晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)《共價晶體低溫石英》教學(xué)設(shè)計高二化學(xué)人教版選擇性必修2

《共價晶體低溫石英》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)分析】一、教學(xué)內(nèi)容分析1.內(nèi)容分析共價晶體的另一類立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、螺旋鏈狀晶體——低溫石英。由于[SiO4]四面體通過氧原子頂角相連形成螺旋上升的長鏈，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對稱性很低，具有手性。具有手性的物質(zhì)有旋光性，低溫石英可制旋光片；由于手性的緣故，再加上Si、O原子電負(fù)性的差異，導(dǎo)致低溫石英具有很強的壓電性。低溫石英壓電性的特點：機械能?電能；需變化的力或變化的電場，才會有持續(xù)的可能。這一特點，可將低溫石英應(yīng)用于很多的智能家電、海底聲納探測器等領(lǐng)域?！笆中浴北驹吹奶骄?，是本節(jié)內(nèi)容的驅(qū)動點。也為我們打開了一個新視角。2.教材分析共價晶體是選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》，第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，第二節(jié)分子晶體與共價晶體的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容教參建議3課時。第3課時我想重點探討低溫石英的手性，難點突破壓電性的理解。這是教材新增內(nèi)容，教參上也沒有相關(guān)介紹與建議，各類教輔也難見其蹤影。在2023年4月份高三二輪復(fù)習(xí)時，武漢模擬試題陸續(xù)出現(xiàn)“低溫石英手性”、“左旋右旋”的考查。且以前的教輔、各網(wǎng)站的視頻皆是“理想化”的SiO2，即直接在單晶硅的SiSi鍵中插入一個氧原子就認(rèn)為是二氧化硅晶體了。但細(xì)心的同學(xué)就會發(fā)現(xiàn)，運用第二章第二節(jié)中的價層電子對互斥理論和雜化理論，隱約覺得∠SiOSi≠180°；況且根據(jù)第二章第三節(jié)中分子的手性，也難以理解[SiO4]四面體中有4個相同的氧原子呀，為什么SiO2晶體會有手性呢？壓電性又是怎么回事？教材正文介紹低溫石英是最常見的固態(tài)二元氧化物，晶體中的共性與特性。教材介紹了分子晶體：分子間作用力弱，分子晶體普遍熔點低硬度小；而范德華力無方向性無飽和性，干冰密堆積；氫鍵有方向性有飽和性，冰非密堆積。同樣地，教材也會介紹共價晶體：共價鍵強，共價晶體普遍熔點高硬度大；而金剛石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定高度對稱，具有一系列極優(yōu)良的性能；低溫石英結(jié)構(gòu)對稱性很低，也有它的亮點，壓電性的廣泛應(yīng)用。二、學(xué)情分析1.從認(rèn)知水平層面上，學(xué)生已在第二冊必修第五章第三節(jié)學(xué)過Si和SiO2的物理化學(xué)性質(zhì)；知道[SiO4]四面體的結(jié)構(gòu)，但并不清楚[SiO4]四面體與[SiO4]四面體在空間如何連接，即并不了解SiO2晶體的具體結(jié)構(gòu)。通過選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中價層電子對互斥理論（VSEPR模型）、雜化軌道理論、手性碳原子、手性分子的學(xué)習(xí)，學(xué)生具有一定的理論基礎(chǔ)，可以去質(zhì)疑、去探究低溫石英的手性。2.從心理層面上，學(xué)生可以從“現(xiàn)有水平”，通過解讀教材文本、閱讀資料、視頻學(xué)習(xí)、模型搭建、手工制作演繹，小組合作交流探討的方式，達(dá)到“發(fā)展水平”，即更深入地了解“手性”的內(nèi)涵，而不再是單純地記憶“連有4個不同的原子或原子團”就是手性碳原子了。由表及里，抽象概括機能提高，獲得更加高級的心理機能。3.從思維層面上，由“連有4個不同的原子或原子團”，抽象概括出更深層次的“手性”（有無對稱因素），由低階思維向高階思維發(fā)展。模型搭建、手工制作風(fēng)車、手工制作正四面體繞軸螺旋上升左旋、右旋，微觀知識宏觀化，能將深奧難懂的知識具象化、日?；?，創(chuàng)新思維得以突破。4.