晶體結構與性質

有固定的幾何外形的固體叫做晶體。它與非晶體的本質區別在於有自范性。晶體的特點為有規則的幾何構型、有固定的熔點、各向異性。晶胞是晶體結構的基本單位，有晶胞可確定化學式。

基本介紹

• 中文名：晶體結構與性質
• 外文名：Crystal structure and properties
• 特點：自范性
• 對象：高二學生

基本信息

科目：化學教學對象：高二學生

課時：2教學環境：多媒體教室

特徵分析

根據以往在此班上課的觀察、了解，我認為：

1、在智力因素方面：

該班學生的整體學習成績在年級中屬於中等，學習能力較強，善於觀察發現生活中化學現象，思維活躍，肯動腦筋，能積極參與討論、發表自己的觀點。

2、在非智力因素方面：

在生活中同學們就已經認識了很多晶體，比如說食鹽晶體，雪花晶體等。對於晶體，學生抱有較強的興趣，應該能夠激發他們的學習興趣，發現生活中的美好事物。。

內容分析

本節內容是安排在原子結構、分子結構以及結構決定性質的內容之後來學習，對於學生的學習有一定的理論基礎。本節內容主要是通過介紹各種各樣的固體為出發點來過渡到本堂課的主題——晶體和非晶體。而晶體和非晶體的學習是以各自的自范性和微觀結構比較為切入點，進而得出得到晶體的一般途徑以及晶體的常見性質和區分晶體的方法。晶胞中原子個數的計算

目標分析

1、知識與技能

（1）知道獲得晶體的幾種途徑

（2）理解晶體的特點和性質及晶體與非晶體的本質區別

（3）初步學會確定一個晶胞中平均所含粒子數的方法

2、過程與方法

（1）收集生活素材，結合已有知識和生活經驗對晶體與非晶體進行分類

（2）學生通過觀察、實驗等方法獲取信息

（3）學會運用比較、分類、歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工

3、情感態度與價值觀

（1）培養學生科學探究的方法

（2）培養學生的動手能力、觀察能力、自主學習的能力，保持對生活中化學的好奇心和探知欲，增強學生學習化學的興趣。

重點難點

重點：

晶體的特點和性質及晶體與非晶體的本質區別

難點：

確定一個晶胞中平均所含粒子數的方法

選擇設計

探究法、講授法

過程資源

第一課時

[新課引入]：前面我們討論過原子結構、分子結構，對於化學鍵的形成也有了初步的了解，同時也知道組成千萬種物質的質點可以是離子、原子或分子。又根據物質在不同溫度和壓強下，物質主要分為三態：氣態、液態和固態，下面我們觀察一些固態物質的圖片。

[投影]：1、蠟狀白磷； 2、黃色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高錳酸鉀

[講述]：像上面這一類固體，有著自己有序的排列，我們把它們稱為晶體；而像玻璃這一類固體，本身原子排列雜亂無章，稱它為非晶體，今天我們的課題就是一起來探究晶體與非晶體的有關知識。

[板書]：一、晶體與非晶體

[板書]：1、晶體與非晶體的本質差異

[提問]：在國中化學中，大家已學過晶體與非晶體，你知道它們之間有沒有差異？

[回答]：學生：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點。

[講解]：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點，這只是晶體與非晶體的表觀現象，那么他們在本質上有哪些差異呢？

