新人教版选择性必修二3.1物质的聚集状态与晶体的常识教案

物质的聚集状态与晶体的常识·教学设计 【设计思想】： 根据新课标要求，在教学中要注重实验探究和交流活动，让学生在学习中体会科 学探究的一般步骤。在教学中，凡是依靠学生自己的努力能够作成的事情就放手 让学生做，让学生能依靠自己的思维活动推导出结论，不要填鸭式教学。在本节 课前先让学生查阅相关资料，了解干冰、水晶等常见的晶体，以及晶体都有哪些 例子，晶体的性质等。在本节课处理上先展示各种各样晶体的图片，再分析漂亮 几何外型的根本原因，可以借助图片、演示实验或一些具体数据进行对比分析。 【教学内容】： 1.教学具体内容： 高二化学课程，人教版《化学·选择性必修2·物质结构与性质》（2020年第1版） 第三章晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识。本节课主要学习物 质在自然界的聚集状态；晶体的基础知识，如定义、特点、与非晶体的区别、晶 体在周期表中的分布规律、晶体的制备与鉴别。 2. 地位及功能： 第三章作为选修性必修2结尾章，与前两章一起构成“原子、分子、晶体的结构 与性质”三位一体的物质结构与性质模块的基本内容。而本节课作为第三章的开 篇之节，有承上启下的重要作用，为进一步学习四种晶体类型打下坚实的理论基 础，同时也对之前学习的原子分子结构理论进一步应用到晶体中做准备。 【教材分析】： 本节内容主要包括物质的聚集状态、晶体和非晶体、晶胞和晶体结构的测定四部 分。教材首先介绍了自然界物质最常见的三种聚集状态，在“科学·技术·社会” 栏目介绍了等离子体与液晶这两种科技前沿的物质聚集状态。然后列举了化学实 验室常见的一些固体物质，引出固体有晶体和非晶体之分，进而介绍晶体与非晶 体的本质差异，还以天然水晶球的玛瑙和水晶为例，通过实物图片进一步呈现了 晶体与非晶体的不同。教材介绍了得到晶体的三种途径，并安排了得到晶体的实 验，通过实验让学生用肉眼看到晶体外形，同时介绍了晶体的各向异性。教材利 用图片、比喻等方式介绍了晶胞的概念和特点，并以计算铜晶胞所含铜原子数为 例，介绍了晶胞中所含粒子数的计算方法。教材最后定性的描述了通过 X 射线衍 射实验对晶体结构进行测定的思路，并以乙酸晶体为例得到了晶胞和乙酸分子的 空间结构。让学生感性认识到结构分析技术（X 射线衍射仪，以及通过该仪器获 得的图谱）。 【学情分析】： 1.认知基础： 高二学生出现两极分化。对优生来说，学习自觉，对于老师教授的内容可以当堂 理解。中等水平学生，学习目的模糊，学习动机不强，处于被动状态，需要老师 带动学习，往往不能在第一时间学会需反复强调。学习困难生则对于知识难以把 握，难以理解,需要老师格外关注，为其制定相应的策略。 2. 知识基础： 学生已在初中物理学习过晶体与非晶体有关熔点的性质，学习过气液固三态的转 化。高一学习过化学必修第一册的物质结构元素周期律一章。在高二刚刚学完选 择性必修2的原子和分子的结构与性质前两章。 【教学目标】： 1. 知识与技能：能说出包含“气、液、固”在内的更多的物质的聚集状态，了 解晶体的特点，能说出晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异，了解晶体的变 化规律，学会鉴别晶体的方法，了解晶体制备的一般思路与方法，了解晶体中粒 子的空间排布存在周期性。 2. 过程与方法：通过建立模型、活动探究引导学生理解构成物质的微粒、微粒 间相互作用和微粒的空间排列方式三者之间的有机联系，初步掌握解释物质聚集 状态和性质的一般分析方法。 3. 情感、态度与价值观：通过了解人类建立晶体知识的历史及模型思想以及化 学技术在研究晶体中的作用，激发学生的学习兴趣，培养他们科学探究的精神。 增强分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方式，提高发现问题、分析问题和解决 问题的能力。 【教学重点和难点】： 1. 重点：晶体与非晶体的差异，晶体的自范性、各向异性，结晶的方法。 2. 难点：对晶胞的认识以及计算晶胞参数。 【本课设计思路】： 1.课前：印发导学案、布置预习任务。 2.课中：通过几幅晶体图片引入新课，分别介绍晶体的定义、性质及其与非晶体 的区别，通过回忆元素周期表来得出晶体类型变化规律，最后介绍晶体的制备以 及晶体的鉴别。 3.课后：问题解决，布置作业。 【教学方法】： 讲授法，观察、比较、归纳法，讨论教学法。 