选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习,对于学生的学习有一定的理论基础。本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题——晶体和非晶体。而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点,进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。晶胞中原子个数的计算
1、知识与技能
(1)知道获得晶体的几种途径
(2)理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别
(3)初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法
2、过程与方法
(1)收集生活素材,结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类
(2)学生通过观察、实验等方法获取信息
(3)学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工
3、情感态度与价值观
(1)培养学生科学探究的方法
(2)培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力,保持对生活中化学的好奇心和探知欲,增强学生学习化学的兴趣。
根据以往在此班上课的观察、了解,我认为:
1、在智力因素方面:
该班学生的整体学习成绩在年级中属于中等,学习能力较强,善于观察发现生活中化学现象,思维活跃,肯动脑筋,能积极参与讨论、发表自己的观点。
2、在非智力因素方面:
在生活中同学们就已经认识了很多晶体,比如说食盐晶体,雪花晶体等。对于晶体,学生抱有较强的兴趣,应该能够激发他们的学习兴趣,发现生活中的美好事物。。
在晶体学中,金刚石结构又称为金刚石立方晶体结构(diamond cubic crystal structure), ...
空间点阵是晶体结构的一种数学抽象。例如GaAs是面心立方晶体结构,可由两套面心立方Bravais格子错开1/4体对角线距离套构而成;它的空间点阵就是面心立方,只要在空间点阵的每一个点上放置一个...
科目:化学教学对象:高二学生
课时:2教学环境:多媒体教室
重点:
晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别
难点:
确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法
评价项目 评价要素 得分 教学目标 (20分) 符合课程标准和学生的实际 (5) 知识技能目标科学合理 (5) 过程与方法目标明确 (5) 情感目标切合实际 (5) 学生学习方式 (25分) 学生对学习感兴趣,积极主动参与各项活动 (5) 通过讲授,聆听,欣赏,模仿,表演获取知识 (5) 学生在探索学习的过程中能发现,提出问题 (5) 学生通过分析与讨论能较好地解释或解决问题 (5) 学生能提出具有挑战性与独创性的问题与见解 (5) 教师教学方式 (30分) 创造性使用教材;教学设计具有多样性,开放性 (5) 创设问题情境,激发学生求知欲与探索欲望 (5) 面向全体学生,课堂气氛民主和谐,课堂交流充分 (5) 学生和学生、学生和老师、学生和教材之间保持多向、丰富、和谐、有效的信息交流,有的学生能出色地参与教的活动 (5) 充分保障学生自主探究式学习的时间与空间 (5) 恰当地,合理地运用现代化教育技术 (5) 课堂教学效果 (25分) 学生和学生、学生和老师、学生和教材之间能围绕着学习目标对问题进行有效地分析与讨论 (5) 学生在不同程度上都有喜悦和成功的体验 (5) 学生掌握了必要的基础知识与技能 (5) 学生在各自的基础上都获得了进一步发展的能力 (5) 学生全身心地投入到学习地过程中,课已完还意犹未尽 (5) 综合评价 优秀 良好 合格 再努力 总分 教学特色 综合评语 (备注:优秀100~85分 良好84~75分 合格74~60分 再努力60分以下) 评价者:
评价项目 评价要素 得分
教学目标 (20分) 符合课程标准和学生的实际 (5)
知识技能目标科学合理 (5)
过程与方法目标明确 (5)
情感目标切合实际 (5)
学生学习方式 (25分) 学生对学习感兴趣,积极主动参与各项活动 (5)
通过讲授,聆听,欣赏,模仿,表演获取知识 (5)
学生在探索学习的过程中能发现,提出问题 (5)
学生通过分析与讨论能较好地解释或解决问题 (5)
学生能提出具有挑战性与独创性的问题与见解 (5)
教师教学方式 (30分) 创造性使用教材;教学设计具有多样性,开放性 (5)
创设问题情境,激发学生求知欲与探索欲望 (5)
面向全体学生,课堂气氛民主和谐,课堂交流充分 (5)