從學(xué)生預(yù)習(xí)新課完成學(xué)案的情況分析，可以局部調(diào)整教學(xué)策略，完成“低溫石英”的教學(xué)。如:=1\*GB3①∠SiOSi會小于109度28分嗎？查閱《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》∠SiOSi約為144度。=2\*GB3②[SiO4]有手性嗎？學(xué)生接觸較多的是“手性碳原子”，一下子到“[SiO4]是否有手性”有點難。于是我調(diào)整為：手性碳原子→手性硅原子→[SiO4]無手性。=3\*GB3③壓電性難度較大，尤其是視頻中以六元環(huán)的形式講解，增加了學(xué)生的困惑，所以我強化“低溫石英螺旋長鏈無封閉的環(huán)”，同時解釋“六元環(huán)”的來源，還想辦法讓學(xué)生去體驗壓電性的由來，即用力擠壓硅氧四面體模型，讓學(xué)生去感知硅氧原子的位移，去理解正負(fù)電荷中心的重合與分離。=4\*GB3④讓同學(xué)們合作模型組裝手工制作，交流探討，分享螺旋結(jié)構(gòu)特點，分享螺旋周期。這樣處理，學(xué)生就會輕松掌握此節(jié)課的內(nèi)容，能力得到了提升，同時在活動中，彼此情感交流，團隊意識增強。（附：學(xué)生導(dǎo)學(xué)案作答情況）結(jié)構(gòu)特結(jié)構(gòu)特點：手性性質(zhì)特點：壓電性旋光性β?方石英（與金剛石α?石英（最常見低溫石英）………一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)復(fù)習(xí)金剛石→認(rèn)識單晶硅→認(rèn)識二氧化硅2.能力目標(biāo)（1）“認(rèn)識思路”結(jié)構(gòu)化：共性中有特性。分子晶體的共性與特性共價晶體的共性與特性（2）知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化手性分子手性分子[SiO4]四面體手性碳原子手性晶體螺旋長鏈（3）動手實踐推理演繹，微觀知識宏觀化。（4）突出學(xué)科融合，化學(xué)物理材料化化學(xué)視角：低溫石英具有手性結(jié)構(gòu)，且Si、O原子電負(fù)性不同。物理視角：機械能?電能材料視角：壓電材料。3.素養(yǎng)目標(biāo)宏觀辨識與微觀探析：根據(jù)低溫石英具有旋光性、壓電性等宏觀性質(zhì)，從微觀層面探究其結(jié)構(gòu)具有手性。對比低溫石英，金剛石的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定高度對稱，可從微觀去感知其宏觀性質(zhì)極優(yōu)良。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：金剛石模型→單晶硅模型→二氧化硅模型的思考→β方石英和α雜化：C：sp3→Si：sp3→Si、O：均sp3鍵角：109°28′109°28′∠OSiO=109°28′、∠SiOS科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：質(zhì)疑∠SiOSi是否等于科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：在探究“手性”的本源；及壓電性的來源；查閱大學(xué)教材、視頻學(xué)習(xí)、模型搭建、手工制作演繹過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。二、教學(xué)重難點重點：低溫石英的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)特點。尤其是對“手性”和“螺旋鏈狀”的探究。難點：低溫石英的壓電性。硅氧電負(fù)性差異、手性，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)使低溫石英有壓電性，但從微觀某一角度看，好像有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使學(xué)生對壓電性的理解更困惑了。參考教材課程標(biāo)準(zhǔn)對“低溫石英”主題內(nèi)容的要求，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)相一致，為了在教學(xué)活動中，能夠?qū)崟r有效地監(jiān)測教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，設(shè)計了相對應(yīng)的評價目標(biāo)，以保障教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)和評價目標(biāo)的一致性。