高中化學(xué)第2課時(shí) 晶胞 晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定教案

《物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體》第2課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)

一、課標(biāo)解讀

本課時(shí)內(nèi)容屬于2017版化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)選擇性必修2模塊“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的主題2“微粒間

的相互作用與物質(zhì)的性質(zhì)”，并涉及主題3“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法與價(jià)值”。

1.內(nèi)容要求

了解晶體中微粒的空間排布存在周期性，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的晶胞。

2.學(xué)業(yè)要求

能結(jié)合實(shí)例描述晶體中微粒排列的周期性規(guī)律。

認(rèn)識(shí)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可以借助某些實(shí)驗(yàn)手段來(lái)測(cè)定，通過(guò)這些手段所獲得的信息為建

立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型或相關(guān)理論解釋提供支撐。知道晶體X射線衍射等是測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方

法和實(shí)驗(yàn)手段。

二、教材分析

本課時(shí)的內(nèi)容包括晶胞的概念以及應(yīng)用X射線衍射法測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)兩部分。

1.晶胞

晶胞是研究晶體結(jié)構(gòu)的最基本概念。教材介紹了晶胞的概念和特點(diǎn)，并通過(guò)銅晶胞中所含

原子數(shù)的求算，介紹了晶胞中所含粒子數(shù)的計(jì)算方法。

與舊教材相比，新教材加強(qiáng)了對(duì)晶胞的結(jié)構(gòu)特征的要求，在晶胞的形狀是平行六面體的基

礎(chǔ)上，強(qiáng)化了對(duì)晶胞內(nèi)部微粒幾何排列的認(rèn)識(shí)要求，并強(qiáng)調(diào)了多原子微粒的取向也是幾何排列

的內(nèi)容之一。

2.晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定

利用X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)是新增內(nèi)容，教材簡(jiǎn)單介紹了X射線衍射實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜原

理的探討，重點(diǎn)是定性說(shuō)明X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的思路，同時(shí)通過(guò)給出衍射圖譜使學(xué)

生對(duì)學(xué)科前沿有一定的感性認(rèn)識(shí)。

與舊教材相比，此處變化最大，一是X射線衍射實(shí)驗(yàn)由拓展型的“科學(xué)視野”欄目變?yōu)榻?/p>

材正文，二是增加了X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，教學(xué)要求明顯提升。這一變化體現(xiàn)

了教材內(nèi)容的時(shí)代性和前沿性，有助于學(xué)生形成“分子是有空間結(jié)構(gòu)的，分子的空間結(jié)構(gòu)可以

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定”的認(rèn)識(shí)。

內(nèi)容舊人教版新人教版

晶胞晶胞是8個(gè)頂角相同的最小平行六面晶胞是8個(gè)頂角相同，3套各4根平

體，晶胞的平行棱和平行面相同。行棱分別相同,3套各2個(gè)平行面分

別相同的最小平行六面體。

所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種

類(lèi)、個(gè)數(shù)及幾何排列完全相同。類(lèi)、個(gè)數(shù)及幾何排列（包括取向）完

全相同。

X射線衍“科學(xué)視野”欄目教材正文

射實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要說(shuō)明了X射線衍射的原理，給出簡(jiǎn)要說(shuō)明了X射線衍射的原理，增加

了晶態(tài)和非晶態(tài)二氧化硅的衍射強(qiáng)度了單晶衍射的勞厄圖以及X射線衍射

圖譜儀的圖片。

只涉及了晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定。在晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的基礎(chǔ)上，以乙酸分

子為例，介紹了分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的方法。

三、學(xué)情分析

學(xué)生在之前學(xué)習(xí)過(guò)化學(xué)鍵、分子的空間結(jié)構(gòu)等知識(shí)，也了解了晶體與非晶體在宏觀性質(zhì)上

