《归纳与整理》教学设计(甘肃省省级优课)x-化学教案

晶胞的结构与计算教学设计课题：晶胞的结构与计算授课班级高二（2）班课时两课时教学目的知识与技能1．理解常见晶胞结构特征2．学会晶胞中的常见计算过程与方法学会运用总结方法进行学习情感、态度价值观让学生形成实事求是的科学态度,培养学生合作学习精神重点晶胞的计算难点晶胞结构的空间位置知识结构与板书设计一、几种基本结构简单立方、体心立方、面心立方结构的认识与计算。1、结构特征、位置关系、均摊法酸个数。2、棱长与原子半径关系、原子间距离计算。3、配位数的计算。（拓展：原子间位置关系及个数的判断）。4、密度的计算（拓展：棱长、原子半径、摩尔质量、阿伏伽德罗常数的表达式）。5、空间利用率的计算。6、原子的空间坐标问题。二、几种常见晶体晶胞结构的计算问题1、CaF2晶胞的结构与计算。2、立方ZnS晶胞的结构与计算。3、金刚石晶胞的结构与计算。教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［引入］大家都知道高考对物质结构的考察中，最后一问一般都是涉及晶胞结构与计算的问题，下面我们就一起来总结一下常见晶胞的结构与计算［板书］一、几种基本结构简单立方、体心立方、面心立方结构的认识与计算。［讲］金属晶体中，常见的原子堆积方式有四种，分别是简单立方、体心立方、面心立方和六方最密堆积。这些原子的排列方式是晶胞中原子的常见排列方式。让我们一起来看看这些排列方式的特征与计算。［板书］1、简单立方［问］简单立方的原子排列特征是什么？［学生总结］立方体的八个顶点有八个原子，利用均摊法，即可求得该晶胞中实际占用一个原子。［问］利用硬球接触模型，分析简单立方结构中原子半径与棱长的关系？［学生总结］每条棱上的两个原子相互接触，所以立方体棱长等于二倍的原子半径，即a=2r［问］如何计算该晶胞的配位数［学生总结］找一个顶点上的原子，和它距离最近的原子在与它同一条棱上的另一个顶点，利用晶胞的定义，可以得到，共有六个和它距离最近且相等的原子，即配位数为6。［讲］拓展：对于一个位于立方体顶点位置上的原子而言，如果距离它最近的原子是在同一条棱上，则一般情况下就看它的上下、左右、前后位置。［问］如何计算该晶胞的密度［学生总结］根据对结构的分析，利用密度计算公式=m(晶胞)/V(晶胞)和m=nM,V=a3，即可得到密度计算的表达式。ρ=NMNA［讲］该表达式揭示了晶胞中原子个数、晶胞摩尔质量、阿伏伽德罗常数、晶胞棱长（原子半径）与密度之间的关系，在已知相关数据的情况下，可以利用该表达式进行相关计算。［讲］强调单位的关系与换算密度单位一般为克/立方厘米，所以质量单位用克，长度单位要用厘米，如果题目给的是pm或nm时，要进行单位的换算。1nm=10-7cm1pm=10-10cm［问］空间利用率的定义及计算［讲］定义：空间利用率=[V(球总体积)/V(晶胞体积)]×100%［问］根据定义，总结空间利用率的计算表达式。［学生总结］根据晶胞结构的特征、原子个数、棱长与原子半径的关系，可得到空间利用率的表达式。η=N(43πr［板书］2、体心立方 ［问］观察体心立方晶胞的结构特征,讨论分析，总结体心立方的结构特征与计算。［学生总结］结构特征：体心原子与顶点原子相切，晶胞中有两个原子。棱长与半径：立方体体对角线三个原子相切：4r=配位数：对体心原子，八个顶点原子与其距离最近且相等，配位数为8利用前面归纳的密度计算公式及空间利用率的计算公式，计算体心立方晶胞的密度及空间利用率。［板书］3、面心立方 ［问］观察面心立方晶胞的结构特征,讨论分析，总结面心立方的结构特征与计算。［学生总结］结构特征：同一个面上，面心原子与顶点原子相切，晶胞中有四个原子。棱长与半径：立方体面对角线三个原子相切：4r=配位数：对顶点原子，面心原子与其距离最近且相等，配位数为12利用前面归纳的密度计算公式及空间利用率的计算公式，计算体心立方晶胞的密度及空间利用率。［板书］4、CaF2晶胞 ［问］观察CaF2晶胞的结构特征,总结CaF2晶胞的结构特征与计算。［讲］结构特征：八个顶点八个Ca2+，六个面六个Ca2+，晶胞体内的八个F-，可看为八个顶点及六个面上的Ca2+构成面心立方，如果把面心立方切割为八个小立方体，八个F-填充在八个小立方体的中心，八个F-连接起来，构成一小立方体。根据均摊法，该晶胞中有四个Ca2+和八个F-，晶胞的化学式为CaF2，配位数：对顶点Ca2+而言，与它距离最近且相等的F-在立方体内，所以配位数为8，对立方体内F-而言，与它距离最近且相等的Ca2+-在一个顶点和三个面心，所以配位数为4.［学生总结］如果棱长为acm，请计算CaF2晶胞密度及Ca2+与F-间的最短距离，F-与F-间的最短距离。［板书］5、立方ZnS晶胞 ［问］观察ZnS晶胞的结构特征,总结ZnS晶胞的结构特征与计算。［讲］结构特征：立方ZnS结构与CaF2结构相似，只是立方体中心只有四个离子，且这四个离子位于八个小立方体中四个互不相连的立方体中心，根据均摊法，该晶胞中有四个Zn2+和四个S2-，晶胞的化学式为ZnS配位数：对顶点S2-而言，与它距离最近且相等的Zn2+在立方体内，而且只有一半有，所以配位数为4，对立方体内Zn2+而言，与它距离最近且相等的S2-在一个顶点和三个面心，所以配位数为4.［学生总结］如果棱长为acm，请计算ZnS晶胞密度及Zn2+与S2-间的最短距离，Zn2+与Zn2+间的最短距离。［板书］6、金刚石晶胞 ［问］观察金刚石晶胞的结构特征,总结金刚石晶胞的结构特征。［讲］结构特征：金刚石晶胞的结构与立方ZnS结构一样，C原子先形成面心立方，再把四个C原子填充到立方体内，同样，若将大立方体进行切割。则位置关系如图所示：根据均摊法，该晶胞中有8个碳原子。配位数：观察上图可知，切割以后，立方体内的四个C原子，位于另外四个碳原子构成的空间正四面体的体心。所以配位数为4.［学生总结］如果棱长为acm，请计算金刚石中C原子半径与棱长的关系。金刚石中距离最近的C原子间的距离。金刚石晶胞密度及空间利用率的计算空间坐标问题。［总结］本节课我们通过对三种金属晶体基本