2014-2015高中化学 第3章 第1节 第2课时 晶体结构的最小重复单元-晶胞学案 鲁科版选修3

第2课时晶体结构的最小重复单元——晶胞学习目标1.知道晶胞的概念以及晶胞与晶体的关系。2.会用“切割法”确定晶胞中粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。晶体结构的最小重复单元——晶胞1．晶胞(1)概念：晶体中最小的____________单元。(2)形状：每个晶胞都是大小、形状完全相同的______________________。2．晶胞(或结构单元)中微粒数的计算——切割法(1)平行六面体形晶胞晶胞任意位置上的一个原子如被x个晶胞共有，那么切割后每个晶胞对这个原子分得的份额就是__________。①每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占________份额。②每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占________份额。③每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己面上(不含棱)的每个原子只占________份额。④晶胞内的原子不与其他晶胞共享。(2)非平行六面体形结构单元若结构单元不是长方体形，则粒子对结构单元的贡献视情况而定，与长方体形晶胞不同的是计算顶点以及侧棱上的微粒情况。以下图的三棱柱形结构单元为例，要12个三棱柱才能将一个顶点完全盖住，所以顶点为12个结构单元共用，相应的其侧棱被6个结构单元共用，上下边为4个结构单元共用，中间为一个结构单元独有：A：6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)B：3×eq\f(1,6)＋6×eq\f(1,4)＝2C：1×1＝1因此，A、B、C三种微粒的个数比为______________。1．下列有关晶胞的叙述，正确的是()A．晶胞的结构就是晶体的结构B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成2．晶体结构型式和晶胞匹配的是()A．A3型最密堆积——六方晶胞B．A2型密堆积——面心立方晶胞C．A1型最密堆积——体心立方晶胞D．NaCl型离子晶体——简单立方晶胞3．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有______个。(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的个数比是______________________________。练基础落实知识点一晶胞中所拥有的各种粒子的数目的计算1．对于A1型密堆积的描述错误的是()A．A1型密堆积晶体的晶胞也叫面心立方晶胞B．面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个原子C．平均每个面心立方晶胞中有14个原子D．平均每个面心立方晶胞中有4个原子2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为()A．1∶3∶1B．2∶3∶1C．2∶2∶1D．1∶3∶3知识点二根据晶胞结构确定化合物的化学式3．下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，其对应的化学式正确的是(图中：○—X，●—Y，⊗—Z)()A．X2YB．XY3C．XY3ZD．XYZ4.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12知识点三晶体空间结构的推断5．(1)水在不同的温度和压强条件下可以形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g·cm－3到约为水的一倍半。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中冰­Ⅶ的晶体结构为一个如下图所示的立方晶胞，每个水分子可与周围__________个水分子以氢键结合，晶体中，1mol水可形成________mol氢键。(2)已知下列元素的电负性数据：H为2.1，O为3.5，F为4.0。OF2与水的立体结构相似，但水分子的极性比OF2强得多，其原因有：①OF2中氧原子上有两对孤对电子，抵消了F—O键中共用电子对偏向F而产生的极性；②从电负性上看，__________________________________________________________________。练高考真题6．[2010·山东理综，32(4)]铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为________________，每个Ba2＋与__________个O2－配位。7．[2008·山东理综，32(4)]X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。X的元素符号是____________，与同一个N3－相连的X＋有______个。练综合拓展8．金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________。9．现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________，乙晶胞中a与b的个数比是________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。10．钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题：(1)钛有eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti两种原子，它们互称为______________。Ti元素基态原子的电子排布式为________________________。(2)如图是偏钛酸钡晶体的晶胞结构，可推知它的化学式为____________(用元素符号表示)。第2课时晶体结构的最小重复单元——晶胞双基落实1．(1)结构重复(2)平行六面体2．(1)eq\f(1,x)①eq\f(1,8)②eq\f(1,4)③eq\f(1,2)(2)1∶4∶2课堂练习1．D2．A[对应关系为A1型最密堆积——面心立方晶胞，A2型密堆积——体心立方晶胞，NaCl型离子晶体——六方晶胞。]3．(1)6(2)3∶1∶1课时作业1．C[如图为A1型密堆积晶体的晶胞，它为面心立方晶胞，面心和顶点上各有1个原子，故A、B均正确；平均每个面心立方晶胞中所拥有的原子个数为：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，故D正确。]2．A3.C4.A5．(1)42(2)氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差解析(1)观察图示的立方晶胞的中心水分子可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合；每2个水分子间形成的1个氢键，每个水分子只分得一半，故晶体中，1mol水可形成4mol×0.5＝2mol氢键。(2)根据题中所给出的元素的电负性数据：H为2.1，O为3.5，F为4.0，氧与氢的电负性差(1.4)大于氧与氟的电负性差(0.5)，因此，虽然OF2与水的立体结构相似，但水分子的极性比OF2强得多。6．BaPbO3127．Cu6解析X＋中所有电子正好充满K(2个)、L(8个)、M(18个)三个电子层，则其电子总数为28，X原子的核电荷数是29，X为铜元素；根据题给图示晶体结构，可以计算出晶胞中的小球数和大球数，小球数为12×eq\f(1,4)＝3，大球数为8×eq\f(1,8)＝1，结合化学式Cu3N可判断大球为N3－，位于小立方体的顶点上，与同一个N3－相连的Cu＋有6个(上、下、左、右、前、后)。8．1∶29．4∶31∶144解析处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为4个立方体共有，位于立方体面的微粒为2个立方体共有，所以x∶y＝1∶6×eq\f(1,8)＝4∶3；a∶b＝1∶8×eq\f(1,8)＝1∶1；丙晶胞中c离子为12×eq\f(1,4