2023学年新教材高中化学晶体结构与性质第1节物质的聚集状态与晶体的常识教案必修

--10-2023_2023发展目标体系构建发展目标体系构建知道物质的聚拢状态随构成物质的粒子种类、粒子间相互作用、粒子聚拢程度的不同而有所不同。能从微观角度理解晶体的构造特征，并能结合晶体的特点推断晶体与非晶体。能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象，形成分析晶胞构造的思维模型(均摊法)，能依据晶胞的构造确定粒子个数及化学式。一、物质的聚拢状态物质三态间的相互转化物质的聚拢状态物质的聚拢状态除了气态、液态、固态外，还有更多的聚拢状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。二、晶体与非晶体晶体与非晶体的本质差异自范性自范性微观构造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晶体的特点(1)自范性：①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。②形成条件：晶体生长的速率适当。③本质缘由：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。(2)各向异性：很多物理性质常常会表现出各向异性。晶体有固定的熔点。外形和内部质点排列的高度有序性。3．获得晶体的途径熔融态物质凝固。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。三、晶胞1．概念：晶胞是描述晶体构造的根本单元。2．构造：常规的晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置而成。(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置”：全部晶胞都是平行排列的，取向一样。全部晶胞的外形及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全一样的。3．晶胞中粒子数目的计算平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。8421 1828×＋6×＝4。82几种晶胞中原子数目确实定。结合以下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。晶胞是否全是平行六面体？由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图晶胞是否全是平行六面体？由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？[提示]不肯定，如有的晶胞呈六棱柱形。由晶胞构成的晶体，其化学式不表示一个分子中原子的数目，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。四、晶体构造的测定测定晶体构造最常用的仪器是X射线衍射仪。在XX的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。1．推断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)(1)晶胞是晶体的最小重复单元。(√)(2)不同的晶体中晶胞的大小和外形都一样。(3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。(4)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。(√)2．以下关于晶体的表达不正确的选项是( )

(×)(×)有规章的几何外形C．有对称性D[晶体具有固定的熔点。]

具有各向异性D．没有固定熔点以下物质中，属于晶体的是 (填序号)。橡胶B．玻璃C．食盐D．水晶E．塑料F．胆矾G．陶瓷探究晶体与非晶体的差异CDF[固体有晶体和非晶体之分。晶体是内部粒子(原子、离子或分子)在空间按肯定规律做周期性重复排列构成的固体物质，食盐、冰、水晶、大局部矿石等都是晶体；非晶体是探究晶体与非晶体的差异如图是某固体的微观构造示意图区分晶体与非晶体的最牢靠的科学方法是什么？试依据示意图推断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。提示：X射线衍射试验。依据构造图可知，Ⅰ中粒子呈周期性有序排列，为晶体；Ⅱ中粒子排列不规章为非晶体。将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化，各有什么现象发生？该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质？鉴别间接方法看是否具有固定的熔点或依据某些物理性质的各向异性方法科学方法对固体进展X－射线衍射试验举例鉴别间接方法看是否具有固定的熔点或依据某些物理性质的各向异性方法科学方法对固体进展X－射线衍射试验举例NaCl、ISiONa22玻璃、橡胶等1．晶体与非晶体的比较晶体非晶体微观构造特征粒子周期性有序排列粒子排列相对无序自范性有无性质熔点固定不固定特征各向异性有无2.晶体呈现自范性的条件晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规章外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。以下有关晶体和非晶体的说法中正确的选项是( )A．具有规章几何外形的固体均为晶体B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性C．晶体研碎后即变为非晶体D．将玻璃加工成规章的固体即变成晶体B[晶体的规章几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规章的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体，因此，A、D项错误。晶体是由晶胞通过无隙并置形成的，构成晶体的粒子在三维空间呈现周期性的有序排列，因此，晶体研碎成小的颗粒仍旧是晶体，CB以下关于晶体的说法正确的选项是( )A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体B．假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品C．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点D．蓝宝石在不同方向上的硬度肯定一样BACuSO溶液降温可析出胆矾，胆矾属于晶体。选项B，宝石的硬度较4C，非晶体没有固定熔点。选项D，晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有些差异。]关于晶体与非晶体的生疏误区同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO和非晶体SiO。2 2有着规章几何外形或者美观、对称外形的固体，不肯定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规章的几何外形，也可以具有美观对称的外观。具有固定组成的物质也不肯定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。晶胞的计算晶体不肯定都有规章的几何外形，如玛瑙。晶胞的计算XA中心)。甲晶体中XY1 N N 6提示：甲晶体中，体心X1，顶角Y6×，所以(X)∶(Y)＝1∶＝4∶3。8 8乙晶体中AB1 N N提示：乙晶体中，体心A1，顶角B8×＝1，所以8