具體內(nèi)容見下表。低溫石英的“教、學(xué)、評”目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)任務(wù)評價目標(biāo)通過復(fù)習(xí)金剛石的內(nèi)容，能從宏觀上了解金剛石極優(yōu)異的性能，各高端領(lǐng)域的應(yīng)用，還能從微觀上分析金剛石的結(jié)構(gòu)。通過圖片、模型復(fù)習(xí)金剛石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。通過對金剛石結(jié)構(gòu)的討論，診斷學(xué)生能否通過宏觀性質(zhì)判斷結(jié)構(gòu)特點（穩(wěn)定、高度有序?qū)ΨQ）。讓學(xué)生意識到，金剛石高端應(yīng)用價值并不是璀璨奪目的鉆石所能媲美的。通過單晶硅與金剛石熔點硬度的對比，學(xué)會運用證據(jù)推理與模型認(rèn)知預(yù)測單晶硅的結(jié)構(gòu)。通過表格信息，預(yù)測單晶硅的結(jié)構(gòu)。判斷單晶硅的晶體類型、雜化、鍵長、鍵能、鍵角。通過結(jié)構(gòu)?性質(zhì)的學(xué)習(xí)，診斷學(xué)生能否了解共價晶體的共性；能否在結(jié)構(gòu)相似的情況下，通過熔點硬度比較鍵長、鍵能的大小。通過二氧化硅的內(nèi)容，能了解二氧化硅晶體有哪些類型，有與金剛石類似的β方石英和最常見的低溫石英。培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、變化觀念和創(chuàng)新意識。在單晶硅的硅硅鍵中插入一個氧原子，預(yù)測二氧化硅的結(jié)構(gòu)；質(zhì)疑∠SiOSi=通過對二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的預(yù)測，診斷學(xué)生對VSEPR模型和雜化理論的遷移運用；質(zhì)疑∠SiOSi是否等于通過低溫石英的內(nèi)容，學(xué)會解讀教材文本圖片，構(gòu)建邏輯框架，能用模型、手工制作演繹探究“手性”、“螺旋”結(jié)構(gòu)特點。能通過視頻學(xué)習(xí)，日常打火機中的壓電材料，了解低溫石英的壓電性。培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力；將熟悉知識關(guān)聯(lián)探究能力；推理演繹能力；培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、探究本源的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。=1\*GB2⑴解讀教材p8182文本、圖片。解讀圖片，從宏觀到微觀：晶體→長鏈→[SiO4]。分析文本：[SiO4]→長鏈→晶體，從微觀回到宏觀。找出邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，在低溫石英中：=2\*GB2⑵一一探究。=1\*GB3①先了解[SiO4]；=2\*GB3②再通過模型、手工制作四面體演繹螺旋長鏈；觀察“手性”。=3\*GB3③探究“什么是手性？”=4\*GB3④手工制作風(fēng)車、螺旋風(fēng)車探究“螺旋結(jié)構(gòu)”的特點。=5\*GB3⑤視頻學(xué)習(xí)低溫石英中“右旋體中的小螺旋”。=6\*GB3⑥了解螺旋周期，小螺旋，大螺旋；了解低溫石英左、右型晶體。=3\*GB2⑶擠壓[SiO4]，體驗硅氧原子位移。視頻學(xué)習(xí)壓電性。小組合作交流看法。=1\*GB2⑴診斷學(xué)生解讀教材文本圖片的能力；能否構(gòu)建低溫石英中的邏輯框架。=2\*GB2⑵診斷學(xué)生能否用均攤法、用模型判斷[SiO4]診斷學(xué)生能否將“手性碳原子”、“手性原子”、“手性分子”、“等效氯原子”、“空間對稱”等關(guān)聯(lián)起來理解“手性”的內(nèi)涵；診斷學(xué)生動手實踐推理演繹能力；診斷學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)意識態(tài)度；=3\*GB2⑶診斷學(xué)生是否有求真探究的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識。【教學(xué)策略】1.