3.2.2 共价晶体教学设计-2025-2026学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

该高中化学教学设计聚焦共价晶体的概念、结构特征及性质规律，通过金刚石切割玻璃视频、石墨写字实物演示及CO₂与SiO₂熔沸点对比数据导入，承接分子晶体知识，以性质差异为支架驱动微观结构探究。 其特色在于融合宏观辨识与微观探析，利用金刚石、二氧化硅结构模型引导学生分析晶胞计算及键能与性质关系，结合半导体材料等应用渗透科学态度与社会责任，通过分组讨论对比分子晶体，助力学生提升模型认知能力，为教师提供结构化教学范式。

教学设计 3.2.2 共价晶体 基本课程信息 年级 高二 课题 共价晶体 课时 1课时 授课教师 学情分析 知识基础：学生已掌握共价键的键长、键能、杂化轨道理论等知识，学习了分子晶体的构成、作用力和性质规律，具备晶胞的基本计算能力，能够从微粒间作用力的角度初步分析晶体性质差异，为共价晶体的学习奠定了知识基础。 能力基础：高二学生具备一定的逻辑推理和对比分析能力，但空间想象能力仍存在不足，对共价晶体的三维网状结构理解困难，容易混淆 “晶胞中原子数与化学键数的比例关系”，也容易将共价晶体与分子晶体的构成、作用力及性质特点混淆。 认知特点：学生对金刚石、水晶、半导体芯片等生活中常见的共价晶体相关物质有一定认知，容易产生学习兴趣，但对微观结构与宏观性质的内在联系理解不够透彻，需要通过直观的模型展示和问题驱动逐步突破难点。 教材分析 本节课选自人教版（2019）高中化学选择性必修二第三章第二节《分子晶体与共价晶体》第二课时，是晶体类型体系的核心组成部分。本节课承接上一课时分子晶体的学习，通过对比与、金刚石与石墨的性质差异，引出共价晶体的概念、结构特征和性质规律，进一步深化 “结构决定性质，性质反映结构” 的化学核心观念，同时为后续离子晶体、金属晶体的学习提供方法范式，在整个晶体结构知识体系中起到承上启下的关键作用。教材内容以 “性质差异 - 微观结构 - 规律总结 - 实际应用” 为逻辑主线，先通过金刚石与石墨的宏观性质对比创设问题情境，再结合和的熔沸点数据及结构差异，定义共价晶体；随后重点剖析金刚石、二氧化硅两种典型共价晶体的微观结构，讲解晶胞计算方法和性质变化规律；最后通过 “思考与讨论”“资料卡片”“科学・技术・社会” 栏目，融入共价晶体在半导体材料、耐高温陶瓷、人工合成金刚石等领域的应用，体现化学与材料科学、工业生产的紧密联系，落实新课标 “素养为本” 的教学要求。 教学目标 宏观辨识与微观探析：通过观察金刚石切割玻璃、石英耐高温等宏观现象，结合金刚石、二氧化硅的晶体结构模型，从微观层面理解共价晶体中原子通过共价键形成三维网状结构的特点，建立共价晶体的微观结构与高硬度、高熔沸点等宏观性质之间的联系。 证据推理与模型认知：基于与的熔沸点差异数据，推理二者晶体类型和微粒间作用力的不同；构建金刚石、二氧化硅的晶体结构模型，能准确分析晶胞中原子的配位数、最小环组成及化学键数目，运用模型解释共价晶体的性质规律。 科学态度与社会责任：通过了解共价晶体在半导体芯片、航天耐高温材料、人工合成金刚石等领域的重要应用，认识化学科学对材料发展和社会进步的推动作用，培养严谨的科学态度和创新意识。 教学重难点 重点 共价晶体的概念、构成粒子及微粒间作用力的特点。 金刚石、二氧化硅的晶体结构特征及晶胞相关计算。 共价晶体的物理性质规律及与结构的关系。 难点 共价晶体三维网状结构的抽象理解。 金刚石、二氧化硅晶胞中原子数与化学键数的定量计算。 从键长、键能角度解释结构相似的共价晶体熔沸点和硬度的变化规律。 教学方法 讲授法、讨论法、多媒体辅助教学法 教学过程 【导入】 教师活动：展示金刚石切割玻璃的视频和石墨写字的实物演示，同时呈现和 的熔沸点对比数据表，提出问题：金刚石和石墨均由碳元素组成，为什么金刚石硬度极大能切割玻璃，而石墨却质软可写字？同为第 ⅣA 族元素的氧化物，在常温下是气体，而却是坚硬的固体，熔沸点相差悬殊？这些性质差异的本质原因是什么？由此引入本节课的主题 —— 共价晶体。 学生活动：观察实验现象和数据，思考性质差异的原因，回顾分子晶体的相关知识，产生探究共价晶体微观结构的兴趣，进入学习状态。 【活动1——共价晶体的定义与常见物质类型】 教师活动：引导学生回顾分子晶体的构成粒子和微粒间作用力，对比展示和金刚石的晶胞结构模型，组织学生分组讨论二者在构成粒子、粒子间作用力上的不同。 在学生讨论的基础上，给出共价晶体的定义：所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫做共价晶体。 强调共价晶体的核心特点：不存在单个分子，化学式仅表示原子个数比；熔化时需要破坏共价键，而非分子间作用力。 