晶体结构与性质doc.docx

晶体结构与性质doc.docx

《晶体结构与性质doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《晶体结构与性质doc.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

晶体结构与性质doc

第三章晶体结构与性质

本章说明

一、教学目标

1.了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系。

2.知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；能列举金属晶体的基本堆积模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型。

3.能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。

4.知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。

5.在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的，并了解研究晶体结构的基本方法；敢于质疑，勤于思索，形成独立思考的能力；养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。

二、内容分析

1.地位与功能

本章比较全面而系统地介绍了晶体结构和性质，作为本书的结尾章，与前两章一起构成“原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质”三位一体的“物质结构与性质”模块的基本内容。

本章首先从人们熟悉的固体出发，把固体分为晶体和非晶体两大类，引出了晶体的特征和晶胞的概念，然后分别介绍了分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四大晶体的结构特征与性质差异。

通过本章的学习，结合前两章已学过的有关物质结构知识，学生能够比较全面地认识物质的结构及结构对物质性质的影响，提高分析问题和解决问题的能力。

2.内容的选择与呈现

本章依据“物质结构与性质”模块的“主题2化学键与物质的性质”内容标准中的第1、2、7、8、9条，以及“主题3分子间作用力与物质的性质”内容标准中的第4条的要求进行内容的选取，同时注意与已有知识的衔接。

根据构成晶体的粒子及粒子间的作用力或化学键类型的不同，可把晶体简单地分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体。

不管哪种类型的晶体，它们都具有一些共性，我们把这些共性的内容作为本章的第一节“晶体的常识”。

在第一节里，首先让学生知道固体有晶体和非晶体之分，然后陈述了晶体和非晶体间的本质差异，并通过图片和实验进一步了解晶体外形。

晶胞是描述晶体结构的基本单元，是研究晶体结构的最基本概念，教科书利用图片、比喻等方式介绍了晶体与晶胞的关系，并通过例子介绍了如何计算晶胞中所含的原子数。

本章从第二节开始的后三节里介绍了四类典型晶体，第二节“分子晶体和原子晶体”分别介绍了分子晶体和原子晶体的结构特征及晶体特性，在陈述分子晶体的结构特征时，以干冰为例，介绍了如果分子晶体中分子间作用力只是范德华力时，分子晶体具有分子密堆积特征；同时，教科书以冰为例，介绍了冰晶体里由于存在氢键而使冰晶体的结构具有其特殊性。

在第三节“金属晶体”中，首先从“电子气理论”介绍了金属键及金属晶体的特性，然后以图文并茂的方式描述了金属晶体的四种基本堆积模式。

在第四节“离子晶体”中，由于学生已学过离子键的概念，教科书直接给出了NaCl和CsCl两种典型离子晶体的晶胞，然后通过“科学探究”讨论了NaCl和CsCl两种晶体的结构；教科书还通过例子重点讨论了影响离子晶体结构的几何因素和电荷因素，而对键性因素不作要求。

晶格能是反映离子晶体中离子键强弱的重要数据，教科书通过表格形式列举了某些离子晶体的晶格能，以及晶格能的大小与离子晶体的性质的关系。

关于章图和节背景图的说明：

①本章章图由一幅主图和三幅小图组成，主图为自然界中多种矿石的组图；三幅小图分别是：

金刚石晶胞；冰花；钻石。

②节背景图是溶洞及石笋。

3.内容结构

第一节晶体的常识

一、教学设计

本节从实验室常见的固体引入，介绍了自然界中绝大多数固体都是晶体，晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异。