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />[投影] 晶體與非晶體的本質差異

自范性 微觀結構 晶體 有 原子在三維空間裡呈周期性有序排列 非晶體 沒有 原子排列相對無序 [板書]：自范性：晶體能自發性地呈現多面體外形的性質。

自范性 微觀結構

晶體 有 原子在三維空間裡呈周期性有序排列

非晶體 沒有 原子排列相對無序

[解釋]：所謂自范性即“自發”進行，但這裡得注意，“自發”過程的實現仍需一定的條件。

例如：水能自發地從高處流向低處，但不打開攔截水流的閘門，水庫里的水不能下瀉。

[板書]：注意：自范性需要一定的條件，其中最重要的條件是晶體的生長速率適當。

[投影]：通過影片播放出，同樣是熔融態的二氧化矽，快速的冷卻得到瑪瑙，而緩慢冷卻得到水晶過程。

[設問]：那么得到晶體的途徑，除了用上述的冷卻的方法，還有沒有其它途徑呢？你能列舉哪些？

[板書]：2、晶體形成的一段途徑：

（1）熔融態物質凝固；

（2）氣態物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）；

（3）溶質從溶液中析出。

[投影圖片]：

1、從熔融態結晶出來的硫晶體；

2、凝華得到的碘晶體；

3、從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。

[探究實驗]：完成教材實驗3-1，請同學們認真觀察，並提問同學觀察到什麼現象。

[回答]：首先碘升華，然後在表面皿下面出現碘的固體。

[講解]：事實上，這裡提到的固體就是凝華得到的碘晶體。

[過渡]：許多固體的粉末用肉眼是看不見晶體的，但我們可以藉助於顯微鏡觀察，這也證

明固體粉末仍是晶體，只不過晶粒太小了！

[投影]：晶體二氧化矽和非晶體二氧化矽的示意圖

[提問]：小組討論，通過比較，可以得出什麼樣結論。

[回答]：晶體的原子排列有序，而非晶體則不是。

[講述]：從本質上來說，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間裡所呈的現周期性。

[講述]：通過前面對晶體與非晶體的討論，現在我們來總結一下，晶體有哪些特點：

[板書]：3、晶體的特點：

（1）有固定的幾何外形；

（2）有固定的熔點；

（3）有各向異性。

[解析]：對於同一幅圖案來說,從不同的方向審視,也會產生不同的感受,那么對於晶體來說,許多物理性質：如硬度、導熱性、光學性質等，因研究角度不同而產生差異，即為各向異性。

例如：藍晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕10。

[小結]：可以根據晶體特點區別某一固體屬於晶體還是非晶體。然而，得出區別晶體與非晶體最可靠的方法是利用x-射線衍射實驗。

[提問]：通過這節課的學習，現在請你用一句話來定義晶體，應該怎么說？

[回答]：學生1、內部原子有規律的排列的物質；

學生2、內部原子有規律的排列，且外觀為多面體的固體物質。

[板書]：4、晶體的定義：

質點（分子、離子、原子）在空間有規則地排列成的，具有整齊外型，以多面體出

現的固體物質。

練習：

1、下列關於晶體與非晶體的說法正確的是：

A、 晶體一定比非晶體的熔點高

B、 晶體有自范性但排列無序

C、 非晶體無自范性而且排列無序

D、 固體SiO2一定是晶體

2、區別晶體與非晶體最可靠的科學方法是：

A、 熔沸點

B、 硬度

C、 顏色

D、 x-射線衍射實驗

第二課時：晶胞、原子在晶胞中的位置及其對晶胞的貢獻

[過渡]通過上面的學習，我們了解了晶體與非晶體的本質區別，那我們如何來描述晶體在微觀空間裡原子的排列呢？有必要畫出千千萬萬個原子嗎？當然不必，也是不可能的。

[講述]我們只需在晶體微觀空間裡取出一個基本單元即可。

[實物展示]蜂巢

[講述]這就好比我們要研究蜂巢，因為蜂巢是由無數多個蜂室構成的，所以我們只需研究一個個基本單元——蜂室就可以了。晶體和其基本單元的關係就和蜂巢與蜂室的關係一樣。晶體也是由無數多個重複的基本單元“無隙並置”而成。這些基本單元我們稱之為晶胞。

[板書]二、晶胞

[教師講述]“無隙”即無間隙，“並置”指晶胞都是平行排列，取向相同。

設計意圖：“晶胞”、“無隙並置”又是比較抽象、難以理解的概念，通過蜂巢實物展示，運用比喻的方式介紹“晶體和晶胞”的關係，化抽象為形象，讓學生輕鬆掌握“晶胞”、“無隙並置”，並很好地理解晶胞和晶體的關係。

[幻燈投影]晶胞（一般都為平行六面體）

[師生活動]首先由老師展示晶胞實物模型——一個平行六面體和一隻桌球。桌球好比是晶體中的某個原子，請同學分組討論，這個原子在六面體上可以有幾個不同的位置出現？（學生分組討論，教師巡視指導）

