分子晶体与共价晶体《原子晶体》教学设计

分子晶体与共价晶体
原子晶体
一、教材分析
《原子晶体》是高中化学选修2第三章“晶体结构与性质”的第二节内容。本课时是在学习了分子晶体之后编排的。本节是在复习化学键等知识的基础上引入晶体结构等基本概念和基本理论，并运用化学键理论和晶体结构理论分析晶体结构与其性质的关系，是高中化学教学的重难点，也是历年来高考的热点。通过本节课的学习，既可以对共价键和分子的立体构型知识进一步巩固和深化，又可以为后面学习金属晶体与离子晶体打下基础。此外，金刚石、二氧化硅的知识与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此本节课的学习也有着广泛的现实意义。
学情分析
1、知识基础
（1）学生已经掌握原子空间构型、化学键、杂化轨道等理论基础。
（2）学生学习了分子晶体，对晶体及空间结构有了一定的了解。
2、认知水平
高二学生的认知水平正处于定性认识到定量认识的过渡时期，不同的学生又有不同的认知程度，根据人本主义学习理论把教学活动的中心从教师引向学生让学生成为学习的主导，是培养学生学习积极性的重要手段。
三、教学目标
（1）通过本节课学习学生能够了解原子晶体的概念，掌握原子晶体的熔、沸点，硬度等物理性质，能够区分原子晶体和分子晶体。
（2）从结构理解原子晶体的性质，明确原子晶体的性质及空间结构。
（3）通过对原子晶体概念的学习，培养学生用科学的态度和探索的精神学习化学。
四、教学重、难点
教学重点：原子晶体的概念；原子晶体的结构与性质的关系；
基于学过的原子空间构型、化学键、杂化轨道等理论为基础，引进并分析了原子晶体的概念、晶体类型与性质的关系等重要理论知识。因此，本节的重点将放在“原子晶体的概念、结构与性质的关系”上。以晶体结构的基本理论为指导，认识原子晶体的结构和性质特点，从而进一步深化学生对晶体立体结构的思维和空间想象能力。
教学难点：原子晶体的结构及特点；
本节难点为“原子晶体的结构及特点” 。原子的空间结构是微观抽象不可感知
的。对于老师来说，如何引导学生认识原子空间结构是个难点，对于学生来说，如何在老师的引导讲解下理解原子晶体空间构型也是一个难点。
五、教法学法
教法：以探究教学法为主，多媒体教学法为辅；
该教法的基本理念是：基于知识形成的建构主义思想，进行从理论到理论推衍知识的研究活动，提供学生与他们原有经验相联系的材料，通过观察发现问题，提出假设，针对假设设计验证方案，通过分析和查阅资料证明或证伪假设，最后归纳总结得出结论。
学法：思考、讨论、归纳等自主学习方法；
六、教学设计
基于以上教材分析，根据自己对研究性学习“探究式”教学模式和新课程改革的理论认识，结合本校学生实际，主要突出了以下四个方面：
一是创设问题情境，充分调动学生求知欲，并以此来激发学生的探究心理。
二是运用探究式教学方法，让学生自主学习，以求获得最佳效果。并且在整个教学设计中尽量做到注意学生的心理特点和认知规律，触发学生的思维，使教学过程真正成为学生的学习过程，以思维教学代替单纯的记忆教学。
三是注重渗透科学思考方法（联想法、类比法、数形结合等一般科学方法）。让学生在探索求知的过程中，领会常见科学思想方法，培养学生的探索能力和创造性思维。
四是注意在探究问题时留给学生充分的时间，以利于开放学生的思维。
【创设情境，引出新课】（（计划课堂用时2分钟）
CO2和SiO2的一些物理性质如图所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？
该情境的设计意图是通过对比二氧化碳和二氧化硅的不同，说明二氧化硅不是分子晶体，从而引出今天的学习的课题“原子晶体”；
【探究活动1】一、原子晶体的定义（（计划课堂用时8分钟）
请同学们猜想,碳原子形成的金刚石是原子晶体，碳原子可能有哪些结合方式，分小组讨论；
【问题与假设】引导学生提出3种假设，并与学生共同讨论其可能性（教师与学生共同分析可能性）
假设1：碳原子间没有化学键，在碳的晶体中，碳原子采用最紧密堆积形式；
假设2：碳原子的电子排布为1s22s22p2,有两个单电子，可以形成双原子分子，这些分子紧密堆积成晶体；
假设3：碳原子采取sp3杂化；
【证明猜想真假】
假设1：不成立，如果成立将形成如稀有气体一样的分子晶体，分子间作用力很小，常温下为气体，这与碳单质的高熔点不符。
假设2：不成立，因为如果成立，将形成如氧气晶体一样的分子晶体，分子间作用力很小，常温下应当成为气体。
假设3：成立，碳原子采取sp3杂化，杂化轨道“头对头”重叠形成δ键，每个碳原子可以形成四个共价键，这些碳原子形成空间立体网状结构的晶体。
该活动的设计意图是培养学生自主探究能力，注重过程和方法，让学生自己提出假设创设情境，得出原子晶体的概念。
