3.3 金属晶体与离子晶体 学设计 -2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

3.3金属晶体与离子晶体 教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能目标 1. 使学生理解金属键的概念，能用金属键理论解释金属的物理性质，如导电性、导热性、延展性等。 2. 让学生掌握金属晶体的常见堆积模型，包括简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方最密堆积和六方最密堆积，能判断不同金属晶体所属的堆积模型，并计算晶胞中原子的数目。 3. 帮助学生理解离子键的本质，掌握离子晶体的结构特点，认识常见的离子晶体结构类型，如NaCl型、CsCl型等。 4. 使学生学会根据离子晶体的结构特点分析其物理性质，如熔沸点、硬度等，并能运用相关知识解释一些实际现象。 （二）过程与方法目标 1. 通过对金属晶体和离子晶体结构的探究，培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。引导学生从微观角度分析晶体的结构与性质之间的关系，提高学生运用化学知识解决实际问题的能力。 2. 组织学生进行小组讨论和合作学习，培养学生的团队协作精神和交流表达能力。在讨论过程中，鼓励学生发表自己的见解，学会倾听和尊重他人的观点，共同探索问题的解决方案。 3. 借助模型、图片、动画等多媒体手段辅助教学，将抽象的晶体结构直观化，让学生学会运用直观模型理解抽象概念，提高学生的学习效率和对化学知识的理解深度。 （三）情感态度与价值观目标 1. 通过介绍金属晶体和离子晶体在生活、生产和科技领域的广泛应用，让学生体会化学学科的实用性和重要性，激发学生学习化学的兴趣和热情。 2. 在探究晶体结构的过程中，让学生感受科学研究的严谨性和创新性，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神。同时，引导学生认识到科学技术的发展对社会进步的巨大推动作用，增强学生的社会责任感和使命感。 3. 通过对不同晶体结构和性质的比较，培养学生的辩证唯物主义观点，使学生认识到事物的多样性和统一性，学会用全面、联系的观点看待问题。 二、教学重难点 （一）教学重点 1. 金属键的概念和金属晶体的结构特点，金属晶体常见堆积模型的结构特征及晶胞中原子数目的计算方法。 2. 离子键的本质和离子晶体的结构特点，常见离子晶体结构类型（如NaCl型、CsCl型）的结构分析及离子晶体物理性质的影响因素。 （二）教学难点 1. 金属晶体堆积模型的空间结构想象及晶胞中原子位置、配位数和原子数目的计算。 2. 离子晶体结构中离子的空间排列方式，以及根据离子晶体结构分析其物理性质的变化规律，理解离子晶体中离子半径比与配位数的关系。 三、教学方法 讲授法、讨论法、模型演示法、多媒体辅助教学法、探究法 四、教学过程 （一）导入新课（5分钟） 1. 展示生活中常见的金属制品图片，如铁锅、铜线、铝箔等，以及一些离子晶体的实物或图片，如食盐（NaCl）晶体、胆矾（  ）晶体等。 2. 提出问题引导思考：“大家知道这些金属制品为什么具有良好的导电性、导热性和延展性吗？食盐晶体又为什么具有较高的熔点，且在熔融状态下能导电呢？”通过这些问题引发学生的好奇心和求知欲，从而顺利导入本节课“金属晶体与离子晶体”的主题。 （二）新课讲授 1. 金属晶体（20分钟） 金属键（8分钟）：结合金属的导电性实验视频（将金属导线连接到电路中，灯泡亮起），讲解金属内部存在着自由电子，这些自由电子可以在整个金属晶体中自由移动。提出金属键的概念：金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。利用动画展示金属键的形成过程，帮助学生理解金属键的本质。通过金属键的概念解释金属的导电性：自由电子在外加电场的作用下定向移动，形成电流。讲解金属的导热性：自由电子在运动过程中与金属阳离子频繁碰撞，将能量传递给阳离子，从而实现热量的传导。以金属片的弯曲实验为例，解释金属的延展性：当金属受到外力作用时，金属阳离子与自由电子之间的金属键没有被破坏，只是金属阳离子的相对位置发生了改变，金属发生变形但不会断裂。 金属晶体的堆积模型（12分钟）：利用金属小球和泡沫板搭建简单立方堆积模型，向学生展示该模型的结构特点：晶胞为立方体，原子位于立方体的顶点。讲解这种堆积方式的空间利用率较低，配位数为6（每个原子周围与之距离最近且相等的原子数目）。通过PPT动画演示体心立方堆积模型的形成过程，让学生观察原子在晶胞中的位置（顶点和体心）。分析该堆积模型的配位数为8，空间利用率比简单立方堆积高。展示面心立方最密堆积和六方最密堆积的晶胞模型，引导学生观察原子的位置（面心立方最密堆积中原子位于顶点和面心；六方最密堆积中原子在六棱柱的顶点、上下面心及晶体内）。