[學生匯報]請一組同學代表匯報討論結果（結合實物，效果很好，如下圖）

[動畫投影]晶胞中原子可能在晶胞出現的不同位置包括：晶胞的頂點、棱上、面上、體內

[師生活動]這四個不同位置的原子對晶體的貢獻也不盡相同。分四組同學分別討論後告訴大家。（教師巡視，學生交流）

[學生匯報]學生分別匯報討論結果。（在投影上同步展示討論結論）

[幻燈投影]原子在晶胞的頂角、棱、面上及晶胞內時，一個晶胞平均擁有的原子情況。並對學生的討論結果一一驗證。

設計意圖：有關晶胞中原子的位置及其對晶胞的貢獻是一個抽象，難以理解的問題；用平行六面體和桌球作為實物模型，學生能很好地藉助模型發揮空間想像；在學生討論、分析、匯報以後，再結合動畫加以驗證，將抽象的事物具體化，使學生學得輕鬆而又能很好地掌握相關知識；整個過程均由學生完成，學生真正地“動”起來，課堂真正地“活”起來，真正培養了學生的空間想像能力，分析處理問題的能力。

教學評價

評價項目 評價要素 得分 教學目標 （20分） 符合課程標準和學生的實際 （5） 知識技能目標科學合理 （5） 過程與方法目標明確 （5） 情感目標切合實際 （5） 學生學習方式 （25分） 學生對學習感興趣，積極主動參與各項活動 （5） 通過講授，聆聽，欣賞，模仿，表演獲取知識 （5） 學生在探索學習的過程中能發現，提出問題 （5） 學生通過分析與討論能較好地解釋或解決問題 （5） 學生能提出具有挑戰性與獨創性的問題與見解 （5） 教師教學方式 （30分） 創造性使用教材；教學設計具有多樣性，開放性 （5） 創設問題情境，激發學生求知慾與探索欲望 （5） 面向全體學生，課堂氣氛民主和諧，課堂交流充分 （5） 學生和學生、學生和老師、學生和教材之間保持多向、豐富、和諧、有效的信息交流，有的學生能出色地參與教的活動 （5） 充分保障學生自主探究式學習的時間與空間 （5） 恰當地，合理地運用現代化教育技術 （5） 課堂教學效果 （25分） 學生和學生、學生和老師、學生和教材之間能圍繞著學習目標對問題進行有效地分析與討論 （5） 學生在不同程度上都有喜悅和成功的體驗 （5） 學生掌握了必要的基礎知識與技能 （5） 學生在各自的基礎上都獲得了進一步發展的能力 （5） 學生全身心地投入到學習地過程中，課已完還意猶未盡 （5） 綜合評價 優秀 良好 合格 再努力 總分 教學特色 綜合評語 （備註：優秀100～85分 良好84～75分 合格74～60分 再努力60分以下） 評價者：

評價項目 評價要素 得分

教學目標 （20分） 符合課程標準和學生的實際 （5）

知識技能目標科學合理 （5）

過程與方法目標明確 （5）

情感目標切合實際 （5）

學生學習方式 （25分） 學生對學習感興趣，積極主動參與各項活動 （5）

通過講授，聆聽，欣賞，模仿，表演獲取知識 （5）

學生在探索學習的過程中能發現，提出問題 （5）

學生通過分析與討論能較好地解釋或解決問題 （5）

學生能提出具有挑戰性與獨創性的問題與見解 （5）

教師教學方式 （30分） 創造性使用教材；教學設計具有多樣性，開放性 （5）

創設問題情境，激發學生求知慾與探索欲望 （5）

面向全體學生，課堂氣氛民主和諧，課堂交流充分 （5）

學生和學生、學生和老師、學生和教材之間保持多向、豐富、和諧、有效的信息交流，有的學生能出色地參與教的活動 （5）

充分保障學生自主探究式學習的時間與空間 （5）

恰當地，合理地運用現代化教育技術 （5）

課堂教學效果 （25分） 學生和學生、學生和老師、學生和教材之間能圍繞著學習目標對問題進行有效地分析與討論 （5）

學生在不同程度上都有喜悅和成功的體驗 （5）

學生掌握了必要的基礎知識與技能 （5）

學生在各自的基礎上都獲得了進一步發展的能力 （5）

學生全身心地投入到學習地過程中，課已完還意猶未盡 （5）

綜合評價 優秀 良好 合格 再努力 總分

教學特色

綜合評語

參考資源

億庫教育網和人教版選修3-1教材

備註反思

本設計的指導思想是由淺入深，從學生日常生活的化學現象和實驗中抽象出有關原理，形成一個由感性到理性、由簡單到複雜的科學探究過程。在教學中,要積極引導學生參與教學的全過程，這樣不僅能提高學生學習化學的興趣和積極性,便於學生主動獲取知識；而且能培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。本節課我摒棄以教定學，力求主“導”有序，初步體會到新課程改革下知識傳授者的角色變化，感受到教師在學生自主、合作、探究學習過程中的組織者作用。