学生和学生、学生和老师、学生和教材之间保持多向、丰富、和谐、有效的信息交流,有的学生能出色地参与教的活动 (5)
充分保障学生自主探究式学习的时间与空间 (5)
恰当地,合理地运用现代化教育技术 (5)
课堂教学效果 (25分) 学生和学生、学生和老师、学生和教材之间能围绕着学习目标对问题进行有效地分析与讨论 (5)
学生在不同程度上都有喜悦和成功的体验 (5)
学生掌握了必要的基础知识与技能 (5)
学生在各自的基础上都获得了进一步发展的能力 (5)
学生全身心地投入到学习地过程中,课已完还意犹未尽 (5)
综合评价 优秀 良好 合格 再努力 总分
教学特色
综合评语
探究法、讲授法
亿库教育网和人教版选修3-1教材
第一课时
[新课引入]:前面我们讨论过原子结构、分子结构,对于化学键的形成也有了初步的了解,同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物质在不同温度和压强下,物质主要分为三态:气态、液态和固态,下面我们观察一些固态物质的图片。
[投影]:1、蜡状白磷; 2、黄色的硫磺; 3、紫黑色的碘; 4、高锰酸钾
[讲述]:像上面这一类固体,有着自己有序的排列,我们把它们称为晶体;而像玻璃这一类固体,本身原子排列杂乱无章,称它为非晶体,今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。
[板书]:一、晶体与非晶体
[板书]:1、晶体与非晶体的本质差异
[提问]:在初中化学中,大家已学过晶体与非晶体,你知道它们之间有没有差异?
[回答]:学生:晶体有固定熔点,而非晶体无固定熔点。
[讲解]:晶体有固定熔点,而非晶体无固定熔点,这只是晶体与非晶体的表观现象,那么他们在本质上有哪些差异呢?
[投影] 晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有 原子排列相对无序 [板书]:自范性:晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
自范性 微观结构
晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 没有 原子排列相对无序
[解释]:所谓自范性即“自发”进行,但这里得注意,“自发”过程的实现仍需一定的条件。
例如:水能自发地从高处流向低处,但不打开拦截水流的闸门,水库里的水不能下泻。
[板书]:注意:自范性需要一定的条件,其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。
[投影]:通过影片播放出,同样是熔融态的二氧化硅,快速的冷却得到玛瑙,而缓慢冷却得到水晶过程。
[设问]:那么得到晶体的途径,除了用上述的冷却的方法,还有没有其它途径呢?你能列举哪些?
[板书]:2、晶体形成的一段途径:
(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。
[投影图片]:
1、从熔融态结晶出来的硫晶体;
2、凝华得到的碘晶体;
3、从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。
[探究实验]:完成教材实验3-1,请同学们认真观察,并提问同学观察到什么现象。
[回答]:首先碘升华,然后在表面皿下面出现碘的固体。
[讲解]:事实上,这里提到的固体就是凝华得到的碘晶体。
[过渡]:许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的,但我们可以借助于显微镜观察,这也证
明固体粉末仍是晶体,只不过晶粒太小了!
[投影]:晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅的示意图
[提问]:小组讨论,通过比较,可以得出什么样结论。
[回答]:晶体的原子排列有序,而非晶体则不是。
[讲述]:从本质上来说,晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里所呈的现周期性。
[讲述]:通过前面对晶体与非晶体的讨论,现在我们来总结一下,晶体有哪些特点:
[板书]:3、晶体的特点:
(1)有固定的几何外形;
(2)有固定的熔点;
(3)有各向异性。
[解析]:对于同一幅图案来说,从不同的方向审视,也会产生不同的感受,那么对于晶体来说,许多物理性质:如硬度、导热性、光学性质等,因研究角度不同而产生差异,即为各向异性。
例如:蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕10。
[小结]:可以根据晶体特点区别某一固体属于晶体还是非晶体。然而,得出区别晶体与非晶体最可靠的方法是利用x-射线衍射实验。
[提问]:通过这节课的学习,现在请你用一句话来定义晶体,应该怎么说?