設(shè)計思路=1\*GB2⑴【質(zhì)疑】這種結(jié)構(gòu)（如圖）只是理想模型，真實的∠SiOSi并不等于180°。想考查學(xué)生根據(jù)已知知識理論，是否有發(fā)現(xiàn)“問題”的能力；是否有批判性思維；由于二氧化硅在地殼中所處的溫度和壓強不同，其結(jié)構(gòu)是否不同，考查學(xué)生是否有變化觀念。查閱大學(xué)教材，以求證實。=2\*GB2⑵【好奇】低溫石英的螺旋結(jié)構(gòu)，為什么有手性？壓電性是怎么回事？分析教材p8182正文的這些關(guān)鍵詞：[SiO4]、螺旋上升、手性、壓電材料；結(jié)合圖片，建構(gòu)“手性?壓電性”。用模型、手工制作風(fēng)車和四面體，動手推理演繹螺旋結(jié)構(gòu)。對比分析手性碳原子與非手性碳原子，手性分子與非手性分子；探究手性。2.教學(xué)流程借助金剛石認(rèn)識單晶借助金剛石認(rèn)識單晶硅，在SiSi中插入氧原子形成SiO2,初步認(rèn)識二氧化硅。對比金剛石與低溫石英的區(qū)別；總結(jié)共價晶體的共性與特性。低溫石英探討Si、O原子的雜化，SiOSi的鍵角，認(rèn)識與金剛石類似的β方石英，最常見的低溫石英（α?認(rèn)識低溫石英中[SiO4]，通過模型、手工制作、視頻了解它的螺旋鏈狀和手性；壓電性。3.教學(xué)方法查閱資料（大學(xué)教材），解讀教材文本圖片，視頻學(xué)習(xí)，模型組裝、手工制作，模擬推演，合作交流。4.課前學(xué)習(xí)任務(wù)單（附導(dǎo)學(xué)案）【教學(xué)過程】教學(xué)環(huán)節(jié)一：復(fù)習(xí)鞏固金剛石教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【展示】金剛石的合成、性質(zhì)及用途。等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）法；超硬、耐磨、超高熱導(dǎo)率、超寬光波段、大禁帶寬度和極高的載流子遷移率。可分為：工具級；熱學(xué)級；光學(xué)級；電子級【提問】金剛石有哪些結(jié)構(gòu)特點？觀看，傾聽，小組合作交流。【回答】（1）配位數(shù)為4；C：sp3雜化；（2）鍵長短、鍵能大，鍵角為109°28′(3)晶胞特點。（4）最小環(huán)為六元環(huán)；穩(wěn)定的交叉構(gòu)象和椅式構(gòu)象。在復(fù)習(xí)金剛石的學(xué)習(xí)過程中，培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀，金剛石“高端”工業(yè)應(yīng)用價值，而不僅僅是鉆石價值；培養(yǎng)學(xué)生“結(jié)構(gòu)?性質(zhì)”，盡管有些不懂金剛石極優(yōu)良的性質(zhì)，但能從微觀結(jié)構(gòu)上去感知。教學(xué)環(huán)節(jié)二：認(rèn)識單晶硅教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【展示】金剛石與單晶硅的熔點硬度信息表。【提問】單晶硅是什么類型晶體？雜化方式？鍵長、鍵能、鍵角呢？觀察、分析，完成表格內(nèi)容填寫培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知，知識遷移能力。了解共價晶體的共性。教學(xué)環(huán)節(jié)三：認(rèn)識二氧化硅教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【提問1】若在單晶硅SiSi鍵中插入氧原子，晶體結(jié)構(gòu)會是什么樣子呢？請畫出晶體結(jié)構(gòu)示意圖?！菊垺績晌煌瑢W(xué)在黑板上畫出結(jié)構(gòu)示意圖?！咎釂?】硅原子sp3雜化，氧原子雜化嗎？【提問3】若氧原子雜化，∠S【資料】來源《無機化學(xué)》和《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》【講解】=1\*GB2⑴金剛石類似的β方石英Si和大部分O原子sp3雜化∠S晶胞：8個“SiO2”最小環(huán)：12元環(huán)，6個Si+6個O立方對稱性=2\*GB2⑵低溫石英（α石英）：Si、O原子均為sp3雜化；∠S螺旋鏈狀，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對稱性很低。思考，畫出二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖?！