高中化学第2课时 晶胞 晶体结构的测定教案

《物质的聚集状态与晶体》第2课时教学设计

一、课标解读

本课时内容属于2017版化学课程标准选择性必修2模块“物质结构与性质”的主题2“微粒间

的相互作用与物质的性质”，并涉及主题3“研究物质结构的方法与价值”。

1.内容要求

了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。

2.学业要求

能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。

认识物质的空间结构可以借助某些实验手段来测定，通过这些手段所获得的信息为建

立物质结构模型或相关理论解释提供支撑。知道晶体X射线衍射等是测定物质结构的基本方

法和实验手段。

二、教材分析

本课时的内容包括晶胞的概念以及应用X射线衍射法测定晶体结构两部分。

1.晶胞

晶胞是研究晶体结构的最基本概念。教材介绍了晶胞的概念和特点，并通过铜晶胞中所含

原子数的求算，介绍了晶胞中所含粒子数的计算方法。

与旧教材相比，新教材加强了对晶胞的结构特征的要求，在晶胞的形状是平行六面体的基

础上，强化了对晶胞内部微粒几何排列的认识要求，并强调了多原子微粒的取向也是几何排列

的内容之一。

2.晶体结构的测定

利用X射线衍射实验测定物质结构是新增内容，教材简单介绍了X射线衍射实验的复杂原

理的探讨，重点是定性说明X射线衍射实验测定晶体结构的思路，同时通过给出衍射图谱使学

生对学科前沿有一定的感性认识。

与旧教材相比，此处变化最大，一是X射线衍射实验由拓展型的“科学视野”栏目变为教

材正文，二是增加了X射线衍射实验测定分子结构的内容，教学要求明显提升。这一变化体现

了教材内容的时代性和前沿性，有助于学生形成“分子是有空间结构的，分子的空间结构可以

通过实验测定”的认识。

内容旧人教版新人教版

晶胞晶胞是8个顶角相同的最小平行六面晶胞是8个顶角相同，3套各4根平

体，晶胞的平行棱和平行面相同。行棱分别相同,3套各2个平行面分

别相同的最小平行六面体。

所有晶胞的形状及其内部的原子种所有晶胞的形状及其内部的原子种

类、个数及几何排列完全相同。类、个数及几何排列（包括取向）完

全相同。

X射线衍“科学视野”栏目教材正文

射实验简要说明了X射线衍射的原理，给出简要说明了X射线衍射的原理，增加

了晶态和非晶态二氧化硅的衍射强度了单晶衍射的劳厄图以及X射线衍射

图谱仪的图片。

只涉及了晶体结构的测定。在晶体结构测定的基础上，以乙酸分

子为例，介绍了分子结构测定的方法。

三、学情分析

学生在之前学习过化学键、分子的空间结构等知识，也了解了晶体与非晶体在宏观性质上

的差异，以及这种差异来自于微观结构排列的不同。但是，学生尚未接触过晶体这种大量微粒

形成的聚集尺度，对大量微粒周期性排列的空间结构问题比较陌生，而晶胞无隙并置堆积等概

念对学生的空间想象力和几何能力有一定要求。X射线衍射实验属于学科前沿，尽管教学要求

不高，但陌生度较强，因此，本课时是第三章教学中的难点。

四、素养目标

【教学目标】

1.知道晶胞是晶体的基本重复单元，建立晶胞模型，能根据模型认识晶胞结构，体验模型

等科学方法在物质结构研究中的重要性。

2.能理解晶体由大量晶胞无隙并置形成，通过晶胞的堆积体验晶体与晶胞的关系。

3.能描述微粒在晶胞中的某些特定空间位置如顶点、体心、面心等，并能利用均摊法计算

晶胞的化学组成。

4.了解X射线衍射实验测定晶体结构与分子结构的一般过程。

【评价目标】

1.通过对晶胞形状、堆积方式的讨论，诊断学生建立思维模型解决问题的能力。

2.通过对晶胞沿一定取向平移可以复原的本质特征的分析，诊断学生并发展学生对晶体周

期性排列的认识

3.通过均摊法的学习，诊断学生对晶胞与晶体关系的认识。

五、教学重点、难点

重点：晶胞的形状、堆积方式以及结构特点；均摊法计算晶胞的化学组成。

难点：晶胞的无隙并置堆积方式及其结构特点。

六、教学方法