[回答]:学生1、内部原子有规律的排列的物质;
学生2、内部原子有规律的排列,且外观为多面体的固体物质。
[板书]:4、晶体的定义:
质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的,具有整齐外型,以多面体出
现的固体物质。
练习:
1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是:
A、 晶体一定比非晶体的熔点高
B、 晶体有自范性但排列无序
C、 非晶体无自范性而且排列无序
D、 固体SiO2一定是晶体
2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是:
A、 熔沸点
B、 硬度
C、 颜色
D、 x-射线衍射实验
第二课时:晶胞、原子在晶胞中的位置及其对晶胞的贡献
[过渡]通过上面的学习,我们了解了晶体与非晶体的本质区别,那我们如何来描述晶体在微观空间里原子的排列呢?有必要画出千千万万个原子吗?当然不必,也是不可能的。
[讲述]我们只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。
[实物展示]蜂巢
[讲述]这就好比我们要研究蜂巢,因为蜂巢是由无数多个蜂室构成的,所以我们只需研究一个个基本单元——蜂室就可以了。晶体和其基本单元的关系就和蜂巢与蜂室的关系一样。晶体也是由无数多个重复的基本单元“无隙并置”而成。这些基本单元我们称之为晶胞。
[板书]二、晶胞
[教师讲述]“无隙”即无间隙,“并置”指晶胞都是平行排列,取向相同。
设计意图:“晶胞”、“无隙并置”又是比较抽象、难以理解的概念,通过蜂巢实物展示,运用比喻的方式介绍“晶体和晶胞”的关系,化抽象为形象,让学生轻松掌握“晶胞”、“无隙并置”,并很好地理解晶胞和晶体的关系。
[幻灯投影]晶胞(一般都为平行六面体)
[师生活动]首先由老师展示晶胞实物模型——一个平行六面体和一只乒乓球。乒乓球好比是晶体中的某个原子,请同学分组讨论,这个原子在六面体上可以有几个不同的位置出现?(学生分组讨论,教师巡视指导)
[学生汇报]请一组同学代表汇报讨论结果(结合实物,效果很好)
[动画投影]晶胞中原子可能在晶胞出现的不同位置包括:晶胞的顶点、棱上、面上、体内
[师生活动]这四个不同位置的原子对晶体的贡献也不尽相同。分四组同学分别讨论后告诉大家。(教师巡视,学生交流)
[学生汇报]学生分别汇报讨论结果。(在投影上同步展示讨论结论)
[幻灯投影]原子在晶胞的顶角、棱、面上及晶胞内时,一个晶胞平均拥有的原子情况。并对学生的讨论结果一一验证。
设计意图:有关晶胞中原子的位置及其对晶胞的贡献是一个抽象,难以理解的问题;用平行六面体和乒乓球作为实物模型,学生能很好地借助模型发挥空间想象;在学生讨论、分析、汇报以后,再结合动画加以验证,将抽象的事物具体化,使学生学得轻松而又能很好地掌握相关知识;整个过程均由学生完成,学生真正地“动”起来,课堂真正地“活”起来,真正培养了学生的空间想象能力,分析处理问题的能力。
本设计的指导思想是由浅入深,从学生日常生活的化学现象和实验中抽象出有关原理,形成一个由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。在教学中,要积极引导学生参与教学的全过程,这样不仅能提高学生学习化学的兴趣和积极性,便于学生主动获取知识;而且能培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。本节课我摒弃以教定学,力求主“导”有序,初步体会到新课程改革下知识传授者的角色变化,感受到教师在学生自主、合作、探究学习过程中的组织者作用。2100433B
晶体结构与性质专题训练及答案