对比两种最密堆积方式的异同点，讲解它们的配位数均为12，空间利用率也较高。以面心立方最密堆积为例，详细讲解晶胞中原子数目的计算方法（顶点原子占1/8，面心原子占1/2 ，通过计算得出晶胞中原子数目），并让学生计算六方最密堆积晶胞中的原子数目，巩固所学知识。 2. 离子晶体（25分钟） 离子键（8分钟）：回顾离子化合物的形成过程，以NaCl的形成为例，通过动画展示钠原子失去电子形成钠离子，氯原子得到电子形成氯离子，钠离子和氯离子通过静电作用结合在一起。引出离子键的概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。强调离子键的本质是静电作用，包括静电引力和静电斥力。讲解离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数的关系：离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强。 离子晶体的结构特点（10分钟）：展示NaCl晶体的晶胞模型，引导学生观察钠离子和氯离子在晶胞中的位置（钠离子和氯离子交替排列，钠离子位于立方体的顶点和面心，氯离子位于棱心和体心；反之亦可）。讲解NaCl型离子晶体的配位数为6（每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子）。分析晶胞中钠离子和氯离子的数目计算方法（顶点离子占1/8，棱心离子占1/4，面心离子占1/2 ，体心离子占1），得出NaCl晶胞中钠离子和氯离子的数目比为1:1。展示CsCl晶体的晶胞模型，与NaCl晶胞进行对比，让学生观察Cs⁺和Cl⁻的位置分布特点（Cs⁺位于立方体的体心，Cl⁻位于立方体的顶点；反之亦可）。讲解CsCl型离子晶体的配位数为8，晶胞中Cs⁺和Cl⁻的数目比也为1:1 。介绍离子晶体中离子半径比与配位数的关系，通过简单的几何模型说明，当阳离子半径与阴离子半径比值在一定范围内时，会形成不同配位数的离子晶体结构。 离子晶体的物理性质（7分钟）：结合离子晶体的结构特点，讲解离子晶体具有较高熔点和沸点的原因：离子键较强，破坏离子键需要消耗较多的能量。分析离子晶体硬度较大但较脆的原因：离子晶体中离子间排列紧密，离子键作用强，所以硬度较大；但当受到外力作用时，离子层发生错动，使带同种电荷的离子靠近，产生排斥力，导致晶体破裂。讲解离子晶体在熔融状态下或水溶液中能导电的原因：在这些状态下，离子晶体中的离子能够自由移动，在外加电场作用下定向移动形成电流。 （三）课堂小结（5分钟） 1. 引导学生回顾本节课所学内容，包括金属晶体的金属键概念、常见堆积模型及其结构特点，离子晶体的离子键本质、常见结构类型（如NaCl型、CsCl型）及其物理性质。 2. 强调重点知识：金属晶体堆积模型中晶胞原子数目的计算方法，离子晶体结构分析及离子键对物理性质的影响。通过提问学生的方式，检查学生对重点知识的掌握情况，如“面心立方最密堆积晶胞中原子数目如何计算？”“NaCl型离子晶体的配位数是多少？”等，及时给予反馈和指导。 （四）课堂练习（10分钟） 1. 通过PPT展示5 8道与本节课知识点紧密相关的练习题，涵盖金属晶体和离子晶体的各个方面。例如：判断某金属晶体属于哪种堆积模型；计算给定离子晶体晶胞中离子的数目；根据离子半径比推测离子晶体可能的配位数；分析金属或离子晶体的某种物理性质的原因等。 2. 要求学生独立完成练习题，教师巡视课堂，观察学生的解题情况，及时发现学生存在的问题并进行个别辅导。练习结束后，邀请学生回答问题，详细讲解每道题的解题思路和方法，强调易错点和关键知识点，确保学生掌握解题技巧和巩固所学知识。 （五）布置作业 1. 基础作业：完成教材课后习题中关于金属晶体和离子晶体的部分，通过书面作业巩固课堂所学的基础知识，加深对金属晶体堆积模型、离子晶体结构和性质等内容的理解，熟练掌握晶胞原子数目计算、离子晶体配位数分析等基本技能。 2. 拓展作业：查阅资料，了解金属晶体和离子晶体在新型材料（如超导材料、纳米材料）中的应用，撰写一篇500 800字的小论文，阐述这些晶体结构在材料性能提升方面所起的作用。下节课进行分享交流，拓宽学生的知识面，培养学生自主学习和信息收集整理的能力，激发学生对化学学科前沿领域的探索兴趣。 五、教学反思 在本节课的教学过程中，通过运用多种教学方法，如模型演示、动画展示、小组讨论等，将抽象的金属晶体和离子晶体结构知识直观化、形象化，有助于学生理解和掌握。课堂练习环节及时巩固了学生所学知识，通过巡视和个别辅导，发现并解决了学生存在的问题。但在教学过程中，部分学生在理解金属晶体堆积模型的空间结构和离子晶体中离子半径比与配位数的关系时仍存在困难。后续教学中，可增加更多的模型搭建活动，让学生亲身体验晶体结构的特点，同时补充更多的实例和数据，帮助学生理解抽象概念。在讲解练习题时，应更加注重引导学生的解题思路，培养学生举一反三的能力，提高学生运用知识解决实际问题的综合素养。 学科网（北京）股份有限公司 $$