随后讲解共价晶体的判断方法，先从物质类型入手，归纳常见的共价晶体单质（金刚石、晶体硅、晶体硼等）和化合物（碳化硅、二氧化硅、氮化硼等），再结合物理性质（高熔沸点、高硬度、一般不导电）辅助判断。 提出教材中的思考与讨论问题：“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？引导学生结合分子晶体的知识进行辨析。 学生活动：对比和金刚石的结构差异，分组讨论并总结二者的本质区别；理解共价晶体的定义，记录核心注意事项；思考并回答辨析问题，明确含有共价键的晶体不一定是共价晶体，如分子晶体中也存在共价键，完成共价晶体常见物质类型的梳理。 【活动2——典型共价晶体的结构分析 —— 金刚石】 教师活动：展示金刚石的晶体结构模型和晶胞示意图，讲解金刚石中碳原子的杂化方式为杂化，每个碳原子以4个共价单键与相邻的4个碳原子结合，形成正四面体结构，C—C—C 夹角为109°28′。 引导学生逐层分析金刚石的结构：首先观察晶体中最小的碳环由几个碳原子组成，是否在同一平面内；然后分析每个碳原子参与形成几条 C—C 键，每条键被几个碳原子共用，推导碳原子数与 C—C 键数之比；最后进行晶胞计算，得出一个金刚石晶胞中含有的碳原子数。在此基础上，展示金刚石、碳化硅、晶体硅、锗的熔点和硬度数据表，提出问题：结构相似的这几种共价晶体，熔沸点和硬度为什么依次降低？引导学生从原子半径、键长、键能的角度进行分析，总结规律：结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，熔沸点越高，硬度越大。 学生活动：观察金刚石的结构模型，识别正四面体结构单元；分析最小碳环的组成和空间结构，推导碳原子与 C—C 键的数目比；完成晶胞中碳原子数的计算；结合原子结构知识，分析共价晶体熔沸点和硬度的变化规律，理解结构对性质的决定作用。 【活动3——典型共价晶体的结构分析 —— 二氧化硅】 教师活动：展示二氧化硅的晶体结构模型，对比金刚石的结构，提出问题：二氧化硅的结构可以看作是在金刚石结构的基础上，在每个 C—C 键之间插入一个氧原子形成的，据此分析二氧化硅中硅原子和氧原子的杂化方式、成键特点。 引导学生逐步分析：每个硅原子与几个氧原子结合，每个氧原子与几个硅原子结合，推导硅原子与氧原子的个数比；分析 1mol 中含有多少 mol Si—O 键；找出二氧化硅晶体中的最小环，确定其由几个硅原子和几个氧原子构成。 强调二氧化硅晶体中不存在单个的分子，其化学式仅表示硅、氧原子的个数比。 学生活动：对比金刚石的结构，迁移分析二氧化硅的成键特点；推导硅、氧原子个数比和 Si—O 键的数目；识别二氧化硅的最小环结构，完成相关结构分析，加深对共价晶体三维网状结构的理解。 【活动4——分子晶体与共价晶体的对比及判断】 教师活动：组织学生分组讨论，从构成粒子、微粒间作用力、熔沸点、硬度、导电性、熔化时破坏的作用力等方面，对比分子晶体和共价晶体的差异，教师进行补充和总结。 随后讲解共价晶体和分子晶体的综合判断方法，包括依据构成和作用力、熔沸点、硬度、物质分类、常温状态等多个角度。通过随堂练习题，让学生运用判断方法解决实际问题，巩固所学知识。 最后结合教材中的 “资料卡片” 和 “科学・技术・社会” 内容，介绍共价晶体的应用：晶体硅作为半导体材料用于芯片和太阳能电池，碳化硅用作砂轮和耐高温材料，人工合成金刚石的方法及应用领域等。 学生活动：分组讨论并整理分子晶体与共价晶体的异同点，形成对比表格；学习综合判断晶体类型的方法，完成随堂练习；阅读教材资料，了解共价晶体在生产生活和科技领域的应用，体会化学的实用价值。 板书设计 共价晶体 一、共价晶体的定义 所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫做共价晶体 共价晶体判断方法 共价晶体的结构分析 二、典型共价晶体的结构分析 三、分子晶体和共价晶体的判断方法 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断、依据晶体的熔点判断、还可以依据晶体的硬度与机械性能判断、依据导电性判断、依据依据物质的分类判、依据物质的状态判断 作业设置 1.梳理本节课核心知识点，绘制分子晶体与共价晶体的对比思维导图，重点标注二者在构成、作用力、结构和性质上的差异。 2.从键长、键能的角度分析金刚石、氮化硼、碳化硅的熔沸点和硬度排序；完成金刚石和二氧化硅晶胞的相关定量计算，推导 1mol 晶体中所含化学键的物质的量。 3.查阅资料，了解立方氮化硼和六方氮化硼的晶体结构差异，对比二者的物理性质和用途；或者调研第三代半导体材料氮化镓的结构特点、制备方法及在新能源、电子信息领域的应用，撰写一篇简短的科普报告。 教学反思 课后 反思 优点： 不足： 改进措施： 课堂 评价 学科网（北京）股份有限公司 $