【教具准备】： 实验试剂：白磷，硫磺，碘晶体，高锰酸钾晶体，硫酸铜晶体，碳酸钠 实验教具：铜晶胞模型，钠晶胞模型，金刚石模型 ， 【教学过程】： 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 【资料阅读】：自然界中绝大多数物质是 固体。随着科学的发展，人工合成的固体 越来越多，广泛应用于能源、环境、材料、 生命科学等领域。20世纪前，人们以为分 子是所有化学物质能够保持其性质的最 小粒子，物质三态的相互转化只是分子间 距离发生了变化，分子在固态只能振动， 在气态能自由移动在液态则介于两者之 间。但是20世纪初，通过 X 射线衍射等实 验手段，发现许多常见的晶体并无分子。 学生阅读资 料并思考。 利用资料引 发学生对于 新课的兴趣 与探究的愿 望。 讲授新知 物质的聚 集状态 【问题】：请同学们说出几种不含分子的 聚集态物质。 【启发】：同学们刚刚说的全部都是固态 物质，但是其实气态和液态物质也同样不 一定由分子构成。请同学们浏览课本 P68 第二段，以及“科学·技术·社会”中的 等离子体和液晶部分 【总结】：刚刚看完课本我们知道了其他 的物质聚集状态如等离子体、离子液体、 液晶等，那么同学们可以列举一下我们生 活中常见的等离子体有哪些吗？ 【补充】：其实在美丽的极光和雷电中都 可以找到等离子体，因为等离子体中含有 带电粒子且能自由运动，使等离子体具有 良好的导电性与流动性，用途十分广泛， 同学们看过课本了那么他们有什么用途 呢？ 【思考】：我们知道物质的气液固三态是 可以相互转化的，能说一下固体液体气体 转化的方式吗？用图来表示一下，我们请 一位同学上来画一下。 学生思考回 答，如：氯 化钠、石墨、 二氧化硅、 金刚石和各 种金属晶 体。 学生回答， 如：在日光 灯和霓虹灯 的灯管中， 在蜡烛的火 焰里等等。 回答:等离 子显示器， 化学合成， 核聚变。 学生讨论并 画图。 让学生先思 考有哪些物 质不含分 子，再指出 他们思维中 缺少的部 分，使学生 可以更好的 认知新知识 与旧知识的 关系。 提高学生获 取知识的能 力。 让学生自己 总结气液固 转化知识 晶体与非 晶体 【引入】：绝大多数常见的固体是晶体， 只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体 （玻璃又称玻璃体、炭黑又称无定形体）， 那么同学们可以说出实验室常见的一些 固体吗？ 【活动】：（1）观察 PPT 中的各种矿石的 彩色图片；（2）展示实验室常见的晶体实 物；（3）列举自然界常见的晶体矿物 【提问】：晶体外观有何特点？你是如何 确定图中的固体是晶体的？评价学生的 方法，总结其共性。 【活动】：小组讨论对晶体的直观感受， 并提问交流结果。补充学生不足之处。引 导学生自己总结出晶体的概念与性质、晶 体与非晶体的本质区别。 【思考】：非晶体有什么特点？并播放幻 灯片“从直观上看”引发学生质疑。 【总结】：晶体与非晶体的本质区别。 【回顾】：缺角硫酸铜晶体实验。并思考 实验现象说明了什么？为何会出现这种 实验现象。 【总结】：在适宜的条件下，晶体能够自 发地呈现封闭的、规则的多面体外形，我 们称为自范性。而非晶体不能自发呈现多 面体外形，没有自范性。 【思考】：结合前面刚刚学过的晶体的本 质区别解释自范性产生的原因。 看完 PPT 和 实物后自由 根据思考回 答。小组讨 论并回答 回答现象 思考回答 学生思考并 回答自己的 见解 充分利用实 物展示，激 发学生对于 晶体的好奇 心，让其主 动思考，引 出下一步讲 解的内容。 通过实验现 象引发学生 的进一步思 考。 【解释】：晶体的原子在三维空间里呈现 周期性的有序排列，而非晶体原子排列相 对无序。 【提示】：晶体的自范性是自发过程，即 自动发生的过程。不过自发过程的实现， 仍需要一定条件请列举几种自发过程需 要条件的例子。 【提示】：晶体呈现自范性的条件之一是 晶体生长速率适当。如：玛瑙是熔融态的 SiO2快速冷却形成的，而水晶是 SiO2缓慢 冷却形成的。 【讲述】：晶体的特点并不仅限于外形和 内部质点排列的高度有序性，他们的许多 物理性质，如强度、导热性、光学性质等， 常常会表现出各项异性,举例：方铅矿晶 体沿不同方向电阻率不同，使得导电性不 同，云母沿不同方向导热性不同，方解石 光的折射也与方向有关。 【实验】：在水晶柱面上滴一滴熔化的石 蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡。 请同学们观察现象。 【解释】：这是由于水晶导热性的各项异 性造成的。 【补充】：晶体的形状有规则的几何外形， 具有对称性。 【回顾】：晶体具有固定熔点。对刚刚讲 述的晶体四种性质进行总结。 