第三章第一节物质的聚集状态与晶体的常识讲义下学期高二化学人教版选择性必修2

第一节物质的聚集状态与晶体的常识[核心素养发展目标]1.认识物质的聚集状态。2.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体和非晶体。3.能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象，形成分析晶胞结构的思维模型，利用思维模型，根据晶胞结构确定微粒个数和化学式。4.了解晶体结构的测定方法。一、晶体与非晶体1．晶体（1）概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。（2）分类：根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为离子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体2．非晶体（1）概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。（2）常见的晶体和非晶体晶体：食盐、冰、铁、铜等。非晶体：玻璃、橡胶等。晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距离就重复出现的排列，粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形。3．晶体的特点（1）自范性①定义：晶体能自发呈现多面体外形的性质。②形成条件：晶体生长的速率适当，如果凝固速率过快，常得到粉末或没有规则几何外形的块状物。③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列（晶体内部粒子排列的有序性）。(2)各向异性同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如硬度、导热性、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。非晶体则不具有物理性质各向异性的特点(3)熔点：晶体的熔点固定，非晶体没有固定的熔点。常利用固体是否有固定的熔点间接确定某固体是否属于晶体。(4)外形和内部质点的高度有序性(5)晶体能使X射线产生的衍射晶体物质能使X射线产生衍射，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。4.获得晶体的三条途径(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。二、晶体结构的测定1．常用仪器：X射线衍射仪。2．测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。3．作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息。1．通过X射线衍射图通常能获取晶体结构的哪些信息？提示从衍射图形获得晶体结构的信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。三、晶胞结构的计算1．晶胞（1）概念：描述晶体结构的基本单元。2．晶胞与晶体的关系常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。(1)“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。【深度思考】1、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？不表示，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。2、六面体晶胞有几套平行棱？有几套平行面？晶胞有3套平行棱，有3套平行面3、判断下列六面体是否是晶胞？提示A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。3．晶胞中粒子数目的计算(1)铜晶胞①位于顶角上的铜原子为8个晶胞共用。②位于面心上的铜原子为2个晶胞共用。因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)NaCl晶胞①Cl－位于顶角和面心，共有4个。②Na＋位于棱上和体心，共有4个。(1)晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。(2)均摊法确定晶胞中粒子的个数若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有eq\f(1,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对晶胞的贡献1．下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？(1)钠________个；(2)锌________个；(3)碘________个；(4)金刚石________个。答案(1)2(2)2(3)8(4)82．下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中：○—X，●—Y，—Z。其中对应的化学式不正确的是()答案B解析A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B项中X、Y的个数比为1∶(8×eq\f(1,8))＝1∶1，化学式为XY，错误；C项中X的数目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的数目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化学式为X3Y，正确；D项中X的数目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的数目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于体心，数目为1，化学式为XY3Z，正确。3．科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。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，则它的化学式是()A．TiCB．Ti6C7C．Ti14C13D．Ti13C14答案C解析如果利用“均摊法”来计算，就会得出：钛原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4