景鍟客瓿墒疽鈭D。交流討論【閱讀資料】了解二氧化硅晶體。=1\*GB2⑴有哪些變體？可分為石英、鱗石英、方石英三個系列；每個系列從低溫到高溫又分為α、β、γ不同的變體。=2\*GB2⑵有與金剛石類似的β方石英有最常見的低溫α石英。=3\*GB2⑶β方石英中∠SiOSi==4\*GB2⑷α石英中∠SiOSi=傾聽、思考，做筆記。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，質(zhì)疑∠Si培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力=1\*GB3①能找出與金剛石類似的石英和教材中的低溫石英；=2\*GB3②有變化意識，不同溫度不同壓強下，石英晶體變體不同。=3\*GB3③能解開疑惑。如圖，是一種理想結(jié)構(gòu)。有與它很像的β方石英，教材介紹我們最常見的低溫石英。引出本節(jié)課的重點：低溫石英。教學(xué)環(huán)節(jié)四：認(rèn)識低溫石英教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【展示】教材p8182的圖片及相關(guān)文字?！窘庾x】圖片與文本?！咎骄俊縖SiO4]、螺旋上升、手性、壓電性?！菊故尽?.[SiO4]模型及圖片?！咎釂?】∠OSiO=？【演繹】請學(xué)生組裝桌上的球棍模型，觀察鍵角并分析硅原子與氧原子、硅原子與硅氧鍵的數(shù)目比?！咎釂?】[SiO4]有手性嗎？【演示】手性碳原子→手性硅原子→[SiO4]【演繹】請學(xué)生將手工制作，繞軸120°螺旋試試。如圖所示?！咎釂枴靠匆姟笆中浴绷藛?？【疑惑】我們真懂“手性”嗎？【探究】2.什么是手性？【回顧】一種物質(zhì)不能與其鏡像重合的特征稱為手性?！緦Ρ取咳燃淄榉肿又校?個氯原子等效，即空間對稱，有對稱面，無手性；反1,3二氯環(huán)丁烷分子中，有對稱中心，無手性；氨分子中，有對稱軸，無手性?！窘Y(jié)論】無對稱因素的分子、晶體、物質(zhì)均有手性?！咎骄俊?.為什么螺旋上升的物質(zhì)有手性？【演繹】手工制作風(fēng)車旋轉(zhuǎn)，能找到對稱因素（無手性）；制作螺旋上升風(fēng)車旋轉(zhuǎn)，找不到對稱因素（有手性）；【提問】請旋轉(zhuǎn)剛才的手工制作，觀察1號四面體在同一層里能找到空間等效的另一四面體嗎？若不能，沿軸線方向找尋試試?！局v解】1號與4號等效處就是它的螺旋周期【展示】觀察微觀分子DNA、宏觀的晶體、藤植物、動物如海螺等【結(jié)論】具有螺旋結(jié)構(gòu)的分子、晶體、宏觀物質(zhì)均有手性。【視頻】右旋體中的小螺旋（左旋）。【展示】手工制作兩條小螺旋（左旋）、兩條大螺旋（右旋），并比較二者的聯(lián)系與區(qū)別。（一）結(jié)構(gòu)特點【展示】低溫石英的右旋體、左旋體圖片。（二）性質(zhì)特點【講解】1.旋光性2.壓電性【視頻】壓電效應(yīng)（打火機中的秘密）【強調(diào)】視頻中的六元環(huán)并不是真的六元環(huán)，因為低溫石英沒有封閉的環(huán)。只是晶體螺旋堆積時，從某一角度看，似有六元環(huán)，而且電性是向外擴散的，可以從六元環(huán)的角度去理解?！局v解】一般情況下，[SiO4]中硅氧原子的電負(fù)性、正負(fù)電荷中心重合情況。【演示】從某一特定方向擠壓[SiO4]四面體模型，感受硅氧原子的位移?！痉治觥看藭r，正負(fù)電荷中心重合情況【講解】機械能轉(zhuǎn)化為電能（二）電能轉(zhuǎn)化為機械能【閱讀】課本P8182相關(guān)文字及圖片。傾聽、思考分析?！拘〗M合作】同學(xué)們動手連接[SiO4]模型，觀察分析?！窘獯稹俊螼S∠S1:2；1:4；【回答】手性碳原子、手性硅原子、硅氧四面體無手性?！拘〗M合作】同學(xué)們將手工制作的四面體繞軸（一次性筷子）120°螺旋，一部分同學(xué)左旋，一部分同學(xué)右旋。觀察“手性”。觀看、傾聽、思考。將熟悉的知識關(guān)聯(lián)起來理解“手性”?！窘涣魈接憽渴止ぶ谱魉拿骟w的螺旋特點?！痉窒怼吭谕粚永?，找不到與之前形象重合的另一四面體；沿軸線方向，可以找到4號與1號空間位置等效?！究偨Y(jié)】低溫石英具有螺旋結(jié)構(gòu)，無對稱因素，所以有手性。觀看、傾聽。觀看、傾聽。觀看、傾聽、思考?！倔w驗】動手?jǐn)D壓[SiO4]四面體模型，感受硅氧原子的位移，去理解正負(fù)電荷中心重合與分離。觀看、傾聽、思考。