第一节晶体常识.doc

课题：第三章 第一节 晶体常识(1)
授课班级

课 时

教

学

目

的
知识
与
技能
1、了解晶体与非晶体的本质差异
2、掌握晶体的基本性质
过程
与
方法
通过生活常识、感情经验从宏观特征逐步过渡到微观特征，认真把握内部有序造就了外部有序
情感
态度
价值观
增强探究晶体结构的兴趣，强化结构决定性质的辨证思维
重 点
晶体与非晶体的区别
难 点
晶体与非晶体的区别
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体的常识
一、晶体与非晶体
1、晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的基本性质
(1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质
晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
(2)均一性
(3)各向异性
(4)对称性
(5)有确定的熔点
3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
4、得到晶体一般有三条途径：
(1)熔融态物质凝固；
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；
(3)溶质从溶液中析出。
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[导课]走进化学实验室，你能见到许多固体，如蜡状的白磷(P4)、黄色的硫黄、紫黑色的碘(I2)和高锰酸钾(KMnO4)、蓝色的硫酸铜(CuSO4·5H20)、白色的碳酸钙等。放眼世界，自然界中绝大多数矿物也都是固体。你一定还能说出生活中常见的更多的固体，如金属、玻璃、陶瓷、砖瓦、水泥、塑料、橡胶、木材……你是否知道固体有晶体和非晶体之分?绝大多数常见的固体是晶体，只有如玻璃之类的物质属于非晶体(又称玻璃体)。晶体与非晶体有什么本质的差异呢?今天我们开始学习…。
[板书]第三章 晶体结构与性质
第一节 晶体的常识
[投影]常见的晶体（或展示实物）：

[板书]一、晶体与非晶体
1、晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
［讲］常见晶体有食盐(离子化合物的固态一般为晶体)、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。非晶体多是玻璃及玻璃态物质、橡胶。晶体类型是分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体、石墨型特殊晶体。
[思考]晶体规则的几何外型与组成晶体的微粒在空间的存在什么关系？
[投影]表3-1晶体与非晶体的本质差异

自范性
微观结构
晶体
有（能自发呈现多面体外型）
原子在三维空间里呈周期性的有序排列
非晶体
没有（不能自发呈现多面体外型）
原子排列相对无序
［讲］晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
[板书]2、晶体的基本性质
(1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质
[讲] 晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，“自发”过程的实现，仍需要一定的条件。例如，水能白发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水就不能下泻。晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。
[板书]晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
[投影]晶体二氧化硅与非晶体二氧化硅微粒排列情况：

［讲］晶体的均一性指的是晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
[板书](2)均一性
［讲］同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
[板书](3)各向异性
［讲］同一晶体在构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。像人们在观察大幅图案画时的视觉感受，对不同的图案画的感受当然是不同的，而对于同一幅图案画来说，由不同的方向审视时，也会产生不同的感受。所以，晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内部质点排列的有序性，而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则不具有物理性质各向异性的特点。
[板书](4)对称性
［讲］晶体的外形和内部结构都具有对称性。在外形上，常有相等的对称性。这种相同的性质在不同方向或位置上做有规律的重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。
[板书](5)有确定的熔点
［讲］除此之外 ，在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较，其内能最小。晶体由于有最小的内能，因而晶体状态是一个相对稳定的状态。
［讲］检验晶体的最有效的办法是X射线衍射法。当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X射线波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅。它能使X射线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有射散效应。
［投影］非晶态二氧化硅和晶态二氧化硅X-衍射粉末图谱的对比

[板书]3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
[投影]

[讲]最有趣的例子是天然的水晶球。水晶球是岩浆里熔融态的Si02侵入地壳内的空洞冷却形成的。剖开水晶球，常见它的外层是看不到晶体外形的玛瑙，内层才是呈现晶体外形的水晶。其实，玛瑙和水晶都是二氧化硅晶体，不同的是，玛瑙是熔融态Si02快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的。
[讨论]除以上水晶和玛瑙是熔融态冷却得到的，根据所学知识还有那些方法得到晶体？
[板书]4、得到晶体一般有三条途径：
(1)熔融态物质凝固；
[讲]冷却速率恰当，得到规则晶体。冷却速率过快，会得到不规则块状物质看不到几何外形的粉末
[板书] (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；
[分组实验1]晶体碘的升华和凝华：在一个小烧杯里加入少量碘，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加热，观察实验现象。
[投影]实验现象：固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，又重新凝聚成固体。
实验结论：晶体碘可产生凝华现象
[板书] (3)溶质从溶液中析出。
［讲］利用溶解度不同，通过重结晶进行物质的分离或提纯。将不规则晶体投入其饱和溶液中会观察规则晶体的生成，验证溶解平衡为动态平衡。
[投影]硫晶体、碘晶体、硫酸铜晶体的获得

［讲］许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形
[投影]用显微镜观察几种晶体结构：（K2Cr2O7、KNO3、萘）

[学与问]1、某同学在网站土找到一张玻璃的结构示意图如图3—5所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么?
2．根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗?
［投影］玻璃的结构示意图

[汇报]1、晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。
2、利用晶体与非晶体的性质差别来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。
［投影］1、可观察宝石的形状，具有多面体的外形，实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体。
2、可得用宝石的折光率鉴别。
3、可得用X射线衍射仪鉴别。

教学回顾：

教 案
课题：第三章 第一节 晶体常识(2)
授课班级

课 时

教

学

目

的
知识
与
技能
掌握晶体与晶胞的关系、会通过晶胞确定晶体的化学式
过程
与
方法
学会判断晶体的化学式以及计算晶胞中所含的微粒数目的方法，提高逻辑思维能力和空间想象能力
情感
态度
价值观
了解人类探索物质结构的价值，认同“物质结构的探索是无止境的”观点，认识在分子等层次研究物质的意义。
重 点
通过晶胞确定晶体的化学式
难 点
晶胞的结构
知
识
结
构
与
板
书
设
计
二、晶胞
1、晶胞：描述晶体结构的基本单元。
2、晶胞中原子占有率：顶点：1/8；边心：1/4；面心：1/2；体心：1。
3、三种典型的立方晶体结构

教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[投影]蜂巢、铜晶体及铜晶胞模型：

[讲]为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。可用蜂巢和蜂室的关系比喻晶体和晶胞的关系。
[板书]二、晶胞
1、晶胞：描述晶体结构的基本单元。
[讲]铜晶体的排列方式：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。
[设问]铜晶胞含有4个铜原子，为什么不是14个？
[讲] 我们在观察晶胞图时，千万不能忘记，晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。因而，晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的，晶胞面上的原于是两个晶胞共用的。
[投影]3-8学生探究晶胞占有原子的规律：

[板书]2、晶胞中原子占有率：顶点：1/8；边心：1/4；面心：1/2；体心：1。
［讲］非长方体形晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定的。如石墨晶胞第一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3
[投影探究] 图3—9依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?

[投影]钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2；碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8；金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8。
[思考]上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构型呈什么形状？在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否有空隙？
[板书]3、三种典型的立方晶体结构：
［讲］(1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
(2）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
(3)体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
[投影小结]
体心立方
简单立方
面心立方

［随堂练习］
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞如下图所示，可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为 ；乙晶体的化学式为 ；丙晶体的化学式为______；丁晶体的化学式为___ ___。

2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?

3、钙-钛矿晶胞结构如右图所示。观察钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？

4、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体——石墨，如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角为120ْ。分析图中每个六边形含有 个碳原子。

5、右图是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是多少？

6、右图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？

教学回顾：