2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章第1節(jié)晶體的常識(shí)教案新人教版選修3

PAGE6-第一節(jié)晶體的常識(shí)目標(biāo)與素養(yǎng)：1.相識(shí)晶體和非晶體的本質(zhì)差異，了解晶體的特征、獲得途徑和性質(zhì)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解晶胞的概念、微觀計(jì)算。(微觀探析與模型認(rèn)知)一、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有原子排列相對(duì)無序2.晶體的特點(diǎn)(1)自范性(2)各向異性：某些物理性質(zhì)經(jīng)常會(huì)表現(xiàn)出各向異性。如晶體的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。(3)晶體有固定的熔點(diǎn)。(4)外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性。3．獲得晶體的三條途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)干脆凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。4．晶體與非晶體的測(cè)定方法測(cè)定方法測(cè)熔點(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)牢靠方法對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射試驗(yàn)微點(diǎn)撥：①晶體的各向異性反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的有序性，非晶體不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)。②晶體形成條件是晶體生長(zhǎng)速率適當(dāng)，凝固不能過快。二、晶胞1．概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．結(jié)構(gòu)晶胞一般都是平行六面體，晶體是由多數(shù)晶胞“無隙并置”而成。(1)無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(2)并置：全部晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)全部晶胞的形態(tài)及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。3．長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法——均攤法已知銅晶胞如圖所示。則該銅晶胞含有的Cu原子個(gè)數(shù)為________(寫出計(jì)算式)。[答案]8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝41．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)有規(guī)則外形的固體均為晶體()(2)晶體的微觀結(jié)構(gòu)是原子在三維空間呈周期性有序排列()(3)晶體的自范性是晶體能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形()(4)冷卻熱的飽和CuSO4溶液可得到晶體()[答案](1)×(2)√(3)√(4)√2．下列關(guān)于晶體的敘述不正確的是()A．有規(guī)則的幾何外形B．具有各向異性C．有對(duì)稱性D．沒有固定熔點(diǎn)[答案]D3.已知某晶胞中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示，則該晶胞中A、B、C的原子個(gè)數(shù)比為________。[答案]1∶2∶1晶體的推斷1.晶體與非晶體的區(qū)分固體外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔點(diǎn)晶體具有規(guī)則的幾何外形原子在三維空間里呈周期性有序排列有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則的幾何外形原子排列相對(duì)無序沒有各向同性不固定本質(zhì)區(qū)分微觀原子在三維空間里是否呈現(xiàn)周期性有序排列2.關(guān)于晶體與非晶體的的理解(1)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不肯定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對(duì)稱的外觀。(3)具有固定組成的物質(zhì)也不肯定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。(4)晶體不肯定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。1．下列關(guān)于晶體的性質(zhì)敘述中，不正確的是()A．晶體的自范性指的是在相宜條件下晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉規(guī)則的多面體幾何外形B．晶體的各向異性和對(duì)稱性是沖突的C．晶體的對(duì)稱性是微觀粒子按肯定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必定結(jié)果D．晶體的各向異性干脆取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性[答案]B2．一般玻璃和水晶的根本區(qū)分在于()A．外形不一樣B．一般玻璃的基本構(gòu)成微粒無規(guī)則排列，水晶的基本構(gòu)成微粒按肯定規(guī)律做周期性重復(fù)排列C．水晶有固定的熔點(diǎn)，一般玻璃無固定的熔點(diǎn)D．水晶可用于能量轉(zhuǎn)換，一般玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換B[一般玻璃為非晶體，水晶為晶體，它們的根本區(qū)分在于內(nèi)部微粒是否按肯定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，即晶體具有自范性。兩種物質(zhì)在性質(zhì)上的差異正是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的體現(xiàn)。]晶胞中粒子數(shù)與密度的計(jì)算1.晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算(1)平行六面體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算(均攤法)(2)非平行六面體晶胞中粒子視詳細(xì)狀況而定，如三棱柱：2．晶體密度的計(jì)算ρ＝eq\f(n0M,a3NA)(n0：晶胞包含的物質(zhì)組成個(gè)數(shù)，M：該物質(zhì)組成的摩爾質(zhì)量，a：晶胞邊長(zhǎng)，NA：阿伏加德羅常數(shù)。