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第1节 认识晶体
第2课时 晶体结构的堆积模型
【教学目标】
1.了解最基本的两种类型（A1 A3）的等径圆球的密堆积型式
2.知道离子晶体的可视为不等径圆球的密堆积
【教学重难点】
了解最基本的两种类型（A1 A3）的等径圆球的密堆积型式[来源:21世纪教育网]
【教学方法】探究法
【教学过程】
【新课引入】
【问题】晶体具有规则的几何外形是有什么决定的？
【回答】晶体的内部微粒按一定的规律周期性重复排列。
【联想质疑】晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性地重复排列。
那么晶体中的微粒是如何排列的？ 如何认识晶体内部微粒排列的规律性？
【板书】二、晶体结构的堆积模型
我们先来探讨金属晶体的内部结构
【讲述】密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。
1.等径圆球的密堆积
【活动探究】把乒乓球装入盒中，盒中的乒乓球怎样排列才能使装入的乒乓球数目最多？
【活动提示】
（1）将小球先排成列，然后排成一层，认真观察每一个小球周围最多排几个小球，有几个空隙。
（2）将球扩展到两层有几种方式，认真观察两层球形成的空隙种类。
（3）扩展到三层，有几种排列方式，并寻找重复性排列的规律。
【思考】
1. 将等径圆球在一列上的最紧密排列有几种？ 如何排列？
2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一的吗？ 最紧密堆积有几种排列？ 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球相接触？
【板书】密置层：在同一平面上，每个等径圆球与周围其它六个球相接触形成最紧密堆积方式
【思考】取A、B两个密置层，将B层放在A层的上面，有几种堆积方式？最紧密的堆积方式是哪种？它有何特点？21世纪教育网
【讲述】
1.在第一层上堆积第二层时，要形成最密堆积，必须把球放在第二层的空隙上。这样，仅有半数的三角形空隙放进了球，而另一半空隙上方是第二层的空隙。
2.第一层上放了球的一半三角形空隙，被4个球包围，形成四面体空隙；另一半其上方是第二层球的空隙，被6个球包围，形成八面体空隙。
【板书】密置双层：将B层放在A层上面时，两层平行地错开，使B层每个球的球心恰好对应于A层中相邻三个球所围成的空隙中心，并使两层紧密接触
【思考】如果将密置层C放在刚才堆成的密置双层的上面，有几种最密堆积方式？如何堆积？
【讲述】第二层堆积时形成了两种空隙：四面体空隙和八面体空隙。那么，在堆积第三层时就会产生两种方式：21世纪教育网
1.第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空隙上，其排列方式与第一层相同，但与第二层错开，形成ABAB…堆积。这种堆积方式可以从中划出一个六方单位来，所以称为六方最密堆积（A3）。
2.另一种堆积方式是第三层球的突出部分落在第二层的八面体空隙上。这样，第三层与第一、第二层都不同而形成ABCABC…的结构。这种堆积方式可以从中划出一个立方面心单位来，所以称为面心立方最密堆积（A1）。
【讲述】一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目叫配位数。
【小结】
由于金属键没有方向性和饱和性，每个金属原子周围总是尽可能多的与邻近金属原子密堆积在一起，以使能量达到最低。[来源:21世纪教育网]
金属晶体的结构型式可以归结为等径圆球密堆积。
事实上，大部分金属采用最密堆积方式，例如金属镁就属于A3型密堆积，金属铜就属于A1型密堆积。只有少数金属采用非密堆积的方式。金属采取哪种堆积方式可以通过X射线衍射实验证实。
【过渡】构成离子晶体的微粒是什么 它们的作用力是什么 离子键的特点
【回答】阳离子和阴离子，通过离子键(静电引力)结合。 没有方向性和饱和性。
【启发】对比金属晶体的结构，阳离子和阴离子之间怎样排列最稳定
【讲解】阳、阴离子也是球对称的。但阳、阴离子半径不同，一般情况下阴离子的半径比阳离子的半径大。因此，离子晶体的结构可以看做不等径圆球密堆积。
【板书】2．不等径圆球密堆积
一个离子周围尽可能多地吸引带相反电荷的离子以降低能量。
堆积方式：大球先按一定方式做等径圆球密堆积，小球再填入大球所形成的空隙中。
举例：CsCl晶体、NaCl晶体、ZnS晶体。
配位数概念，三种晶体中离子配位数分别为：8：8， 6：6，4：4。21世纪教育网
同学们想深入了解离子晶体的结构，可以自学“知识点击”部分。
【小结】晶体中的微粒通过没有方向性的金属键力、离子键力结合尽可能进行紧密堆积，以使能量达到最低。
【讲述】分子晶体属非等径圆球密堆积方式，分子晶体尽可能采取紧密堆积的方式，但受到分子形状的影响。原子晶体不服从紧密堆积方式
【板书设计】
二、晶体结构的堆积模型
1. 等径圆球的密堆积
2．不等径圆球密堆积
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第一节 认识晶体
第3课时 晶体结构的最小重复单元——晶胞
【教学目标】
1.知道晶胞是晶体的最小结构重复单元。
2.能用切割法计算一个晶胞中实际拥有的微粒数
【教学重难点】
能用切割法计算一个晶胞中实际拥有的微粒数
【教学方法】探究法
【教学过程】
【新课引入】
【联想质疑】
通过前面的学习你已经知道，晶体可以看成是微粒按照一定的规律无限堆积而得到的，整个晶体里排列着无数个微粒。那么，如何研究晶体内部微粒的排列规律呢？
【板书】
三.晶体结构的基本单元[来源:21世纪教育网]
1.晶胞定义：晶胞是晶体中最小的结构重复单元。晶胞都是从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同的平行六面体。
【多媒体展示】各种类型的晶胞
【问题讨论】晶胞必须符合两个条件？我们又如何去划分晶胞呢？
【总结】
晶胞必须符合两个条件： 一是代表晶体的化学组成 二是代表晶体的对称性 。
划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映晶体内结构的对称性；二是尽可能小
【陈述】由A3密堆积中可以划分出六方晶胞，从A1密堆积中可以划分出立方面心晶胞。
整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置而成，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。晶胞是具有代表性的体积最小的平行六面体。
