《從微觀結構看物質的多樣性》教學設計

《從微觀結構看物質的多樣性》教學設計一、教學目標1、知識目標理解同素異形現象和同素異形體的概念，能夠準確說出常見的同素異形體。掌握同分異構現象和同分異構體的概念，能識別簡單的同分異構體。了解晶體的類型，包括離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體的結構特點與性質差異。2、能力目標通過對同素異形體和同分異構體概念的學習，培養(yǎng)學生對比、歸納和分析問題的能力。讓學生觀察晶體結構模型，提高學生的空間想象能力和抽象思維能力。經過小組討論、案例分析等活動，鍛煉學生的合作學習能力和表達能力。3、情感態(tài)度與價值觀目標激發(fā)學生對微觀結構與物質多樣性的探索興趣，感受化學學科的奇妙之處。培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度，使學生認識到微觀結構對物質性質的重要影響。引導學生關注化學與生活、社會的聯系，增強學生保護環(huán)境、合理利用資源的意識。二、教學重難點1、教學重點同素異形現象、同素異形體、同分異構現象、同分異構體的概念。四種晶體類型的結構特點與性質關系。2、教學難點理解同分異構體的結構差異與性質差異的關系。從微觀結構角度解釋晶體的性質差異。三、學情分析1、已有知識基礎學生在之前的化學學習中已經對物質的組成、元素等概念有了一定的了解，知道物質是由元素組成的。也學習過一些簡單的物質結構知識，如原子結構等，這為理解同素異形現象和同分異構現象奠定了基礎。2、學習能力高中學生已經具備了一定的邏輯思維能力和抽象思維能力，但對于微觀結構的理解仍有一定難度，需要通過直觀的模型和實例來輔助學習。在學習過程中，學生能夠進行簡單的對比、歸納等操作，但對于復雜概念的深入理解還需要教師引導。3、興趣愛好這個年齡段的學生對新奇的事物充滿好奇心，對于化學實驗、化學現象以及與生活相關的化學知識比較感興趣?？梢酝ㄟ^引入生活中的化學案例、有趣的化學實驗等方式激發(fā)學生的學習興趣。4、學習風格部分學生屬于視覺型學習者，更傾向于通過觀看圖片、模型等直觀的方式學習；還有部分學生是聽覺型學習者，需要教師詳細的講解；而觸覺型學習者則希望能夠親自動手操作。在教學中應盡量采用多種教學方式以滿足不同學習風格的學生。四、教學方法講授法、討論法、模型演示法、探究法、實例分析法五、教學過程（一）導入新課同學們，我給你們講個我自己的經歷。有一次我去一個朋友家做客，看到他家有一個特別漂亮的水晶擺件。那水晶啊，亮晶晶的，在燈光下折射出各種顏色的光，可好看了。我朋友就跟我說這水晶可珍貴了，我就想啊，這水晶到底是什么結構呢？為什么它會有這么特殊的性質呢？然后我又看到他家有個石墨做的小擺件，黑黝黝的，滑溜溜的。我就好奇了，這石墨和水晶看起來完全不一樣啊，一個透明閃亮，一個黑乎乎的，它們的結構肯定也大不相同。這就讓我聯想到咱們今天要學習的內容——從微觀結構看物質的多樣性。（二）講授新課1、同素異形現象和同素異形體我先給大家展示一些圖片，這是氧氣和臭氧的圖片。你們看，氧氣是我們生活中離不開的氣體，而臭氧在高空能保護我們免受紫外線的傷害，但是臭氧如果在近地面濃度高了還會對我們的健康有危害呢。這氧氣和臭氧啊，它們都是由氧元素組成的，但是性質卻有很大的差別。這就是同素異形現象。像這樣由同一種元素形成的幾種性質不同的單質，就叫做同素異形體。再給大家看看碳元素的同素異形體。我拿了實物模型過來，這是石墨模型，大家可以傳著看看。石墨很軟，可以用來做鉛筆芯，它的層與層之間是可以滑動的。再看這個金剛石模型，金剛石可是自然界中最硬的物質，它可以用來切割玻璃等。還有這個足球烯（C??）的模型，它的形狀像個足球一樣，可有趣了。這三種物質都是由碳元素組成的，但是它們的結構和性質截然不同。那大家來討論一下，為什么同一種元素形成的單質會有這么大的差異呢？（學生分組討論）我看大家討論得差不多了，有小組代表來說說看。（學生發(fā)言后，教師總結）對，就是因為它們的微觀結構不同。同素異形體雖然元素相同，但是原子的排列方式不一樣，所以導致了它們性質的差異。我再給大家舉個生活中的例子。大家都知道木炭可以用來烤肉，這是利用了木炭的可燃性。而鉆石呢，誰會拿鉆石去烤肉呀，那多浪費啊，因為鉆石的用途是做裝飾品等，這就是因為它們的性質不同，而性質不同的根源就是它們微觀結構的差異。2、同分異構現象和同分異構體現在我給大家講個小故事。有個化學實驗室里，有兩個瓶子，里面裝著兩種無色透明的液體。這兩個瓶子上的標簽都掉了，兩個實驗員就開始研究這兩瓶液體到底是什么。他們做了很多化學實驗，發(fā)現這兩種液體的化學組成元素是一樣的，但是它們的性質卻有些不同。這是怎么回事呢？這就是同分異構現象。那我來給大家詳細說說。