的差異，以及這種差異來(lái)自于微觀結(jié)構(gòu)排列的不同。但是，學(xué)生尚未接觸過(guò)晶體這種大量微粒

形成的聚集尺度，對(duì)大量微粒周期性排列的空間結(jié)構(gòu)問(wèn)題比較陌生，而晶胞無(wú)隙并置堆積等概

念對(duì)學(xué)生的空間想象力和幾何能力有一定要求。X射線衍射實(shí)驗(yàn)屬于學(xué)科前沿，盡管教學(xué)要求

不高，但陌生度較強(qiáng)，因此，本課時(shí)是第三章教學(xué)中的難點(diǎn)。

四、素養(yǎng)目標(biāo)

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道晶胞是晶體的基本重復(fù)單元，建立晶胞模型，能根據(jù)模型認(rèn)識(shí)晶胞結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

等科學(xué)方法在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的重要性。

2.能理解晶體由大量晶胞無(wú)隙并置形成，通過(guò)晶胞的堆積體驗(yàn)晶體與晶胞的關(guān)系。

3.能描述微粒在晶胞中的某些特定空間位置如頂點(diǎn)、體心、面心等，并能利用均攤法計(jì)算

晶胞的化學(xué)組成。

4.了解X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)的一般過(guò)程。

【評(píng)價(jià)目標(biāo)】

1.通過(guò)對(duì)晶胞形狀、堆積方式的討論，診斷學(xué)生建立思維模型解決問(wèn)題的能力。

2.通過(guò)對(duì)晶胞沿一定取向平移可以復(fù)原的本質(zhì)特征的分析，診斷學(xué)生并發(fā)展學(xué)生對(duì)晶體周

期性排列的認(rèn)識(shí)

3.通過(guò)均攤法的學(xué)習(xí)，診斷學(xué)生對(duì)晶胞與晶體關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：晶胞的形狀、堆積方式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；均攤法計(jì)算晶胞的化學(xué)組成。

難點(diǎn)：晶胞的無(wú)隙并置堆積方式及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

六、教學(xué)方法

教法：情境導(dǎo)學(xué)；問(wèn)題激學(xué)；模型助學(xué)。

學(xué)法：模型建構(gòu)；聯(lián)想遷移。

七、教學(xué)思路

目標(biāo)落素養(yǎng)線

環(huán)節(jié)問(wèn)題線活動(dòng)線

實(shí)

宏觀辨識(shí)與微

教學(xué)目形成晶體特性的微觀原因回顧晶體與非晶體的宏觀

新課導(dǎo)入觀探析

標(biāo)1是什么？差異與微觀原因

如何入手研究晶體？思考小結(jié)晶胞的要求：能表證據(jù)推理與模

教學(xué)目引入晶胞

怎樣選取基本重復(fù)單元？征晶體組成與周期性排列型認(rèn)知

標(biāo)1、2概念

晶胞應(yīng)滿(mǎn)足什么要求？特征，無(wú)隙堆積成整塊晶體

活動(dòng)一探究晶胞形狀宏觀辨識(shí)與微

在探究活動(dòng)中加深對(duì)晶胞

活動(dòng)二探究晶胞的排列觀探析

教學(xué)目建立晶胞平移復(fù)原的本質(zhì)特征的認(rèn)

方式證據(jù)推理與模

標(biāo)2、3模型識(shí)，建立起正確的晶胞模

活動(dòng)三探究晶胞的組成型認(rèn)知

型，掌握計(jì)算的均攤法

與結(jié)構(gòu)

科學(xué)探究與創(chuàng)

X射線衍射實(shí)驗(yàn)可以提供

教學(xué)目X射線衍體會(huì)測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)和分子新意識(shí)

哪些關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信

標(biāo)4射實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的思路和一般過(guò)程證據(jù)推理與模

息？

型認(rèn)知

八、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

【復(fù)習(xí)回顧】晶體不同于非晶體的特

點(diǎn)有哪些？形成這些特性的微觀原回顧已學(xué)習(xí)的晶體與非

因是什么？晶體的宏觀差異與微觀強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)