(A)∶

(B)＝1∶1。丙晶体中每个晶胞包含有CD1 1 1提示：丙晶体中，C12×＋1＝4，D8×＋6×＝4。4 8 2假设晶胞是六棱柱，那么顶点上的一个粒子被几个六棱柱共用？提示：6均摊法确定晶胞中粒子的个数n 1均摊法：假设某个粒子为个晶胞所共有，则该粒子的n属于这个晶胞。长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算：六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：位于顶角有1/6属于该晶胞―→位于顶角有1/6属于该晶胞位于棱上有1/3属于该晶胞―→位于棱上有1/3属于该晶胞位于面上有1/2属于该晶胞―→位于面上有1/2属于该晶胞完全属于该晶胞位于内部―→完全属于该晶胞位于内部1 1如下图，六方晶胞中所含粒子数目为12×＋3＋2×＝6。6 2[特别提示]非长方体和六方晶胞中粒子数目计算时视具体状况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，每个碳原子被三个六边形共用，每个碳原子对六边形的奉献为1/3。晶体密度的计算nMρ＝0(n：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，N：3N0 AA阿伏加德罗常数。CsClCsClCs＋的核间距cm，N为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用Mg·mol－1表示，则AaCsCl晶体的密度为＝ g·cm。ρMaN－33某晶体的局部构造为正三棱柱(如下图)，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )A．3∶9∶4C．2∶9∶4

B．1∶4∶2D．3∶8∶4B121 1A6×＝41221 16B6×＋3×＝2；该结4 61构中包含C1，由此可见A、B、C三种粒子的数目之比为∶2∶1＝1∶4∶2。]24．(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞构造如下图，该氯化物的化学式是 。利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞构造示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为 ，该功能陶瓷的化学式为 。某晶体构造模型如下图该晶体的化学式是 ，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子四周距离最近的O原子数目分别为 个、 个。有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子如下图顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为 (填字母)。A．TiC1413C．TiC144

B．TiCD．TiC431 1[解析] (1)晶胞中灰球代表的粒子数4个，白球代表的粒子数的6×＋8×＝4个，2 8所以化学式为CuCl。1每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×＋1＝2181＋4×＝2，NB2；NB，所以该陶瓷的4化学式为BN。1 1O：6×＝3Co：8×＝1Ti：1个，故化学式为CoTiO2 8 3Ti原子位于晶胞的中心，其四周距离最近的O6O6；CoO原子位于晶胞的面心，所以Co最近的O12由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14Ti13CA[答案] (1)CuCl(2)2BN(3)CoTiO[规律方法](1)[规律方法](1)依据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。(2)M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如下图，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关系，所以由气态团簇分子构造图可知，其分子式可由示意图查原子个数来确定，M14，N13个，即分子式为MN。1413

612 (4)A一般玻璃和水晶的根本区分在于( )A．外形不一样一般玻璃的根本构成粒子无规律性地排列，水晶的根本构成粒子呈周期性有序排列C．水晶有固定的熔点，一般玻璃无固定的熔点D．水晶可用于能量转换，一般玻璃不能用于能量转换B[一般玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区分在于内部粒子是否呈周期性有序排列，B以下关于晶体性质的表达中，不正确的选项是( )A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规章的多面体几何外形B．晶体的各向异性和对称性是冲突的C．晶体的对称性是微观粒子按肯定规律做周期性有序排列的必定结果D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性B[晶体在不同方向上粒子的排列状况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按肯定规律做周期性有序排列，两者没有冲突，故B以下过程得到的固体不是晶体的是( A．将NaCl饱和溶液降温，所得到的固体气态HO2熔融的KNO冷却后所得到的固体3将液态的玻璃冷却后所得到的固体D[得到晶体的三个途径是：①溶质从溶液中析出，②气态物质凝华，③熔融态物质的凝固。A选项符合①，B选项符合②，C选项符合③。由于玻璃原来就属于非晶体，熔融后再冷却所得固体仍为非晶体。]以下有关晶胞的表达中正确的选项是( )A．晶胞的构造是晶体的构造B．不同的晶体中，晶胞的大小和外形都一样C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D．晶胞的组成就可推知晶体的组成DA中，晶胞的大小和外形不肯定一样，B选项错误；晶体中的大局部粒子被假设干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“