晶体呈现多面体的外形是由于晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的结果。

通过以铜晶体和铜晶胞为例，介绍了晶胞的概念和晶胞与晶体的关系。

教学时要注意运用多种教学媒体帮助学生理解教学内容，并让学生主动参与学习活动。

教学重点：

1.晶体、晶胞的概念；

2.晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异。

教学难点：

1.晶胞的结构；

2.晶胞与晶体的关系。

具体教学建议：

1.利用具体的实物和图片进行教学。

例如，展示一些实验室常见的晶体实物：

食盐、蓝矾、明矾、硝酸钾等；展示一些非晶体实物：

玻璃、松香，一些塑料；引导学生观察本章章图中的各种矿石的彩色图片等。

2.运用观察、分析、对比、讨论等教学策略引导学生自主学习。

例如，通过对晶体实物、模型,以及教科书中的图34、图35的观察分析，引导学生自主讨论为什么晶体呈现多面体外形？

晶体有什么性质？

怎样鉴别晶体与非晶体？

等等。

3.通过实验帮助学生了解得到晶体的一般途径。

例如,碘的升华实验和硫酸铜晶体的制备实验等。

4.充分利用多媒体课件和形象比喻等教学方式。

例如，利用多媒体课件演示一些晶胞；把晶体与晶胞的关系比喻：

如果我们把一块大晶体敲碎，可以得到许多大小不同的小块，这许多小块与大晶体具有相同的形状，如果把小块继续不停地敲碎，最后可以得到晶体的基本单元，即晶胞；大晶体可以看成是许多这样的重复单位重叠起来形成的，或看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，好像蜂室与蜂巢的关系。

教学方案参考

【方案Ⅰ】问题解决学习晶体与非晶体

创设问题情景：

（1）观察本章章图中的各种矿石的彩色图片；

（2）展示实验室常见的各种晶体实物；（3）应用多媒体课件展示NaCl、CO2、金刚石等晶体的微观结构示意图；展示教科书中的图3-4晶体SiO2和非晶体SiO2的示意图。

提出问题：

（1）什么是晶体?

什么是非晶体？

（2）晶体有什么特点和性质？

（3）晶体和非晶体的本质区别是什么？

问题解决：

通过学生的观察、思考、分析，结合学生已有的知识和经验，以解决问题为主线，引导学生积极、主动地参与问题解决的全过程。

关注学生在问题解决过程中的情感体验，注重通过问题解决使学生获取知识、了解科学方法及探索晶体结构的价值和意义。

总结归纳：

通过问题解决，运用比较、分类、抽象、概括的教学策略，引导学生自己总结出晶体的概念和性质、晶体和非晶体的本质区别。

反思评价：

通过“学与问”的讨论，结合实验3-1，引导学生应用晶体的概念和性质，总结获得晶体的方法，并能列举鉴别晶体的方法。

【方案Ⅱ】自学讨论学习晶胞

创设问题情景：

多媒体课件演示NaCl、CsCl、干冰、金刚石的晶胞结构示意图，或展示这些晶胞的实物模型，使学生深入了解晶胞的空间结构特征。

自学讨论：

（1）自学教科书中有关晶胞的内容；

（2）思考并讨论下列问题：

①怎样描述粒子在微观空间的排列？

晶体和晶胞有什么关系？

②观察、分析教科书中的图38，处于晶胞中不同位置的粒子，对整个晶胞的贡献是多少？

总结讲述：

在学生讨论交流的基础上，教师总结归纳，得出晶胞的定义，晶胞中的粒子与晶胞关系，并形象说明晶胞与晶体的关系。

应用反馈：

通过“学与问”的思考与讨论，使学生了解确定一个晶胞中平均所含粒子个数的方法。

二、活动建议

【实验3-1】

1.先引导学生观察碘的颜色、光泽和晶体形状。

2.按教科书的要求和实验步骤完成实验，注意观察烧杯内发生的变化，表面皿底部生成晶体的形状（现象：

烧杯内有紫色蒸气产生，表面皿底部有紫黑色晶体生成）。

3.结合该实验，可以展示从熔融态结晶出来的硫的晶体和从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。