【投影】晶態(tài)二氧化硅與非晶態(tài)二氧原因的觀念。

化硅的微觀結(jié)構(gòu)模型

新

課

【投影】4種晶體的微觀結(jié)構(gòu)的比例

引

模型和球棍模型觀察小結(jié)：晶體的聚集尺使學(xué)生初步體會(huì)晶

入

【小結(jié)】晶體由大量微粒聚集而成，度與周期性排列特征體構(gòu)成微粒的周期

這些微粒在空間周期性重復(fù)排列。性無(wú)限伸展

【設(shè)疑1】如何入手研究晶體？引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)晶

【設(shè)疑2】怎樣選取基本重復(fù)單元？思考基本單元的要求體特征的認(rèn)識(shí)

【設(shè)問(wèn)】晶胞是表征晶體結(jié)構(gòu)的基本

引入思考回答：晶胞具有單一循序漸進(jìn)，降低學(xué)生

重復(fù)單元，它應(yīng)足什么要求？

晶胞形狀，能無(wú)隙堆積，晶胞對(duì)晶胞的理解難度。

【引導(dǎo)】從形狀、堆積方式、周期性

概念之間能重合。

重復(fù)等角度認(rèn)識(shí)晶胞

活動(dòng)一探究晶胞形狀

【情境導(dǎo)學(xué)】地面鋪徜的無(wú)隙堆積思考回答：三角形、平行

結(jié)合生活實(shí)際，激發(fā)

如何選取合適形狀實(shí)現(xiàn)無(wú)隙堆積？四邊形、正六邊形等

學(xué)生興趣

【引導(dǎo)】所選形狀應(yīng)滿(mǎn)足平移復(fù)原

【小結(jié)】晶胞在三維空間的形狀為平體會(huì)三角形、平行四邊形

行六面體的平移重合的差異

活動(dòng)二探究晶胞的排列方式

【設(shè)疑】晶胞與晶體的關(guān)系可否類(lèi)比

于品字形砌墻？交流研討并回答：共頂點(diǎn)進(jìn)一步加深對(duì)晶胞

建立【討論】在滿(mǎn)足無(wú)隙堆積的基礎(chǔ)上，共棱共面平移復(fù)原的本質(zhì)特

晶胞晶胞如何排列才能實(shí)現(xiàn)平移復(fù)原？征的認(rèn)識(shí)

模型【結(jié)論】無(wú)隙并置

活動(dòng)三探究晶胞的組成與結(jié)構(gòu)使學(xué)生體會(huì)晶胞與

【設(shè)疑】晶胞的組成計(jì)算？交流研討，計(jì)算回答晶體的關(guān)系，掌握均

【引導(dǎo)】晶胞并非孤立存在，可用均攤法

攤法計(jì)算晶胞的化學(xué)組成

【設(shè)疑】晶胞是否一定要選擇晶體中體會(huì)晶胞頂點(diǎn)、平行面、從化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)

最小的平行六面體？平行棱等同的要求，并應(yīng)特征進(jìn)一步加深對(duì)

【結(jié)論】晶胞是頂點(diǎn)、平行面、平行用于解決問(wèn)題晶胞的認(rèn)識(shí)

棱等同的平行六面體

X射【投影】X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定物質(zhì)結(jié)閱讀體會(huì)激發(fā)興趣，對(duì)X射

線衍構(gòu)與諾貝爾獎(jiǎng)線衍射方法建立感

射實(shí)【介紹】X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定晶體結(jié)性認(rèn)識(shí)，體驗(yàn)現(xiàn)代儀

驗(yàn)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)的思路和一般過(guò)程器分析方法的作用

九、板書(shū)設(shè)計(jì)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體（第二課時(shí)）

「形狀一一平行六面體

X射線衍射實(shí)驗(yàn)堆積方式一一無(wú)限并置

CJ組成計(jì)算一一均攤法

結(jié)構(gòu)要求一一頂點(diǎn)、平行面與平行梭相同

分子結(jié)構(gòu)

十、課堂練習(xí)

1.下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀

B.石英玻璃和水晶的衍射圖譜不同

C.X射線衍射實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)定晶體與分子結(jié)構(gòu)，但不能確定青蒿素這樣復(fù)雜分子的空間結(jié)構(gòu)

D.單晶硅在X射線衍射圖譜上有明銳的衍射峰

2.下列有關(guān)晶胞的敘述，正確的是

A.晶胞是從晶體結(jié)構(gòu)中截取