培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力；解析文本圖片能力，構(gòu)建知識邏輯框架的能力。培養(yǎng)學(xué)生分析探究能力，構(gòu)建空間想象能力：[SiO4]鍵角是多少度？硅原子與氧原子、硅原子與硅氧鍵的數(shù)目比是多少？從手性碳原子→手性硅原子→[SiO4]無手性，培養(yǎng)學(xué)生知識關(guān)聯(lián)能力。2.[SiO4]與[SiO4]如何頂角相連螺旋上升？=1\*GB3①繞軸螺旋多少度？=2\*GB3②螺旋方向是向左還是向右？通過對稱面、對稱中心、對稱軸等對稱因素的學(xué)習(xí)，更深入地理解“手性”。為下一知識點“螺旋結(jié)構(gòu)特點”做鋪墊，讓學(xué)生意識到，不僅是一個碳原子連接4個不同的原子或基團才會有手性，由于空間位置的不同，連4個相同的原子或基團也會產(chǎn)生手性。構(gòu)建學(xué)生的化學(xué)空間感。更深層次地理解“手性”。了解螺旋周期。了解低溫石英小螺旋晶胞和大螺旋晶胞。了解低溫石英的旋光性。讓學(xué)生感受[SiO4]四面體中的正負(fù)電荷中心分離。從而了解石英的壓電性。讓學(xué)生了解低溫石英的廣泛應(yīng)用。教學(xué)環(huán)節(jié)四：小結(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖（一）金剛石與低溫石英的比較（二）共價晶體的共性與特性【交流探討】完成表格填寫。運用對比的方法進(jìn)一步鞏固金剛石與低溫石英結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的不同。=1\*GB2⑴完成“共價晶體”整節(jié)內(nèi)容教學(xué)學(xué)習(xí)。讓學(xué)生意識到，每類晶體有共性，具體到每種晶體又有特性。=2\*GB2⑵通過低溫石英的學(xué)習(xí)，更加映襯金剛石的完美、優(yōu)異、重要。教學(xué)環(huán)節(jié)五：課堂練習(xí)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖（一）判斷正誤1.共價晶體中，共價鍵越強，熔點越高。（）2.CO2是分子晶體，可推測SiO2晶體也是分子晶體。（）3.低溫石英中，硅氧四面體通過氧原子頂角相連形成螺旋上升的長鏈，具有手性。（）（二）硅酸鹽和硅石是地殼巖石的主要成分，如(SiO3)612（六元環(huán)）[SiO2]n請判斷下列結(jié)構(gòu)有無手性。（三）視聽題越來越多的智能家電走進(jìn)人們的生活。請看視頻，小度智能屏能人機對話，請問實現(xiàn)這一功能用到的材料是什么？思考并回答（一）1.√2ㄨ3√（二）無有（三）低溫石英。利用了它的壓電性，將聲能轉(zhuǎn)化成了電能。診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，鞏固新知，增強學(xué)生對低溫石英，對手性，對共價晶體的理解與認(rèn)識。板書設(shè)計一、二氧化硅晶體二、低溫石英教學(xué)評價與反饋設(shè)計此課之前，多數(shù)同事覺得難了，覺得共價晶體的代表是金剛石，不是低溫石英。而我認(rèn)為，手性普遍存在，存在微觀存在宏觀之中。學(xué)生的認(rèn)知停留在，“手性碳原子”的判斷，“手性”的了解，并沒有將兩者關(guān)聯(lián)起來。沒有深入思考，為什么具有手性碳原子的分子會有手性？（分子內(nèi)部無對稱因素）當(dāng)然難以理解，某些不具有手性碳原子的分子也會有手性；更難理解，不具有手性的硅氧四面體螺旋上升后，形成的晶體會有手性。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生明白了：一、分子有手性，是因為分子內(nèi)部無對稱因素；二、螺旋上升結(jié)構(gòu)的分子、晶體、物質(zhì)，內(nèi)部無對稱因素，也就有手性；三、低溫石英的手性和電負(fù)性導(dǎo)致了它具有壓電性。講完后，學(xué)生可接受度較高，重點突出難點突破，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)；同事感嘆，其實不難啊。還意外完成了雙小螺旋（左旋）、雙大螺旋（右旋）晶胞的手工制作，螺旋周期的講解，整體性地介紹了低溫石英。完滿完成了金剛石與低溫石英的學(xué)習(xí)對比，完成了共價晶體共性與特性的學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容的選取符合學(xué)生的認(rèn)知水平，教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)。