高中化学选修3教案-3.1晶体的常识人教版

教学设计 课题：第三章 第一节 晶体的常识——晶胞 教 学 目 标 知识 与 技能 掌握晶体与晶胞的关系、会通过晶胞确定晶体的化学式 过程 与 方法 学会判断晶体的化学式以及计算晶胞中所含的微粒数目的方法，提高逻辑思维能 力和空间想象能力 情感 态度 价值观 了解人类探索物质结构的价值，认同“物质结构的探索是无止境的”观点，认识 在分子等层次研究物质的意义。 重 点 通过晶胞确定晶体的化学式 难 点 通过晶胞确定晶体的化学式 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、手段、师 生活动 [投影]我们知道自然界中存在各种各样的晶体。 以铜为例，这是铜的晶体结 构，如果将其无限分割，最后会得到的最基本的单元，就是我们今天要学习的 晶胞。 [板书]二、晶胞 1、晶胞：描述晶体结构的基本单元。 [讲]晶胞是晶体中最小的重复单元。观察晶体的排列方式：整块晶体可以看作 是数量巨大的晶胞排列而成。举个例子，如果把晶体比作蜜蜂的蜂巢，那么， 学生观察图片总结规律 蜂巢里一个一个小的蜂室就相当于晶胞。常见的晶胞一般是平行六面体，它们 无隙并置形成晶体。如何理解这个无隙并置呢？【投影】所谓“无隙”，是指 相邻晶胞之间没有任何间隙；所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的， 取向相同，平移后能完全重合。常见三种典型立方晶体结构的晶胞分别为简单 立方，体心立方和面心立方。 【问】根据晶胞的结构，如何计算晶胞所含有的粒子数呢？ 比如铜的晶胞，数起来有十四个铜原子，实际上铜晶胞中只含有四个原子，那 么晶胞中所含粒子数到底是怎么计算的呢？ [投影]粒子在平行六面体晶胞体内、晶胞面上、晶胞棱上和晶胞顶点的四种 情况。 引导学生用“均摊法”分析平行六面体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献并 总结计算规律。 【引导】我们在观察晶胞图时，千万不能忘记，晶胞只是晶体微观空间里的一 个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞 的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 [投影]学生探究晶胞占有原子的规律： 晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的，晶胞面 上的原于是两个晶胞共用的。 [板书]2、晶胞中粒子占有率：顶点：1/8；棱边：1/4；面心：1/2； 体心：1。 [投影探究]下面我们根据晶胞计算出其所含有的粒子数。 【学与问1】图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)晶胞的示意图，数一 数，它们分别平均含几个原子? 学生计算总结。 [投影]钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2；碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8。 【投影探究】学会了计算晶胞内粒子个数，给出特定晶胞，我们可以很容易得 出不同的粒子数之比。 【学与问2】下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl-的个数比是多少？ 【讲】根据晶胞中不同粒子的个数比，我们可以进一步确定该物质的化学式。 提问 找出图片中的规律 找出规律 【学与问3】根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示 阳离子） 学生总结根据晶胞结构确定化学式的方法：晶胞中各粒子个数的最简整数比。 【过渡】如果晶胞是非平行六面体，又如何利用均摊法来求其平均所含有的粒 子数呢 【学与问4】2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的 最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱， 且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化 学式可表示为？ 【分析】题中给出的晶胞结构不同于一般平行六面体型晶胞的晶胞结构，在计 算晶胞平均占有的微粒数时切不可生搬硬套，直接按照平行六面体型晶胞占有 微粒数的计算方法进行计算，而要根据晶胞的具体结构运用“平均分”的思想 方法。 由均摊法可知，位于六棱柱的顶点的镁原子，六棱柱平均占有其1/6，所以顶 点一共2个镁原子，位于面心的镁原子，六棱柱平均占有其1/2，面心有1个原 子；一共3个镁原子。体心一共6个硼原子。个数比为1:2。得出化学式MgB2。 【学与问5】最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所 示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学 式是？ 学生分析讨论。 题中所给的图形虽然是平行六面体，但它并不是晶胞结构，而是气态团簇分子 的结构，因此，只需数出分子结构中的各种原子总数再求它们的最简比即可确 定该分子的化学式。 【总结】晶胞是晶体微观结构的最基本单元，要研究晶体，必须先了解晶胞。 本节课我们主要认识了晶胞并学会晶胞中所含粒子数的计算及晶体化学式的 确定，从常见的立方晶胞扩展到棱柱等，巩固对空间结构的理解。 ［巩固练习］ 1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞如下图所示，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___ ___。 进行计算总结 2、钙-钛矿晶胞结构如右图所示。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、石墨晶体为层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形占有 C 原子数为____个、占有的碳碳键数为__个。 （2）碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______。 4、某晶体的一部分如图所示(正三棱柱)，这种晶体中 A、B、C 三种粒子之比 是？ 学生完成练习并公布答 案 总结出计算的规律 A B C 教学反思：对本节教学内容的处理方法：利用多媒体演示若干晶体和晶胞，组织学生讨论晶体与晶胞 的关系，引导学生建立以晶胞为基本结构研究晶体的思想，设置问题：如何计算晶胞中所含的粒子数？ 根据粒子在晶胞中的不同位置，学生讨论并归纳出立方晶胞中平均所含粒子个数的计算方法，并能够确 定晶体的化学式。然后设置问题：如果为三棱柱晶胞或者六棱柱晶胞，又该如何计算？举一反三，巩固 了学生对空间结构的理解和计算。最后利用巩固练习，进行训练反思。