【归纳与概括】
（一）定义：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。
注意：（1）构成原子晶体的粒子是原子；（2）原子间以较强的共价键相结合；（3）原子晶体采取非密堆积；（4）整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个分子，整个晶体是一个巨型分子”。
【探究活动二】（二）原子晶体的物理性质及变化规律（（计划课堂用时4分钟）
阅读P69的资料卡片，对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？有何变化规律？
该活动设计意图是学生对新知识的理解需要一个不断深化完善的过程，通过学生阅读课本自己总结规律，激发了学生的潜能和自主学习的积极性；
【归纳与概括】
物理特性：（1）熔沸点高；（2）硬度大；（3）不导电（Si、Ge半导体）；（4）难溶于一般溶剂；
变化规律：在结构相似的情况下，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高，硬度越大；
【探活动究三】（三）分子晶体与原子晶体的比较（（计划课堂用时5分钟）
请同学们根据所学，列表比较分子晶体与原子晶体；
晶体类型 原子晶体 分子晶体
组成微粒 原子 分子
微粒间作用力 共价键 分子间作用力
熔、沸点 高 较低
硬度 大 较小
溶解性 难溶于一些常见的溶剂 部分溶于水
导电性 一般不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水导电
该活动设计意图是从新旧认知冲突建立对立统一性，留时间让学生自己总结、归纳与获取新知。
【探究活动四】（四）原子晶体的判断方法（（计划课堂用时5分钟）
请同学们根据已有知识分小组讨论原子晶体的判断方法：
该活动设计意图是针对提出的问题，让学生通过探索有关的知识，并引导学生进行交流、讨论得出新知，并进一步提出下面的问题（原子晶体的种类有哪些）。
【归纳与概括】
原子晶体的判断方法为：（1）依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断；（2）依据晶体的熔、沸点判断；（3）依据导电性判断；（4）依据硬度和机械性能判断；
（五）原子晶体的种类（（计划课堂用时3分钟）
以提问的方式让学生思考、总结、回答
【归纳与概括】
(1)少数非金属单质，如：金刚石、晶体硅、晶体硼等。
(2)少数非金属化合物，如：碳化硅SiC、二氧化硅SiO2、氮化硼BN等
（六）典型的原子晶体（（计划课堂用时5分钟）
（1）金刚石的晶体结构；（2）硅晶体结构；（3）SiO2晶体结构
（七）随堂测验（计划课堂用时5分钟）
1、在a mol金刚石中含C—C键数为（ ）。
A．4a×6.02×1023 B．a×6.02×1023 C．2a×6.02×1023 D．8a×6.02×1023
2、有关晶体的叙述正确的是（）
A．在SiO2晶体中，由Si、O原子构成的最小单元环中共有8个原子
B．在12 g金刚石中，含C—C共价键键数为4NA
C．干冰晶体熔化只需克服分子间作用力
D．分子晶体无论在固态或熔化状态下均不导电
3、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：
A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；_____
B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电；_____
C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_____
D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_______
（八）课堂小结（计划课堂用时3分钟）
以提问的方式叫几名学生总结本节课的学习内容；
（九）作业布置
布置的作业是发给学生原子结构模型，让学生自己回去做一个“SiO2结构模型”。可以对比去做SiO2的模型，在制作过程中可以回顾复习当天所学内容，并写出自己对原子晶体的认识；
七、板书设计
分子晶体与共价晶体 原子晶体
1、定义：相邻原子间以共价键相结合形成的空间网状结构的晶体。
2、原子晶体的物理性质及变化规律：（1）物理性质；（2）变化规律；
3、分子晶体与原子晶体的比较
4、原子晶体的判断方法
5、常见原子晶体的种类：（1）少数非金属单质；（2）少数非金属化合物
6、典型的原子晶体：（1）金刚石（2）硅晶体（3）SiO2晶体