（一）教材p44p49介紹：價層電子對互斥模型和雜化理論。（二）教材p60介紹：分子的手性。（三）教材p81正文介紹：SiO2是另一種共價晶體。它是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，熔點1713℃，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英。其中“有多種結(jié)構(gòu)”，說明Si與O原子共價鍵的鍵長、鍵能、鍵角，空間結(jié)構(gòu)會有多種。當(dāng)溫度壓強不同時，結(jié)構(gòu)也會不同，例如石英玻璃，教材p72圖36晶體SiO2和非晶體SiO2的投影示意圖。（四）教材p82正文介紹：在低溫石英的結(jié)構(gòu)中，頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性，被廣泛用作壓電材料，如制作石英手表?！奥菪仙拈L鏈”，與p72圖36中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)不同。有了前面知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以質(zhì)疑∠SiOSi=？教學(xué)目標(biāo)確定合理。多數(shù)學(xué)生能夠掌握“手性”、“螺旋上升”、“螺旋周期”、“壓電性”等知識，能夠形成運用螺旋結(jié)構(gòu)解決手性問題（課堂練習(xí)第二題），能運用手性解決壓電性的問題（視聽題）。教學(xué)策略運用恰當(dāng)，及時有效。（一）為了弄清∠SiOSi=？在知識上：從宏觀層面，金剛石到單晶硅再到二氧化硅，重點是低溫石英；從微觀層面，碳原子的sp3雜化到硅原子的sp3教學(xué)特色鮮明有趣。教學(xué)教具用大家小時候喜歡玩的風(fēng)車。平常玩的風(fēng)車，有對稱因素，風(fēng)車無手性；將風(fēng)車的風(fēng)葉分開呈螺旋上升的狀態(tài)，再來找對稱因素，發(fā)現(xiàn)只有旋轉(zhuǎn)360°后才與原風(fēng)車形象重合，學(xué)生很容易理解螺旋結(jié)構(gòu)無對稱因素，有手性。于是在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生找螺旋的四面體（手工制作）有無對稱因素。小組合作交流探討，組與組之間分享討論結(jié)果，進(jìn)一步探討出了，四面體繞軸120°螺旋上升，繞軸螺旋三次，還原到之前的空間位置，引出了螺旋周期。為后續(xù)視頻“右旋體中的小螺旋”的學(xué)習(xí)做好了鋪墊工作，讓學(xué)生很容易掌握低溫石英的小螺旋晶胞、大螺旋晶胞。而且同學(xué)們自已親手制作正四面體，將視頻中的螺旋結(jié)構(gòu)演繹出來，清晰漂亮，成就感滿滿。手工制作正四面體的過程中，不斷改進(jìn)折疊方法，材料的選取（硬彩紙、細(xì)銅絲），四面體與四面體之間的夾角調(diào)節(jié)（注意鍵角），繞軸螺旋夾角，不斷引發(fā)同學(xué)們的思考，積極找尋方法，提高了解決問題的能力。教學(xué)反思比較遺憾的有兩個環(huán)節(jié)。一個環(huán)節(jié)是，我沒有做好學(xué)生的點評工作。請兩位同學(xué)在黑板上畫出SiO2晶體結(jié)構(gòu)示意圖，他們的示意圖都是直接在SiSi鍵中插入一個“O”。其中左邊的同學(xué)還特意寫明了它是“理想化”的，他心中還應(yīng)有所想但不明朗的困惑，我當(dāng)時就應(yīng)該及時“采訪”一下他，導(dǎo)出其困惑，更有利于教學(xué)。沒有及時反饋他，這是我工作的不足。我對其他同學(xué)的點評，也是中規(guī)中矩，沒放開詢問。只滿意一點，一小組分享了討論結(jié)果后，“為什么1號四面體與4號四面體沿軸線方向空間等效？”我進(jìn)行了詢問，引出了另一小組的回答，導(dǎo)出了“螺旋周期”。第二個環(huán)節(jié)是，有的同學(xué)重復(fù)回答問題，機會沒有平均到其他同學(xué)。為了測試這節(jié)課的難度，我選取了三個班的部分學(xué)生，讓他們自由作答。由于不熟悉學(xué)生，沒注意到同一位學(xué)生作答了兩次，有點違背初衷。但他思維清晰，語言簡潔，我們還是喜歡聽的。附：導(dǎo)學(xué)案《共價晶體——低溫石英》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.認(rèn)識二氧化硅。