【讲述】：晶体的变化规律，对照前面学 习过的元素周期律，让学生主动思考这些 规律产生的本质原因，并自己总结记忆方 法，最后教师点评。 【提示】：按照元素周期律中金属与非金 属的规律来记忆。 【活动】：思考同种元素是否只有一种单 质？引出晶体变化规律的几个注意事项 以及易错点。 【活动】：小组讨论两个辨析并提问结果， 同时补充几个反例增强记忆。 水能自发的 从高处流向 低处，但不 打开拦截水 流的闸门， 水库里的水 就 不 能 下 泄。 石蜡在不同 方向上融化 快慢不同。 讨论并回答 回答 思考回答 补充性质， 引出各项异 性。 与初中知识 衔接。 对于有规律 的知识主动 引导学生思 考 如 何 记 忆，拓展学 习的思路。 引出同一元 素可能有多 种晶体类型 1.晶体⇆ 具有规则几何外形。 2.晶体⇆ 具有固定组成。 【实验】： 实验1：用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸 发皿中，放在三角架的铁圈上，用酒精灯 加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实 验现象。 实验2：在一个小烧杯中加入少量碘，用 一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上 加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火 加热，观察实验现象。 实验3：在蒸发皿中加入50mL 饱和硫酸铜 溶液，小火加热搅拌浓缩，缓慢冷却，观 察实验现象。 视频：硫从苯中结晶。 【提问】：总结晶体制备方法以及过程需 要注意的事项。 【思考】：当溶液发生过饱和现象时我们 可以怎么办？ 1.用玻璃棒摩擦容器内壁 2.加入晶体等凝结核 【思考】：回忆刚刚学过的物质有几种聚 集状态，进而思考晶体形成的三种方式。 （1）熔融态物质凝固 ---由液态到固态 （2）气态物质不经液态直接凝固（凝华） ---由气态到固态 （3）溶质从溶液中析出 ---由溶液到固态 【资料】：让学生阅读 P71“资料卡片”了 解三种制备晶体的方法的实际生产应用。 【活动】：刚刚同学们学习了晶体的性质， 现在我们思考一下哪些性质可以用来鉴 别晶体。请同学们观察一下 P72 页的玻璃 的结构示意图这也是一种判断晶体的方 法，即通过给出的物质图片来说明。 【提问】：鉴别晶体最科学的方法是什 么？ 学生动手操 作。 答：加入晶 种，缓慢结 晶，使溶液 保持饱和。 学生：利用 是否有固定 熔点 X 射线衍射 实验 通过实验直 观的感受晶 体形成的方 式。 让学生回顾 刚刚学过的 知识学以致 用。 合理推理， 学以致用 感受理论指 导实践的具 体应用。 对刚学过的 知识加以利 用。 课堂小结 【讲述】：本节课学习了物质的三种聚集 状态和转化关系，晶体的性质，定义，晶 体与非晶体的区别，得到晶体的办法以及 如何让晶体较大，还有如何鉴别晶体，对 于晶体的变化规律只要求了解，不做进一 步的要求。 自主整理 归纳总结， 回忆整节课 复习巩固 通过下列途径不能得到晶体的是（ ） A.熔融态物质快速冷却 B.熔融态物质凝固 C.气态物质凝华 D.溶质从溶液中析出 【答案】：A 【解析】：晶体表现自范性需要一定条件， 即晶体生长的速率适当，不能快速冷却。 练习 提高练习 课后作业 1.整理本节课知识点到笔记本 2.预习晶胞的有关知识 3.完成学案剩下的课后练习 自主完成 布置作业， 及时复习， 预习新课。 板书设计 §3.1晶体的常识 一．物质的聚集状态 二．晶体什么样? 三．晶体与非晶体 1.直观 2.本质区别 3.定义 4.性质（1-4） 四.晶体类型的变化规律 五.晶体形成的三种途径 六.得到较大晶体颗粒的方法 七．晶体的鉴别 【教学评价】： 评价要点 评价标准 晶体的特征 1. 认识到物质的性质不仅与内部微粒、微粒间的相互作用有关， 还与物质的聚集状态有关。 2. 知道晶体和非晶体的本质区别在于其内部微粒在空间是否按 一定规律做周期性重复排布。 3. 认识晶体具有规则的几何外形、自范性、各向异性等重要特征。 晶体的制备 知道晶体制备的方法，能够制备较大的晶体颗粒。 晶体的鉴别 1.知道如何鉴别一种物质是晶体还是非晶体。 2.知道最科学的方法是 X-射线衍射。 【教学反思】： 本节课首先通过观察图片得出晶体的直观感受，在利用已有的知识和生活常 识，利用晶体形成的四个实验加深记忆的同时也使学生感受到化学与生活的联 系，全面检测考生的化学科学素养，促进学生在知识和技能、过程和方法、情感 态度和价值观等方面的全面提升，促进学生德智体美劳全面发展。