复习题优质课教案设计

专题：晶胞结构与性质——晶胞计算

教学设计

广州市第十七中学 杨淑敏

一、教学目标

知道选修三课本中出现的晶胞构型，建立晶胞的空间立体构型，掌握配位数和坐标相对位置的计算；能熟练运用晶胞密度公式进行相关计算，且能准确分析、计算和单位转化。

二、学情分析

在高二选修三的学习中，介绍了晶胞的结构与性质，学生已经掌握了常见的晶胞类型，并对晶胞的结构特征有一定的理解。但对晶胞相关的计算没有进行系统的梳理与练习，且学生的立体空间模型和计算能力比较薄弱，因此在前几次测试中，晶胞计算这一空的得分率并不理想。

本节课是高三一轮复习晶胞计算专题的第一课时，选取学生最为熟悉的氯化钠晶胞作为切入点，对高考题进行改编，突破晶胞配位数和密度计算，以讲练结合的形式帮助学生建立解题模型，并且逐步深入，对晶胞计算进行变式训练，不断强化晶胞的结构特征和解题思路。

三、教学重、难点

晶胞配位数、密度、距离、坐标相对位置

四、教学方法

讲授法、讨论法、练习法、多媒体教学平台

五、教学过程

【环节一】密度计算练习

活动一：以学生熟悉的NaCl晶胞为例，引导学生对晶体类型及晶胞常见计算进行回顾，并对近几年高考中晶胞计算考查进行分析，挑选出常考的知识点——密度、配位数、距离、坐标相对位置作为本节课的重点。

活动二：以学生熟悉的配位数和密度考点和课本CaF2的晶胞结构引出例题1，限时6分钟训练后进行小组讨论，借助多媒体教学平台的三维模型展示，突破配位数的问题。

【例题1】【2015国甲37】Na和O能够形成化合物Na2O，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a=0.566nm，晶胞中O2-的配位数为_______；Na+离子的配位数为_______；列式计算晶体Na2O的密度(g·cm-3) _______。

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O2-的配位数

Na+的配位数

例题1是近年来典型的晶胞计算考查方式，晶胞原型是选修三中CaF2的晶胞。学生在做题过程中，首先要根据化学式和晶胞内离子的个数判断出白球和黑球对应的离子，配位数的考查要求学生掌握晶胞的堆积方式，从而才能准确判断出配位数。O2-的配位数为8，学生容易理解；但Na+的配位数学生往往较难理解。这时借助化学教学平台的模型展示，能帮助学生建立起空间模型。以Na+为中心，O2-分别位于四个顶点，可以构成四面体，类比学生最为熟悉的甲烷结构。通过模型展示和类比迁移，学生对CaF2这一种晶胞类型有了更深入的理解。密度计算需要学生掌握基本的计算公式：ρ·a·NA = nM，同时要求学生熟练地进行单位转换：

1nm=10-7cm、1pm=10-10cm。

活动三：

变式训练1：铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数

a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为_________。

列式表示铝单质的密度______________g·cm3。【2014年全国I卷37题⑷】

－变式训练２：GaAs的熔点为1238℃，密度为ρ

g·cm-3，其晶胞结构如图所示。Ga的配位数为________，As的配位数为________；Ga和As的摩尔质量分别为MGa

g·mol-1

和

MAs g·mol-1，列式计算晶胞参数a为______nm。

变式训练1考察金属晶体堆积模型的知识点，要求学生根据面心立方晶体的信息，画出相应的晶胞结构图像，需要学生熟悉常见的金属晶胞的堆积方式。变式训练2的晶胞源于课本金刚石的晶胞示意图，与求密度不同，这道题是已知密度反推晶胞参数a。通过这种由密度引申出来的变式训练，让学生熟记密度计算的基本公式并能进行灵活应用。

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金属晶体的四种堆积模型对比

金刚石晶胞

变式训练３：

MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm ，则r(O2-)为________nm；氧离子的配位数为_______；镁离子的配位数为_______。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448nm，则r(Mn2+)为________nm。【2017年全国III卷35题（5）】

学生在做变式训练3时，往往容易陷入思维定式，认为半径需要通过密度公式中的体积进行计算，没有抓住题中的关键信息：阴离子采用面心立方最密堆积方式，即阴离子在面上相切，如左图。结合NaCl型结构，r(Mn2+)也就迎刃而解。

面心立方最密堆积

NaCl型晶胞结构

【环节二】坐标相对位置

不同于密度、配位数计算，坐标相对位置问题对学生的空间构型要求更高，而且往往会涉及坐标平移，需要对平移后的相对位置进行分析。

活动四：【例题2】KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。请你在图B中画出另一种表示。【2017年全国I卷35题】

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图A

图B

变式训练4：2017区调研11题

d原子的坐标___________，f原子的坐标___________。

选取了两道题目，分别从不同的角度考察坐标相对位置。例题2对于平移的问题，要求学生抓住原子之前的相对位置不变，从而分析出平移后K和O所处的位置，并根据晶胞的结构画出平移后的表达式，如下图：

变式训练的晶胞图像是选修三课碳化硅的晶胞，再根据晶胞具有对称性的特点可以分析出，b、f点位于面心位置，c、d点位于体对角线的位置，结合a、b两点的坐标，c、d、f的坐标也就能求出。

六、设计意图与反思

这节课是结合学生在前几次调研考试暴露出来的弱点而设计的一节晶胞计算专题复习课。从最基本的配位数、密度计算入手，以课本常见的晶胞类型作为素材，借助多媒体教学互助平台，让学生在练习、讨论中总结出晶胞计算的基本解题思路；并不断进行变式，对原子间的距离和坐标相对位置等问题进行分析练习，从不同的角度掌握晶胞计算的形式。

从学生的做题和讨论的情况来看，学生对基本的密度、配位数的基本解题思路已掌握，但对于题中提供的具体信息，学生往往缺乏提取关键信息的能力，导致解题受阻。另外，对于课本中出现的晶胞结构，学生仍不能熟练掌握，未能快速判断晶胞的特点，导致做题的速率较低。

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