教师引导】请结合石墨层状结构模型,预测石墨的硬度大小和熔点高低并解释其原因。石墨晶体由碳原子组成，层与层之间存在分子间作用力，每层内存在共价键。

【学生回答】石墨晶体晶体硬度小，就像铅笔芯很软,可能与它的层状结构、层与层之间靠分子间作用力结合在一起有关；熔化时共价键发生断裂生成碳原子,则与金刚石类似熔沸点较高。

【设计意图】本环节向学生展示石墨的晶体结构,让其根据微观结构预测石墨的宏观性质，目的在于综合评价并巩固提升学生的“宏观辨识与微观探析”这一核心素养。

（四）【课后作业】利用网络资源了解晶体学领域的发展，并分享交流，赞赏化学对社会发展的重大贡献。

【设计意图】使学生能够了解晶体学领域的发展,激起他们进一步探索学习的欲望，提升

“料学精神与社会责任”这一核心素养。

七、板书设计

不同类型的晶体

一、晶体的定义：

二、四大晶体及其性质：1、离子晶体 2、分子晶体 3、原子晶体 4、金属晶体

三、晶体类型的判断方法：1、组成角度；2、性质角度

八、教学评价和反思

教材中首先介绍四种晶体的类型和微观结构，然后利用“观察与思考”栏目列图表体会四类晶体的性质特点。而我在本节课中，首先提供氯化钠、干冰、石英晶体的性质

等证据；然后依据这些证据探究微观结构；接着从微观结构分别解释三大晶体的宏观性质。并依据这些物理性质和微观结构两个方面对三大晶体进行判断。最后学以致用，依据石墨的微观结构预测石墨的性质,促进知识迁移应用。同时采用问题组驱动教学的方法大大提高了学生的课堂思考、讨论和发言的积极性。促进了学生“宏观辨识与微观探析、“证据推理与模型认知”素养的提升。在实际教学中努力践行“3+1+2”高考模式的教学改革，努力跟进“一核四层四翼”的高考评价体系。

作为一名青年教师，对于新高考新课标理解的还不够透彻，另外学校的教学资源有限，使得某些实验不能实际操作，只好视频演示。在以后教学中，我会努力充分发挥化学实验的教育功能，强化学生的认知过程；多引导学生从生活中发现处处是化学，利用化学知识解释生活中的化学现象。不只是给学生化学知识，还有化学思想、方法和智慧。这就需要我们不断学习实践，促进教学相长，共同提高师生的化学学科素养。