教法：情境导学；问题激学；模型助学。

学法：模型建构；联想迁移。

七、教学思路

目标落素养线

环节问题线活动线

实

宏观辨识与微

教学目形成晶体特性的微观原因回顾晶体与非晶体的宏观

新课导入观探析

标1是什么？差异与微观原因

如何入手研究晶体？思考小结晶胞的要求：能表证据推理与模

教学目引入晶胞

怎样选取基本重复单元？征晶体组成与周期性排列型认知

标1、2概念

晶胞应满足什么要求？特征，无隙堆积成整块晶体

活动一探究晶胞形状宏观辨识与微

在探究活动中加深对晶胞

活动二探究晶胞的排列观探析

教学目建立晶胞平移复原的本质特征的认

方式证据推理与模

标2、3模型识，建立起正确的晶胞模

活动三探究晶胞的组成型认知

型，掌握计算的均摊法

与结构

科学探究与创

X射线衍射实验可以提供

教学目X射线衍体会测定晶体结构和分子新意识

哪些关于物质结构的信

标4射实验结构的思路和一般过程证据推理与模

息？

型认知

八、教学过程

环节教师活动学生活动设计意图

【复习回顾】晶体不同于非晶体的特

点有哪些？形成这些特性的微观原回顾已学习的晶体与非

因是什么？晶体的宏观差异与微观强化结构决定性质

【投影】晶态二氧化硅与非晶态二氧原因的观念。

化硅的微观结构模型

新

课

【投影】4种晶体的微观结构的比例

引

模型和球棍模型观察小结：晶体的聚集尺使学生初步体会晶

入

【小结】晶体由大量微粒聚集而成，度与周期性排列特征体构成微粒的周期

这些微粒在空间周期性重复排列。性无限伸展

【设疑1】如何入手研究晶体？引导学生加深对晶

【设疑2】怎样选取基本重复单元？思考基本单元的要求体特征的认识

【设问】晶胞是表征晶体结构的基本

引入思考回答：晶胞具有单一循序渐进，降低学生

重复单元，它应足什么要求？

晶胞形状，能无隙堆积，晶胞对晶胞的理解难度。

【引导】从形状、堆积方式、周期性

概念之间能重合。

重复等角度认识晶胞

活动一探究晶胞形状

【情境导学】地面铺徜的无隙堆积思考回答：三角形、平行

结合生活实际，激发

如何选取合适形状实现无隙堆积？四边形、正六边形等

学生兴趣

【引导】所选形状应满足平移复原

【小结】晶胞在三维空间的形状为平体会三角形、平行四边形

行六面体的平移重合的差异

活动二探究晶胞的排列方式

【设疑】晶胞与晶体的关系可否类比

于品字形砌墙？交流研讨并回答：共顶点进一步加深对晶胞

建立【讨论】在满足无隙堆积的基础上，共棱共面平移复原的本质特

晶胞晶胞如何排列才能实现平移复原？征的认识

模型【结论】无隙并置

活动三探究晶胞的组成与结构使学生体会晶胞与

【设疑】晶胞的组成计算？交流研讨，计算回答晶体的关系，掌握均

【引导】晶胞并非孤立存在，可用均摊法

摊法计算晶胞的化学组成

【设疑】晶胞是否一定要选择晶体中体会晶胞顶点、平行面、从化学组成和结构

最小的平行六面体？平行棱等同的要求，并应特征进一步加深对

【结论】晶胞是顶点、平行面、平行用于解决问题晶胞的认识

棱等同的平行六面体

X射【投影】X射线衍射实验测定物质结阅读体会激发兴趣，对X射

线衍构与诺贝尔奖线衍射方法建立感

射实【介绍】X射线衍射实验测定晶体结性认识，体验现代仪

验构和分子结构的思路和一般过程器分析方法的作用

九、板书设计

物质的聚集状态与晶体（第二课时）

「形状一一平行六面体

X射线衍射实验堆积方式一一无限并置

CJ组成计算一一均摊法

结构要求一一顶点、平行面与平行梭相同

分子结构

十、课堂练习

1.下列有关说法错误的是

A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪

B.石英玻璃和水晶的衍射图谱不同

C.X射线衍射实验能测定晶体与分子结构，但不能确定青蒿素这样复杂分子的空间结构

D.单晶硅在X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰

2.下列有关晶胞的叙述，正确的是

A.晶胞是从晶体结构中截取