- 1 - 晶体结构与性质 专题训练及答案 非选择题 (本题包括 7小题 ,共 100分 ) 1.(16 分 )(2018 ·内江模拟 )铁氰化钾 , 化学式为 K3[Fe(CN) 6], 主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产等工业。其煅烧 分解生成 KCN、FeC2、N2、 (CN) 2等物质。 (1) 基态钾原子核外电子排布式简写为 ________。 K3[Fe(CN) 6]中所涉及的元素的基态原子核外未成对电子数最多的是 ________, 各元素的第一电离能由大到小的顺序为 ________。 (2)(CN) 2分子中存在碳碳键 , 则分子中 σ 键与 π 键数目之比为 ________。KCN与盐酸作用可生成 HCN,HCN的中心原子 的杂化轨道类型为 ________。 (3)CO 能与金属 Fe形成 Fe(CO)5, 该化合物熔点为 253K,沸点为为 376K,其固体
属三方晶系的碳酸盐。晶体呈板柱状,常形成假六方对称的三连晶;集合体呈致密块状、钟乳状、皮壳状或土状。白色、灰色或微带各种浅色,玻璃至金刚光泽,断口呈油脂光泽。
晶胞参数:a=515pm;,b=847pm,c=611pm
粉晶数据:3.593(1) 3.498(0.5) 2.487(0.32)
硬度:3.0-3.5
比重:6.4-6.6g/cm3
解理:不完全柱状解理
断口:贝壳状断口
颜色:白色或灰色,含铅的包裹体时也呈灰色、浅绿色或蓝色
条痕:白色
透明度:透明或半透明
光泽:金刚光泽,有时呈油脂光泽或珍珠光泽
发光性:无
晶体结构学(crystallology)又称结构晶体学。结晶学的一个分支。研究晶体内部结构中质点排布的各种规律和晶体结构的具体测定,以及实际晶体结构的不完善性。它对从根本上阐明晶体的一系列现象和性质起着重要的作用 2100433B
分子计算中的布居分析方法不能直接应用于能带计算,分析能带结构引入了一系列的方法,这些方法一般都表示成图线,图线上的数据源于对k空间中各个点的计算结果。计算大量的点可以得到很好的图线,但为了节省计算时间可以加大取点间隔,然后用内插法平滑曲线。通常谨慎的做法是逐次加大取点紧密程度计算几次,看看图线是否有显著变化。
一个重要的问题是,一个给定能级有多少可能的轨道。这可以用态密度图(DOS)来表示,?
图34.2。图中往往用虚线来表示费米(Fermi)能级。具有半满能带的材料是导体,但如果它们只有少量的未充满的轨道,就可能是不良导体。有时特别轨道对DOS的贡献会在同一张图上用阴影区域或虚线画出。
另一个问题是被充满的轨道是成键性的还是反键性的。这可用晶体轨道重叠分布图(COOP)来表示,如图34.3。一般正的成键区域画在零值线的右边。
费米能级是填充轨道的最高能级,类似于HOMO能级。如果轨道是半充满的,其能级就会出现在k空间的点的集合上,称为费米面。
晶体计算方面的进展没有分子计算方面的多。经常计算的一个性质是体积弹性模量,它反映了材料的强度。
在预测热力学条件下会形成什么产物时,可能需要预测哪种晶体结构最稳定,这是一项艰巨的任务。到目前为止,还没有提出一个完全自动的的方法试遍由特定的元素集合组成的所有可能的晶体结构。即便这种尝试可以实现,进行计算所需要消耗的电能也是巨大的。这样的研究经常用于测试一系列相似的结构,结果无论如何总是正确的。能量最小化也会用到,但须保证起始结构具有正确的对称性。
有时并不只对无限体系感兴趣,更关心于晶体中的异类物质,比如晶体吸收的额外的原子。
这时晶体的无限平移对称性并不严格正确。最广泛应用的模拟方法是Mott-Littleton缺陷方法,这是用来进行晶格局部区域能量最小化的一种方法。这种方法包含了对晶体中其余部分所受的极化的连续性描述。