2024高中化学第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识教案新人教版选修3

PAGE7-第一节晶体的常识[明确学习目标]1.了解晶体的初步学问，知道晶体与非晶体的结构与性质上的差异。2.驾驭晶胞的概念以及晶胞中粒子个数的计算方法。学生自主学习一、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的本质差异2．获得晶体的途径3．晶体的特性二、晶胞1．概念：描述晶体结构的eq\o(□,\s\up3(01))基本单元。2．结构：晶胞一般都是eq\o(□,\s\up3(02))平行六面体，整块晶体是由多数晶胞“eq\o(□,\s\up3(03))无隙并置”而成。(1)无隙：相邻晶胞之间没有eq\o(□,\s\up3(04))任何间隙。(2)并置：全部晶胞都是平行排列的，取向相同。3．金属铜的晶胞结构在铜的晶胞结构中，铜原子不全属于该晶胞，按均摊原则，金属铜的一个晶胞的原子数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。1．晶体有规则的几何外形，那么有规则的几何外形的固体都是晶体吗？提示：由于晶体中的微粒在三维空间里呈周期性有序排列，因而晶体有规则的几何外形，而某些固体物质本身没有规则的几何外形，但是可以加工出规则的几何外形，因此，不能单从外观上推断固体物质是否为晶体。2．晶胞是否全是平行六面体？提示：不是。习惯采纳的晶胞是平行六面体，但晶胞还有其他的形态，如有的晶胞呈六棱柱形。3．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：不是。只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。课堂互动探究一、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的结构特征和性质特征2．区分晶体和非晶体的方法(1)干脆测定固体物质有无固定的熔点。(2)看固体的物理性质是否表现出各向异性。(3)最牢靠的方法是对固体进行X­射线衍射试验。[即时练]1．下列物质中属于晶体的是()A．橡胶 B．玻璃C．食盐 D．塑料答案C解析固体有晶体和非晶体之分，晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按肯定规律呈周期性有序排列构成的具有规则几何外形的固体，如食盐等都是晶体；非晶体中内部粒子的排列则相对无序，如玻璃、橡胶、塑料等都是非晶体。2．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是()A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中渐渐变为完备的立方体晶块C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性D．由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性答案B解析晶体的自范性指的是在相宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质。A选项所述过程不行能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D选项中玻璃属于非晶体；氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的缘由是晶体的自范性，故B选项正确。规律方法晶体的自范性是一个自发过程，但实现该过程须要肯定的条件。二、晶胞1．晶胞中粒子数的计算方法——“均摊法”如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有eq\f(1,n)属于这个晶胞。立方晶胞中粒子数的计算方法如下：2．运用“均摊法”计算晶胞中的粒子个数时，要留意晶胞的形态，视详细状况而定。如石墨晶胞中每一层内碳原子排成正六边形，每个碳原子被3个正六边形所共有，其eq\f(1,3)属于该正六边形，则每个正六边形含有的碳原子数为eq\f(1,3)×6＝2。3．晶胞是晶体结构中的最小重复单元，但不肯定是最小单元。例如，氯化钠的晶胞由8个较小的立方体组成。[即时练]3．下列有关晶胞的叙述中正确的是()A．晶胞的结构是晶体的结构B．不同的晶体中，晶胞的大小和形态都相同C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成答案D解析由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形态完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形态不肯定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D选项正确。4．如图所示的甲、乙、丙三种晶体：试写出：(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为________。(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是________。(3)丙晶体中每个D四周结合E的个数是________个。答案(1)X2Y(2)1∶3∶1(3)8解析晶胞随意位置上的一个粒子假如被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是eq\f(1,n)。顶点粒子在立方体中实占eq\f(1,8)，立方风光 上粒子实占eq\f(1,2)，立方体棱边上粒子实占eq\f(1,4)，立方体内部粒子完全归晶胞全部。甲中X位于立方体体心，为1，Y位于立方体顶点，实际占有eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)个；X∶Y＝1∶eq\f(1,2)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。乙中A占有eq\f(1,8)×8＝1，B占有eq\f(1,2)×6＝3，C占有1个，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1，丙中D四周的E的个数与E四周D的个数相同，E四周有8个D，所以D四周有8个E。本课归纳总结学习效果检测1．不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是()A．石墨和金刚石是同素异形体B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔点为3625℃D．在石墨的X­射线衍射图谱上有明锐的谱线答案A解析原子在三维空间里呈有序排列(B项)、有自范性、有固定的熔点(C项)、物理性质上体现各向异性、X­射线衍射图谱上有分明的斑点或明锐的谱线(D项)等特征，都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如无定形碳也是金刚石、石墨的同素异形体，却属于非晶体。2．下列关于晶体的说法正确的是()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相同答案B解析A项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体。B项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以依据有无刻痕来鉴别。C选项，非晶体没有固定的熔点。D项，由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异。3．一种Al­Fe合金的晶胞如图所示，则该合金的化学式为()A．Fe2Al B．FeAlC．Fe3Al2 D．Fe2Al3答案A解析立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq\f(1,8)；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq\f(1,2)；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq\f(1,4)；体心还有一个铁原子，故铁原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,4)＋1＝8；铝原子都在晶胞内部，共4个，所以铁、铝原子个数比为2∶1，化学式为Fe2Al。4．在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示。试回答：(1)在该晶体中，每个钛离子四周与它最近且距离相等的钛离子有________个。(2)在该晶体中，氧、钙、钛的粒子个数比是________。答案(1)6(2)3∶1∶1解析由图看出，在每个钛离子的同层