高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1晶體的常識教學(xué)案高二化學(xué)教學(xué)案2

【第一節(jié)晶體的知識】之小船創(chuàng)作學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識晶體的特色。2.認(rèn)識晶體與非晶體的差別。3.掌握晶胞的觀點(diǎn)，能運(yùn)用“均派法”計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)量。[

知識回首

]1．常有的物質(zhì)齊集狀態(tài)有哪些？答：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。2．依占有無固定熔點(diǎn)，固體怎么區(qū)分？答：分為晶體和非晶體。[

重點(diǎn)梳理

]1．晶體與非晶體(1)晶體觀點(diǎn)擁有規(guī)則的幾何外形的固體，叫晶體。如：

NaCl

晶體，I2晶體；不擁有規(guī)則的幾何外形的固體，

叫非晶體

(

又稱玻璃體

)

。獲取晶體的三條門路①熔融態(tài)物質(zhì)凝結(jié)。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝結(jié)(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。晶體的特色①自范性a．定義：在適合的條件下，晶體能夠自覺地體現(xiàn)規(guī)則的多面體外形，這稱為晶體的自范性。非晶態(tài)物質(zhì)沒有這個(gè)特征。b．形成條件：晶體生長的速率適合。．實(shí)質(zhì)原由：晶體中粒子在微觀空間里體現(xiàn)周期性的有序擺列。②晶體在不一樣的方向上表現(xiàn)出不一樣的物理性質(zhì)即各向異性。③晶體的熔點(diǎn)固定。④外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的高度有序性。⑤晶體的外形和內(nèi)部構(gòu)造都擁有獨(dú)有的對稱性。區(qū)分晶體和非晶體最靠譜的科學(xué)方法：對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。2．晶胞觀點(diǎn)晶胞是晶體中最小的構(gòu)造重復(fù)單元。構(gòu)造晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無數(shù)晶胞“無隙并置”而成。①無隙：相鄰晶胞之間無任何空隙。②并置：全部晶胞都是平行擺列的，取向同樣。③全部晶胞的形狀及內(nèi)部的原子種類及幾何擺列是完整同樣的。知識點(diǎn)一晶體與非晶體1．晶體和非晶體在構(gòu)造上的差別，致使它們在性質(zhì)上有所不一樣。經(jīng)過固體的某些性質(zhì)，能夠判斷某一固體是晶體仍是非晶體。兩者的差別見下表：固體晶體非晶體性質(zhì)自范性(實(shí)質(zhì)差別)有無能否均一均一不均一固定熔沸點(diǎn)有無某些物理性質(zhì)有無的各向異性可否發(fā)生X-射線衍射不可以能(最科學(xué)的區(qū)分方法)(能發(fā)生散射)NaCl晶體、I2晶體、SiO2晶體、舉例Na晶體等玻璃、橡膠等晶體和非晶體的鑒識當(dāng)不易從外形上判斷一種固體能否是晶體時(shí)，可利用晶體擁有固定的熔點(diǎn)這一特征來進(jìn)行判斷。自然，最靠譜的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)加以區(qū)分。比如，將單調(diào)波長的X－射線分別經(jīng)過晶體SiO2和非晶體SiO2時(shí)，晶體SiO2能使X－射線產(chǎn)生衍射，而非晶體SiO2沒有周期性構(gòu)造，不可以使X－射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。非晶態(tài)二氧化硅與晶態(tài)二氧化硅X－衍射圖譜對照方以下圖所示。[問題研究]1．區(qū)分晶體與非晶體的最靠譜的方法是什么？[答案]區(qū)分晶體和非晶體最靠譜的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。2．在室溫下，將一塊不規(guī)則的CuSO4·5H2O固體，放入飽和CuSO4溶液中，經(jīng)過一段時(shí)間后會發(fā)生什么變化？為什么？[

答案

]