例如：右圖是CsCl晶體的一個(gè)晶胞，相鄰的兩個(gè)Cs＋的核間距為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)，CsCl的摩爾質(zhì)量用Mg·mol－1表示，則CsCl晶體的密度為ρ＝eq\f(M,a3NA)g·cm－3。3．鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，它的化學(xué)式是()A．BaTi8O12 B．BaTi4O5C．BaTi2O4 D．BaTiO3D[視察鈦酸鋇晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti有eq\f(1,8)屬于該晶胞；O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每個(gè)O有eq\f(1,4)屬于該晶胞。即晶胞中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12×\f(1,4)))＝1∶1∶3。]4．某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。(2)若合金的密度為dg·cm－3，晶胞參數(shù)a＝________nm。[解析](1)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Ni原子處于立方晶胞的頂點(diǎn)，Cu原子處于立方晶胞的面心，依據(jù)均攤法，每個(gè)晶胞中含有Cu原子的個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3，含有Ni原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，故晶胞中Cu原子與Ni原子的數(shù)量比為3∶1。(2)依據(jù)m＝ρV可得，1mol晶胞的質(zhì)量為(64×3＋59)g＝a3×dg·cm－3×NA，則a＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×1023×d)))eq\f(1,3)cm＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×1023×d)))eq\f(1,3)×107nm。[答案](1)3∶1(2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×1023×d)))eq\f(1,3)×107(1)依據(jù)均攤法計(jì)算出1個(gè)晶胞中各種原子個(gè)數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)比可確定該物質(zhì)的化學(xué)式。如圖中化學(xué)式為MN。(2)對(duì)于獨(dú)立原子構(gòu)成的分子，其分子式的確定則不能用均攤法。如假設(shè)上圖晶胞是由金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，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，由于M、N原子并不存在共用關(guān)系，所以其分子式可由示意圖查原子個(gè)數(shù)來確定，M原子共14個(gè)，N原子13個(gè)，即分子式為M14N13。1．關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是()A．破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體B．缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中漸漸變?yōu)橥陚涞牧⒎襟w塊C．圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的體現(xiàn)了晶體的自范性D．由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性B[晶體的自范性指的是在相宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一相宜條件一般指的是自動(dòng)結(jié)晶析出的條件，A項(xiàng)所述過程不行能實(shí)現(xiàn)；C選項(xiàng)中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；D項(xiàng)中玻璃是非晶體。故選B。]2．要得到較大顆粒的明礬晶體，在結(jié)晶時(shí)可如下操作()A．配制比室溫高10～20℃明礬飽和溶液然后浸入懸掛的明礬小晶核，靜置過夜B．在沸水中配制明礬飽和溶液，然后急速冷卻結(jié)晶C．室溫下，在明礬飽和溶液中投入明礬小晶核，靜置過夜D．進(jìn)行快速蒸獨(dú)創(chuàng)礬飽和溶液至大量晶體析出A[配制比室溫溫度高的明礬飽和溶液，當(dāng)溫度降低時(shí)，溶液的溶解度也降低，析出的明礬會(huì)附著在小晶核上，得到較大顆粒的明礬晶體，而沸水時(shí)配制飽和溶液后急速冷卻結(jié)晶或快速蒸獨(dú)創(chuàng)礬飽和溶液至大量晶體析出，析出的只是明礬小晶粒，室溫下，在明礬飽和溶液中投入明礬小晶核，靜置過夜，不會(huì)有晶體析出。]3．已知某晶體晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為()A．XYZ B．X2Y4ZC．XY4Z D．X4Y2ZC[該晶體的晶胞是正方體形晶胞。該晶胞擁有的X原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1；Y原子位于該晶胞內(nèi)，共有4個(gè)，因此該晶胞中擁有的Y原子數(shù)為4；Z只有1個(gè)，位于晶胞的體心上，故該晶體的化學(xué)式為XY4Z。]4.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)目之比是()A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶4B[由圖可知該晶體部分結(jié)構(gòu)單元的上下兩面為正三角形，因此處于頂點(diǎn)的粒子為12個(gè)該結(jié)構(gòu)單元共用，故A的數(shù)目為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)；處于水平棱上的粒子為4個(gè)該結(jié)構(gòu)單元共用，處于垂直棱上的粒子為6個(gè)該結(jié)構(gòu)單元共用，故該結(jié)構(gòu)單元中包含B粒子的數(shù)目為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，由此可見，A、B、C三種粒子的數(shù)目之比為eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2。]5．Cu的一種氯化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是________。若該晶體的密度為ρg·cm－3，以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞的邊長(zhǎng)為________nm