與金剛石類似的β方石英，最常見的低溫石英（α?2.認(rèn)識低溫石英的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)特點。硅氧四面體，螺旋鏈狀，手性、壓電性。3.能課前自學(xué)，課中分享與交流，動手實踐養(yǎng)成求真務(wù)實探究本源的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)意識?！緦W(xué)習(xí)重難點】重點：低溫石英的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)特點。難點：低溫石英的手性、壓電性。【學(xué)習(xí)建議】1.復(fù)習(xí)鞏固：金剛石，VSEPR模型，雜化理論，手性。2.搭建模型，視頻學(xué)習(xí)，手工演繹。3.小組合作學(xué)習(xí)，分享交流。【學(xué)習(xí)過程】（一）知識回顧：金剛石。1.用球棍搭建金剛石晶體模型和晶胞模型。2.回顧金剛石的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途。請回答下列問題：=1\*romani．性質(zhì)及用途。=1\*GB2⑴金剛石按品質(zhì)及用途可分為：_____________；___________；____________；_____________等級別。=2\*GB2⑵金剛石極奇優(yōu)良的性能有_____________；___________________；__________________；__________________等。=2\*romanii．結(jié)構(gòu)特點。=1\*GB2⑴金剛石的配位數(shù)是_________;碳原子___________雜化；12g金剛石中碳碳鍵的數(shù)目有_____________。=2\*GB2⑵最小環(huán)是__________元環(huán)，最多有_____________個碳原子共平面。=3\*GB2⑶鍵參數(shù)：鍵長__________________；鍵能_________________________；鍵角_______________________.=4\*GB2⑷晶胞中有__________個碳原子，頂點有________個，面心有________個，體內(nèi)有________個，體內(nèi)的碳原子位于晶胞____________________________。=5\*GB2⑸金剛石有穩(wěn)定的___________________、__________________構(gòu)象，空間結(jié)構(gòu)高度有序?qū)ΨQ。（二）學(xué)習(xí)新知。一、認(rèn)識單晶硅。根據(jù)表1信息，預(yù)測單晶硅的結(jié)構(gòu)。與金剛石類似嗎？請查資料完成表2的填空。金剛石單晶硅熔點/℃>35001410摩氏硬度106.5表2晶體類型雜化方式鍵長/pm鍵能/KJ.mol1鍵角金剛石單晶硅二、認(rèn)識二氧化硅【思考1】若在單晶硅SiSi鍵中插入氧原子變成SiO2，晶體結(jié)構(gòu)會是什么樣子呢？請畫出其結(jié)構(gòu)示意圖。【思考2】請運用價層電子對互斥理論，分析“O”雜化嗎？若雜化，按什么方式雜化？【資料】《無機化學(xué)》和《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》請回答：=1\*GB3①與金剛石類似的是什么石英？∠OSiO=?∠Si=2\*GB3②晶胞中有幾個SiO2？有封閉的環(huán)嗎？若有，有幾個Si原子有幾個O原子？=3\*GB3③最常見的是什么石英？晶體中有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)嗎？∠OSiO=?∠Si三、認(rèn)識低溫石英【閱讀】教材p8182文字和圖片。請試著搭建低溫石英晶體模型；用紙折疊出16個正四面體，用線將18號串成一長鏈，916號串成一長鏈。制作1個風(fēng)車,1個螺旋上升的風(fēng)車。（一）．結(jié)構(gòu)特點1.[SiO4]四面體雜化__________________________；鍵角____________________；______________________；N（Si）：N（O）=____________________;N（Si）：N（SiO）=______________________;2.手性=1\*GB3①什么是手性碳原子？若硅原子也連4個不同的原子或原子團，可稱為手性硅原子么？=2\*GB3②[SiO4]四面體