CuSO4·5H2O

固領(lǐng)會變?yōu)橐?guī)則的立方體。因?yàn)镃uSO4·5H2O溶解和結(jié)晶是可逆過程。依據(jù)晶體的自范性可知，在溶解和結(jié)晶的過程中，離子會自覺地規(guī)則擺列，形成規(guī)則的立方體。1.(1)晶體擁有自范性的實(shí)質(zhì)原由是：晶體中粒子在微觀空間里體現(xiàn)周期性的有序擺列。固體不必定是晶體，如玻璃、橡膠等都是非晶體(又稱玻璃體)，不屬于晶體。2．晶體與非晶體的實(shí)質(zhì)差別在于組成固體的粒子在微觀空間里能否體現(xiàn)周期性的有序擺列，有無固定熔點(diǎn)不過其構(gòu)造的外在性質(zhì)表現(xiàn)。察看教科書中P62玻璃的構(gòu)造表示圖可知，組成玻璃的粒子無周期性的擺列，即擺列是無序的，所以玻璃是非晶體。晶體有規(guī)則的幾何外形，但有規(guī)則幾何外形的不必定是晶體。如玻璃、塑料等有關(guān)制品。同一物質(zhì)有時(shí)是晶體，有時(shí)也是非晶體。如晶體SiO2和非晶體SiO2。1．以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是()A．擁有規(guī)則幾何外形的固體必定是晶體B．晶體與非晶體的根本差別在于能否擁有規(guī)則的幾何外形C．擁有各向異性的固體必定是晶體D．晶體、非晶體均擁有固定的熔點(diǎn)[分析]晶體與非晶體的根本差別在于其內(nèi)部微粒在空間能否按必定規(guī)律做周期性重復(fù)擺列，B項(xiàng)錯誤；晶體所擁有的規(guī)則幾何外形、各向異性是其內(nèi)部微粒規(guī)律性擺列的外面反應(yīng)。有些人工加工而成的固體也擁有規(guī)則的幾何外形，但擁有各向異性的固體必定是晶體，A項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)正確；晶體擁有固定的熔點(diǎn)而非晶體不擁有固定的熔點(diǎn)，D項(xiàng)錯誤。應(yīng)選C。[答案]C2．以下物質(zhì)中，屬于晶體的是________，擁有固定的熔點(diǎn)的是________。A．橡膠B．玻璃C．食鹽D．水晶E．塑料F．膽礬G．陶瓷[分析]固體有晶體和非晶體之分，晶體是內(nèi)部粒子(原子、離子或分子)在空間按必定規(guī)律做周期性重復(fù)擺列構(gòu)成的固體物質(zhì)，如食鹽、冰、金屬、水晶等都是晶體；非晶體是內(nèi)部原子或分子的擺列體現(xiàn)凌亂無章的散布狀態(tài)的固體物質(zhì)，如玻璃、橡膠等都是非晶體。晶體有固定的熔沸點(diǎn)，非晶體無固定的熔沸點(diǎn)，據(jù)此可作出選擇。[答案]CDFCDF構(gòu)造決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。性質(zhì)和用途的差別不是晶體和非晶體的實(shí)質(zhì)差別。知識點(diǎn)二晶胞1．晶胞晶胞是組成宏觀晶體的基石，也是連結(jié)宏觀晶體與微觀原子之間的橋梁。晶胞是晶體微觀構(gòu)造的基本單元，要研究晶體，一定先認(rèn)識晶胞。在察看晶胞圖時(shí)，牢記晶胞不過晶體微觀空間里的一個(gè)基本單元，在它的上、下、左、右、前、后“無隙并置”地?cái)[列著無數(shù)晶胞，并且全部晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)以及幾何擺列都是完整同樣的。2．均派法均派法：指每個(gè)晶胞均勻擁有的粒子數(shù)量。1如某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子有n屬于這個(gè)晶胞。中學(xué)中常有的晶胞為立方晶胞，原子在立方晶胞的極點(diǎn)、棱、面上以及晶胞內(nèi)時(shí)，一個(gè)晶胞均勻占有的原子以以下圖所示。立方晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法以下：以下圖的NaCl晶胞中，Na＋占有立方體的體心和12條棱的中心，Cl－占有立方體的極點(diǎn)和面心，則Na＋在晶胞中1－的數(shù)量為：12×＋1×1＝4(個(gè))，Cl在晶胞中的數(shù)量為：118×8＋6×2＝4(個(gè))。所以，在NaCl晶胞中Na＋個(gè)數(shù)與Cl－個(gè)數(shù)比為1∶1，故NaCl晶體的化學(xué)式為NaCl。非長方體(正方體)晶胞中粒子視詳細(xì)狀況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其極點(diǎn)(1個(gè)碳原子)1被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占3。六棱柱晶胞①處于極點(diǎn)的微粒，同時(shí)為6個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有該微粒的1/6；②處于側(cè)棱上的微粒，同時(shí)為3個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有該微粒的1/3；③處于底棱上的微粒，同時(shí)為4個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有該微粒的1/4；④處于面上的微粒，同時(shí)為2個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有該微粒的1/2；⑤處于晶胞內(nèi)部的微粒，則完整屬于該晶胞。[問題研究]1．晶胞能否全部是平行六面體？[答案]不必定，若有的晶胞呈六棱柱形。2．晶胞是晶體的最小重復(fù)單位，也是物質(zhì)最基本的構(gòu)成微粒嗎？[答案]不是，物質(zhì)最基本的組成微粒能夠當(dāng)作原子、分子、離子或原子團(tuán)。不一樣晶胞中所含微粒的種類、個(gè)數(shù)不一樣。并且依據(jù)粒子種類和作使勁種類，把晶體分為：分子晶體、原子晶體、金屬晶體、離子晶體四類。晶胞不過晶體微觀構(gòu)造里的一個(gè)基本單元，在它的上、下、左、右、前、后無隙并置地?cái)[列著無數(shù)晶胞，所以，確立晶胞中的粒子數(shù)量，一定考慮晶胞中的粒子是幾個(gè)晶胞共有的，有幾分之一屬于這個(gè)晶胞。如1個(gè)Cu晶胞中含有