【交流研讨】既然晶体是由无数个晶胞堆积形成的，晶胞内威力的组成就能反映整个晶体的组成。那么？应如何来分析一个晶胞中的微粒数呢？
【板书】2.晶胞中原子个数的计算方法：（分割法）
分割法是一种计算一个晶胞中实际拥有微粒数目的一种方法。
分割法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如被X个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个原子分享1/X。如对于立方晶胞
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（1） 每个顶点上的原子被8个晶胞共有，所以晶胞对顶点的每个原子占有1/8。
（2）每条棱上的原子被4个晶胞共有，所以晶胞对棱上的每个原子只占有1/4。
（3） 每个面上的原子被2个晶胞共有，所以晶胞对面上的每个原子只占有1/2。
（4） 晶胞内部的原子属于晶胞自己，不与其它晶胞分享。21世纪教育网
【思考】你能用这种方法分析一下NaCl、CsCL晶体吗？(多媒体展示)
【计算】NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有的阴、阳离子数目分别是多少？
NaCl晶胞：钠离子：1＋12×1/4 ＝ 4 氯离子：8 ×1/8＋6×1/2 ＝ 4
CsCl晶胞：铯离子：1 氯离子：8 ×1/8＝ 121世纪教育网
【迁移应用】计算物质的化学式
【例题】如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。
晶体内与每个“Tｉ”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带的电荷均已略去）
【解析】Ba：1x1 Ti：8x(1/8) O：12x(1/4)
化学式为：BaTiO3
【板书设计】21世纪教育网
三.晶体结构的基本单元
1.晶胞定义
2.晶胞中原子个数的计算方法：
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第一节 认识晶体
第1课时 晶体的特征
【教学目标】
1．能区分晶体与非晶体。
2. 认识晶体的重要特征。
【教学重难点】
晶体的特征
【教学方法】探究法
【教学过程】
【新课引入】
【投影】几种常见的晶体图片
【联想·质疑】
1.食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石等 都是晶体，那么什么样的物质才能称为晶体？
2.晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？
3.为什么晶体具有明显不同于非晶体的特性？21世纪教育网
【讲述】21世纪教育网
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。21世纪教育网
【板书】
一、晶体的特征
【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
固定熔点 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
【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】
2. 晶体的特点：
【阅读思考】
晶体具有何种特性
（1）在适宜条件下，晶体能自发呈现封闭的、规则的多面体外形---自范性；
（2）在不同的方向上表现不同的物理性质（如导电）----向异性
（3）具有特定的对称性---对称性
【过渡】
通过以上的学习如何给晶体下一定义？晶体又有何分类？分类的依据又是什么？21世纪教育网
【板书】
3.晶体的分类[来源:21世纪教育网]
（1）晶体： 内部微粒在空间按一定的俄规律做周期性重复排列构成的固体物质
（2）依据：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用
（3）分类：离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体
【思考】各类晶体有何区别？
【学生归纳】
【问题】晶体有何用途呢？
【板书】
4.晶体的用途（学生阅读教材）
【练习】
1. 从我们熟悉的食盐、金属、冰到贵重的钻石等都是晶体，而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是（ ）
A.是否具有规则的几何外形的固体
B.是否具有固定组成的物质
C.是否具有美观对称的外形
D.内部基本构成微粒是否按一定规律做周期性重复排列
2.下列物质中属于晶体的是（ ）
A.橡胶 B.玻璃 C.食盐 D.水晶
3. 关于晶体的自范性，下列叙述正确的是（ ）
A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体
B.缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl溶液中慢慢变为完美的立方块
C.圆形容器中结出的冰是圆形的
D.由玻璃制成的圆形的玻璃球
4.下列物质具有固定熔点的是（ ）
A.橡胶 B.玻璃 C.水玻璃 D.CuSO4 5H2O
5.下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是（ ）
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
6.晶体材料有着十分广泛的用途，人们常常利用晶体的性能制造各种有用的材料。下列对晶体材料的应用与水晶有关的是（ ）。
A.制造红宝石激光器
B.制造晶体管等电子元件
C.用于遥控器.电子表.手机.声呐等实现能量转化
D.应用于杀菌和快速准确进行外科手术
1. D 2.CD 3.B 4.D 5.B 6.C
【板书设计】
一、晶体的特征
1.晶体与非晶体的本质差异
2.晶体的特点
（1）在适宜条件下，晶体能自发呈现封闭的、规则的多面体外形---自范性；
（2）在不同的方向上表现不同的物理性质（如导电）----向异性
（3）具有特定的对称性---对称性
3.晶体的分类
4.晶体的用途
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