高中化学人教版选修三 物质结构与性质高中化学选修三3.1晶体常识 教案1

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第一节晶体常识
第一课时
教学目标：
1、通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。

2、学会分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

3、了解区别晶体与非晶体的方法，认识化学的实用价值，增强学习化学的兴趣。

教学重难点：
1、晶体与非晶体的区别
2、晶体的特征
教学方法建议：探究法
教学过程设计：
[新课引入]：前面我们讨论过原子结构、分子结构，对于化学键的形成也有了初步的了解，同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。

又根据物质在不同温度和压强下，物质主要分为三态：气态、液态和固态，下面我们观察一些固态物质的图片。

[投影]：1、蜡状白磷； 2、黄色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高锰酸钾
[讲述]：像上面这一类固体，有着自己有序的排列，我们把它们称为晶体；而像玻璃这一类固体，本身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。

[板书]：一、晶体与非晶体
[板书]：1、晶体与非晶体的本质差异
[提问]：在初中化学中，大家已学过晶体与非晶体，你知道它们之间有没有差异？
[回答]：学生：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。

[讲解]：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点，这只是晶体与非晶体的表观现象，那么他们在本质上有哪些差异呢？
[投影]晶体与非晶体的本质差异
自范性微观结构
晶体有原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体没有原子排列相对无序
[板书]：自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。

[解释]：所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。

例如：水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻。

[板书]：注意：自范性需要一定的条件，其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。

[投影]：通过影片播放出，同样是熔融态的二氧化硅，快速的冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。

[设问]：那么得到晶体的途径，除了用上述的冷却的方法，还有没有其它途径呢？你能列举哪些？
[板书]：2、晶体形成的一段途径：
（1）熔融态物质凝固；
（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）；
（3）溶质从溶液中析出。

[投影图片]：
1、从熔融态结晶出来的硫晶体；
2、凝华得到的碘晶体；
3、从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。

[探究实验]：完成教材实验3-1，请同学们认真观察，并提问同学观察到什么现象。

[回答]：首先碘升华，然后在表面皿下面出现碘的固体。

[讲解]：事实上，这里提到的固体就是凝华得到的碘晶体。

[过渡]：许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证
明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了！
[投影]：晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅的示意图
[提问]：小组讨论，通过比较，可以得出什么样结论。

[回答]：晶体的原子排列有序，而非晶体则不是。

[讲述]：从本质上来说，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里所呈的现周期性。

[讲述]：通过前面对晶体与非晶体的讨论，现在我们来总结一下，晶体有哪些特点：[板书]：3、晶体的特点：
（1）有固定的几何外形；
（2）有固定的熔点；
（3）有各向异性。

[解析]：对于同一幅图案来说,从不同的方向审视,也会产生不同的感受,那么对于晶体来说,许多物理性质：如硬度、导热性、光学性质等，因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。

例如：蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。

[小结]：可以根据晶体特点区别某一固体属于晶体还是非晶体。

然而，得出区别晶体与非晶体最可靠的方法是利用x-射线衍射实验。

[提问]：通过这节课的学习，现在请你用一句话来定义晶体，应该怎么说？
[回答]：学生1、内部原子有规律的排列的物质；
学生2、内部原子有规律的排列，且外观为多面体的固体物质。

[板书]：4、晶体的定义：
质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的，具有整齐外型，以多面体出现的固体物质。

练习：
1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是：
A、晶体一定比非晶体的熔点高
B、晶体有自范性但排列无序
C、非晶体无自范性而且排列无序
D、固体SiO2一定是晶体
2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是：
A、熔沸点
B、硬度
C、颜色
D、x-射线衍射实验
3、在我们的生活中遇到许多固体，通过今天这节课的学习，我们知道固体可以分为晶体与非晶体。

请你举出常见的晶体与非晶体的实例。

答案：1、C；2、D；3、晶体：玛瑙、水晶、硫晶体等等；非晶体玻璃、水泥等等。

4、下列不属于晶体的特点是：
A、一定有固定的几何外形
B、一定有各向异性
C、一定有固定的熔点
D、一定是无色透明的固体
5、下列过程可以得到晶体的有：
A、对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体
B、气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态
C、熔融的KNO3冷却后所得的固体
D、将液态的玻璃冷却成所得到的固体
6、晶体具有各向异性。

如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。

晶体的各向异性主要表现在是：
①硬度②导热性③导电性④光学性质
A、①③
B、②④
C、①②③
D、①②③④
7、一些不法商人制造假宝石来牟取暴利，你能否根据晶体物理性质的各向异性的特点，列举出一些可能有效鉴别假宝石的方法？
第二课时
一、晶胞
定义：晶体结构中的基本单元叫晶胞
二、晶胞中原子个数的计算方法：
位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；
位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；
位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；
位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。

练习：
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2-8所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为；乙晶体的化学式为；丙晶体的化学式为______；丁晶体的化学式为______。

2、钙-钛矿晶胞结构如图2-9所示。

观察钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？
3、晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子。

如图2-10所示，回答：（1）键角____；（2）晶体硼中的硼原子数____个；B—B键____条？
4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体——石墨，如图2-11所示。

它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结合。

每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角。

分析图中每个六边形含有个碳原子。

5、C70分子是形如椭球状的多面体，该结构的建立基于以下考虑：
（1）C70分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
（2）C70分子中只含有五边形和六边形；
（3）多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。

根据以上所述确定：（1）C70分子中所含的单键数和双键数；（2）C70分子中的五边形和六边形各有多少？。