第三单元 从微观结构看物质的多样性（教学设计） 化学苏教版2019必修第一册

一、教学目标

【知识目标】

1. 掌握同素异形体、同分异构体的概念，能准确判断常见物质是否互为同素异形体或同分异构体。
2. 认识物质的结构决定性质，性质的特点体现结构的特点，理解同素异形现象和同分异构现象产生的原因。
3. 了解晶体与非晶体的特征及区别，认识离子晶体、分子晶体、共价晶体、金属晶体和液晶等不同类型的晶体。

【素养目标】

1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上观察不同物质的性质差异，从微观上分析其结构特点，建立结构与性质的联系。
2. 证据推理与模型认知：通过对同素异形体、同分异构体和晶体结构的学习，建立物质结构的模型，培养逻辑推理能力。
3. 科学态度与社会责任：了解物质多样性在材料科学等领域的应用，培养学生对科学的兴趣和社会责任感。

二、教学重难点

重点：同素异形体、同分异构体的概念；晶体与非晶体的特征及常见晶体类型。

难点：理解同素异形现象、同分异构现象产生的原因；不同类型晶体结构与性质的关系。

三、教材分析 本课时教学内容源于苏教版（2019年版）高中化学必修第一册专题5《微观结构与物质的多样性》第三单元《从微观结构看物质的多样性》。本单元内容是在学生学习了原子结构、化学键等知识的基础上，进一步从微观结构的角度认识物质的多样性，对于发展学生的化学核心素养，引导学生深入理解化学物质的本质，具有重要的作用。 按照教材编排，本单元内容安排了同素异形现象、同分异构现象以及晶体与非晶体三部分内容。通过对同素异形现象的学习，学生可以了解到同种元素可以形成不同的单质，这些单质在结构和性质上存在差异；同分异构现象的学习则让学生认识到分子式相同的化合物可能具有不同的结构和性质，这是有机化合物种类繁多的重要原因之一；晶体与非晶体的学习，使学生能够从微观角度区分不同类型的固体物质，了解它们的结构特点和性质差异。本课时将全面涵盖这些内容，引导学生从微观结构的视角深入认识物质的多样性。教材

通过列举金刚石、石墨、C₆₀等碳单质，以及正丁烷和异丁烷等有机物的例子，让学生直观感受同素异形现象和同分异构现象，同时结合常见的晶体和非晶体物质，帮助学生理解晶体与非晶体的区别和不同类型晶体的特点。 四、学情分析 教学对象是初高中阶段的学生，他们在初中化学的学习中，已经对一些常见的物质和化学反应有了初步的了解，掌握了基本的化学概念和原理。在知识储备上，学生已经知道了元素的概念，了解了一些单质和化合物的性质，但对于同种元素可以形成不同单质以及分子式相同的化合物具有不同结构和性质的认识还比较模糊。在思维能力方面，初高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、具体的事物容易理解，但对于微观结构和抽象概念的理解存在一定的困难。在学习方法上，学生习惯了被动接受知识，缺乏自主探究和合作学习的能力。因此，在教学过程中，教师应充分利用图片、模型等直观教具，帮助学生理解抽象的概念，引导学生通过自主探究和合作学习的方式，深入思考和分析问题，培养学生的科学思维和探究能力。同时，要注重知识的衔接和拓展，将新知识与学生已有的知识经验相结合，降低学生的学习难度，激发学生的学习兴趣，使学生能够顺利地从初中化学过渡到高中化学的学习。 ### 教学环节一 课堂导入

【展示图片】同学们，老师先给大家展示几张图片，有璀璨夺目的钻石戒指、生活中常见的铅笔芯、色彩斑斓的霓虹灯。大家思考一下，钻石戒指的主要成分是金刚石，铅笔芯主要成分是石墨，它们外观和性质截然不同，但实际上都由碳元素组成；霓虹灯中会用到氧气和臭氧，它们都是氧的单质，可表现出的性质也有很大差异。这是为什么呢？

【讲述化工实例】再给大家讲一个化工生产中的例子。在有机化工生产里，有时候会遇到这样的情况：明明两种化合物的分子式是一样的，但在参与化学反应时，反应速率、产物却不一样。这就好像两双队伍人数一样，可表现出的战斗力却不同。比如我们即将接触到的正丁烷和异丁烷，它们分子式都是(C_{4}H_{10}) ，但性质却有差别。这背后隐藏着怎样的化学奥秘呢？

【引发思考并导入】通过这些例子，我们发现物质的组成和性质之间的关系远比我们想象中复杂。同一种元素组成的物质，结构和性质可能有天壤之别；分子式相同的化合物，表现也不尽相同。那这其中到底是哪些微观因素在起作用呢？今天就让我们一起走进“从微观结构看物质的多样性”，去揭开这些奥秘。

【设计意图】

4. 激发学生兴趣：展示生活中常见又直观的图片，如钻石戒指、铅笔芯、霓虹灯等，能迅速吸引学生的注意力，让他们对熟悉的事物产生新的好奇，激发他们想要探究背后原因的欲望，提高课堂参与度。化工生产实例则让学生了解到化学知识在实际生产中的应用，感受到化学的实用性，进一步增强兴趣。
5. 联系实际：将抽象的化学概念与生活实例和化工生产相结合，使学生认识到化学与生活息息相关，让原本抽象的微观结构和物质多样性知识变得具体、形象，帮助学生更好地理解和接受新知识。
6. 引发思考，导入新课：通过提出一系列问题，如为什么相同元素组成的物质性质不同、分子式相同的化合物表现差异的原因等，引发学生的深入思考，自然地引导学生关注本节课的核心内容，顺利导入新课，让学生带着问题去学习，提高学习的主动性和积极性。

教学任务一 同素异形体

活动一 认识同素异形体的概念

【引入】

研究发现，在一定条件下，金刚石、石墨在纯氧中完全燃烧均生成(CO_2)，说明它们均是由碳元素组成的单质。但金刚石无色透明，质地坚硬，而石墨是灰黑色，质地较软，能导电。这就引发我们思考：为什么它们性质有如此大的差异？下面我们就来揭开同素异形体的神秘面纱。

【师生活动】

7. 【教师展示】展示金刚石、石墨、(C_{60})、石墨烯的结构模型或图片，介绍它们的结构特点。
   • 金刚石：每个碳原子与其他相邻的(4)个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构。
   • 石墨：石墨晶体为层状结构，层内碳原子间以共价键结合，每一层内碳原子排列成平面六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间存在分子间作用力。