同分異構現象就是化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象。而這些具有相同分子式但結構不同的化合物就叫做同分異構體。我給大家舉個例子，正丁烷和異丁烷。它們的分子式都是C?H??。我在黑板上畫一下它們的結構簡式（畫出正丁烷和異丁烷的結構簡式）。你們看，正丁烷的分子結構是直鏈的，而異丁烷的分子結構有支鏈。這種結構上的差異就導致了它們的一些性質不同，比如沸點，正丁烷的沸點比異丁烷略高一些。再給大家一個例子，乙醇和二甲醚。它們的分子式都是C?H?O。乙醇大家都比較熟悉，能喝（當然是在合法的情況下），有特殊的氣味，能與水以任意比互溶。而二甲醚是一種氣體，主要用作制冷劑等。這就是同分異構體在性質上的差異，而這差異也是由結構不同造成的。那我現在讓大家分組，給每個小組一個分子式，讓大家嘗試寫出可能的同分異構體結構簡式。（學生分組活動，教師巡視指導）然后每個小組派代表來展示你們寫的結果，并且說說你們是怎么思考的。（學生展示與講解，教師評價與補充）3、晶體的類型我先拿一些晶體的實物給大家看看。這是氯化鈉晶體，也就是我們吃的鹽的主要成分。大家看它是立方體的形狀，顆粒比較小而且規(guī)則。再看這個冰的晶體，大家都見過冰吧，冰是透明的，有一定的形狀。還有這個金屬銅塊，它有金屬光澤，質地比較硬。這些晶體看起來不一樣，是因為它們屬于不同的晶體類型。首先我們來講離子晶體。以氯化鈉為例，我給大家展示氯化鈉的晶體結構模型（展示模型）。在氯化鈉晶體中，鈉離子和氯離子交替排列，它們之間存在著很強的離子鍵。這種離子鍵使得離子晶體具有較高的熔點和沸點，而且在熔融狀態(tài)或者水溶液中能夠導電。接下來是分子晶體。冰就是分子晶體。我在黑板上畫一下水分子的結構（畫出水分子結構）。在冰晶體中，水分子通過氫鍵結合在一起，形成了一定的空間結構。分子晶體的熔點和沸點相對較低，硬度也比較小。因為分子間的作用力比較弱。再看原子晶體。我們以金剛石為例。前面我們也看到金剛石的模型了，在金剛石中，碳原子之間通過共價鍵形成了正四面體的空間網狀結構。原子晶體的熔點和沸點非常高，硬度也很大，因為共價鍵是很強的化學鍵。最后是金屬晶體。就像我們看到的銅塊，金屬晶體是由金屬陽離子和自由電子構成的。金屬鍵把這些粒子結合在一起。金屬晶體有良好的導電性、導熱性和延展性等。我給大家做個小實驗，把銅絲彎曲一下，你們看它很容易就變形了，這就是金屬晶體的延展性。那大家來討論一下這四種晶體類型的結構特點和性質之間有什么聯系呢？（學生分組討論）討論完了，每個小組選個代表來說說你們的想法。（學生發(fā)言，教師總結與補充）（三）課堂小結1、讓學生回顧同素異形現象、同素異形體、同分異構現象、同分異構體的概念，讓學生舉例說明。2、讓學生總結四種晶體類型的結構特點、組成粒子和主要性質。3、提問學生幾個關于物質微觀結構與性質關系的問題，如：為什么同素異形體性質不同？同分異構體性質可能存在哪些差異？不同晶體類型性質差異的微觀原因是什么？（四）課堂練習1、給出一些物質，讓學生判斷哪些是同素異形體，哪些是同分異構體。例如：白磷和紅磷、正戊烷和新戊烷等。2、對于晶體類型，給出一些物質的性質描述，讓學生判斷該物質可能屬于哪種晶體類型。比如：某物質熔點低，硬度小，在水中不導電，可能是什么晶體類型？3、給出一些同分異構體的分子式，讓學生寫出它們的結構簡式。（五）作業(yè)布置1、讓學生回去查找資料，找出至少三種除了課堂上講過的同素異形體，并說明它們的性質差異與微觀結構的關系，寫一篇小報告。2、讓學生自己設計一個表格，對比四種晶體類型的結構特點、性質、典型實例等內容。3、思考如果同分異構體之間的性質差異消失了，對化學學科和我們的生活會有哪些影響，下節(jié)課分享自己的想法。六、教學資源1、同素異形體（氧氣和臭氧、碳的各種同素異形體）、晶體（氯化鈉、冰、銅塊）的實物或模型。2、展示分子結構、晶體結構的圖片或動畫。3、與同素異形體、同分異構體、晶體相關的生活實例和化學故事。七、教學評價1、形成性評價在課堂上，觀察學生的課堂表現，包括參與討論的積極性、回答問題的準確性、小組活動中的協作能力等。對于積極參與、表現優(yōu)秀的學生給予及時的表揚和鼓勵，對于存在問題的學生給予指導和幫助。根據課堂練習的完成情況，了解學生對知識的掌握程度。對于學生普遍存在的問題，在課堂上進行集中講解和糾正。2、終結性評價通過單元測試、期末考試等方式，全面考查學生對同素異形現象、同分異構現象、晶體類型等知識的掌握情況，以及運用這些知識解決實際問題的能力。八、教學反思在這堂課的教學過程中，通過結合自身經歷、生活實例、實物模型等多種方式，學生的學習興趣得到了較好的激發(fā)。在同素異形體和同分異構體概念講解中，學生通過對比、討論等活動，對概念的理解比