由学生总结出得到晶体的三种途径：

（1）熔融态物质凝固；

（2）凝华；（3）结晶。

三、问题交流

【学与问1】

1.晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。

观察教科书中的图3-5玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。

2.利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。

宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。

（1）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体 。

（2）可利用宝石的折光率鉴别；

（3）可利用X-射线衍射仪鉴别。

【学与问2】

问题给出了金属钠、金属锌、碘、金刚石的晶胞示意图，要求确定每个晶胞中平均所含原子的个数，这是学习有关晶体常识的一个难点，最重要的是学生要有空间想象力。

开始可借助于模型分析，慢慢再建立模型想象。

（1）所有晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是晶胞在三维空间里共面堆积而成。

每个晶胞的上、下、左、右、前、后共有六个与之共面的晶胞。

处于晶胞顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子只有1/8属于晶胞；处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子只有1/4属于晶胞；处于面上的粒子，同时为两个晶胞所共有，每个粒子只有1/2属于晶胞；处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。

（2）应用以上方法，便可确定四种晶胞中平均所含原子（或分子）个数。

    金属钠：

8×1/8＋1=2金属锌:

8×1/8＋1=2

    碘：

所含碘原子为2×［8×1/8＋6×1/2］=8

    金刚石：

一个晶胞平均所含碳原子数为8×1/8+6×1/2+4＝8

四、习题参考答案

1.晶体与非晶体的本质区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。

2.区分晶体与非晶体的最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。

3.

（1）顶点：

8×1/8=1面心：

6×1/2=3所含原子数为1＋3＝4

（2）顶点：

8×1/8=1面心：

6×1/2=3体内：

4

所含原子数为1＋3＋4＝8

（3）顶点:

8×1/8=1面心：

6×1/2=3所含原子数为3×［1+3］=12

4.2种

第二节分子晶体与原子晶体

一、教学设计 

本节首先介绍了分子晶体的物理性质的特性，然后以冰和干冰为例介绍了物质结构与性质之间的关系、分子间作用力对物质状态的影响等。

在介绍原子晶体时，从生活中比较熟悉的金刚石入手，从原子间的相互连接方式认识原子晶体和原子晶体的特性。

在教学时要注意归纳对比，在学习完分子晶体和原子晶体的结构特点及其性质的一般特点后，让学生理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质之间的关系，注意区别二者的差别。

教学重点：

1.分子晶体、原子晶体的概念；

2.晶体类型与性质之间的关系；

3.氢键对物质物理性质的影响。

教学难点：

1.分子晶体、原子晶体的结构特点；

2.氢键对冰晶体结构和性质的影响。

具体教学建议：

1.如何理解氢键对分子晶体结构的影响是本节的难点，可以利用物理现象（如冰浮于水上而干冰沉于水中）和物理性质（如冰、干冰和水的密度），使学生对冰和干冰的物理性质上的差异有所认识，并结合氢键和分子间作用力的区别尝试进行解释。

干冰和冰的晶体结构特点是分子晶体结构中的普遍性和特殊性，由于冰中氢键的方向性决定了冰晶体的结构特点有其特殊性。

氢键的作用力大于分子间的范德华力，所以冰和干冰的性质存在差异。

2.对于原子晶体的教学，可要求学生注意从分子晶体和原子晶体的不同点加以分析，可以利用金刚石的多媒体课件或立体模型，组织学生认识原子晶体与分子晶体的区别。

3.哪些晶体是分子晶体？

哪些晶体是原子晶体？

可以结合元素周期表的内容，找出易形成分子晶体或原子晶体的元素在元素周期表中的大致位置。

教学方案参考

【方案Ⅰ】阅读讨论学习分子晶体

创设问题情景：

讨论雪花、冰糖、食盐、水晶和电木这些固体是否属于晶体？

若不是晶体，请说明理由。

交流讨论：

雪花、冰糖、食盐、水晶都是晶体；电木（酚醛树脂）不属于晶体，它是高分子聚合物，没有固定的熔、沸点。

模型展示：

展示I2、CO2的分子结构模型，让学生认真观察，找出两种分子晶体模型中的共同点。

（或者使用多媒体课件进行演示）

提出问题：

在教科书的表3-2中，水的相对分子质量小于硫化氢的相对分子质量，为什么水的熔点却高于硫化氢的熔点呢？

阅读讨论：

引导学生阅读教科书的