4個(gè)Cu原子，

1個(gè)

NaCl

晶胞中含有

4個(gè)

Na＋、4

個(gè)

Cl－，1

個(gè)CsCl

晶胞中含有

1個(gè)

Cs＋、1

個(gè)

Cl－。切不行簡單而錯誤地以為一個(gè)銅晶胞中含有

14個(gè)銅原子、

1個(gè)

NaCl

晶胞中有

14個(gè)Na＋(或Cl－)和13個(gè)Cl－(或Na＋)、1個(gè)CsCl晶胞中共有8個(gè)Cs＋(或Cl－)和1個(gè)Cl－(Cs＋)。晶體的晶胞不必定不過一個(gè)小立方體。比如食鹽晶體的晶胞是由8個(gè)小立方體組成的大立方體。晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算，要正確剖析晶胞中隨意地點(diǎn)上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共用。關(guān)于獨(dú)立原子組成的分子則不可以用均派法。如由金屬原子M和非金屬原子N組成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，以下圖，頂角和面上的原子是M原子，棱中心和體心的原子是N原子，因?yàn)镸、N原子其實(shí)不存在共用關(guān)系，所以由氣態(tài)團(tuán)簇分子結(jié)構(gòu)圖可知，其分子式可由表示圖查原子個(gè)數(shù)來確立，M原子共

14個(gè)，N原子

13個(gè)，即分子式為

M14N13。1．現(xiàn)有甲、乙、丙(如圖)三種晶體的晶胞(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個(gè)數(shù)比是________，乙中a與b的個(gè)數(shù)比是________，一個(gè)丙晶胞中能夠均派到________個(gè)c離子，________個(gè)d離子。1[分析]據(jù)均派法例律：甲中體心的x為1，極點(diǎn)y為86×6，所以x∶y＝1∶8＝4∶3。同理可算出乙中a、b個(gè)數(shù)比為1∶1；一個(gè)丙晶胞能夠均派到4個(gè)c離子，4個(gè)d離子。[答案]4∶31∶1442．元素X的某價(jià)態(tài)離子Xn＋中全部電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，它與N3－形成的晶體構(gòu)造以下圖。該晶體的陽離子與陰離子個(gè)數(shù)比為________。該晶體中Xn＋離子中n＝________。(3)X元素的原子序數(shù)是________。晶體中每個(gè)N3－被________個(gè)等距離的Xn＋離子包圍。n＋1[分析](1)X位于晶胞的棱上，其數(shù)量為12×4＝33－1個(gè)，N位于晶胞的頂角，其數(shù)量為8×8＝1個(gè)，故其個(gè)數(shù)比為31；由晶體的化學(xué)式X3N知X所帶電荷為1；因?yàn)镵、L、M三個(gè)電子層充滿，故為2、8、18，所以X的原子序數(shù)是29；(4)N3－位于晶胞頂角，故其被6個(gè)Xn＋在上、下、左、右、前、后包圍。[答案](1)3∶1(2)1(3)29(4)6確立晶胞中的粒子數(shù)量時(shí)，第一要看給出的圖形能否為晶體的晶胞，假如晶體的晶胞，再剖析某個(gè)粒子為幾個(gè)晶胞共有；若不是晶體的晶胞，則按實(shí)質(zhì)構(gòu)造找出相應(yīng)的粒子的數(shù)量。[知識脈絡(luò)][核心重點(diǎn)]1．晶體擁有自范性、各向異性和固定的熔點(diǎn)。2．晶胞都是平行六面體，相鄰晶胞之間沒有縫隙，全部晶胞平行擺列，取向同樣。3．立方晶胞極點(diǎn)上的粒子為8個(gè)晶胞共有，面上的粒子為2個(gè)晶胞共有，棱上的粒子為4個(gè)晶胞共有。1．以下物質(zhì)都是固體，此中不是晶體的是()①橡膠②水晶③冰④干冰⑤冰醋酸⑥白臘⑦玻璃A．①⑥⑦B．①②⑦C．②④⑤⑦D．①③⑥⑦[分析]橡膠、白臘、玻璃都是混淆物，不是晶體；水晶(SiO2)、冰、干冰、冰醋酸都是晶體。[答案]A2．近來發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體居然也擁有超導(dǎo)性?；谶@三種元素都是常有元素，進(jìn)而惹起寬泛關(guān)注。該新式超導(dǎo)資料的一個(gè)晶胞(碳原子用?表示，鎳原子用○表示，鎂原子用●表示)以下圖。則該晶體的化學(xué)式是()A．Mg2CNi3B．MgC2NiC．MgCNi2D．MgCNi31[分析]該晶體的構(gòu)造單元中含Mg原子個(gè)數(shù)：8×8＝1；1含Ni原子個(gè)數(shù)：6×2＝3；含C原子個(gè)數(shù)：1。[答案]D3．氫是重要而干凈的能源。要利用氫氣作為能源，必須解決好安全有效地儲藏氫氣的問題?；瘜W(xué)家研究出利用合金儲藏氫氣的方法，此中鑭(La)鎳(Ni)合金是一種儲氫材料，這類合金的晶體構(gòu)造已經(jīng)測定，其基本構(gòu)造單元如圖所示，則該合金的化學(xué)式可表示為()A．LaNi5B．LaNiC．La4Ni24D．La7Ni12[分析]依據(jù)題圖物質(zhì)的構(gòu)造知La原子的數(shù)量為：1111(12×3＋2)×2＝3，而Ni原子的數(shù)量為：12×2＋6＋6×2＝15，所以La與Ni的原子個(gè)數(shù)比為3∶15＝1∶5。[答案]A4．某晶胞構(gòu)造以下圖，X