山東省單縣職高高中化學(xué)教案：31晶體的常識(shí)教案(人教新課標(biāo)選修3)

1、3.1晶體的常識(shí) 教案教材分析：本節(jié)內(nèi)容是安排在原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的內(nèi)容之后來(lái)學(xué)習(xí)，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定的理論基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容主要是通過(guò)介紹各種各樣的固體為出發(fā)點(diǎn)來(lái)過(guò)渡到本堂課的主題晶體和非晶體。而晶體和非晶體的學(xué)習(xí)是以各自的自范性和微觀結(jié)構(gòu)比較為切入點(diǎn)，進(jìn)而得出得到晶體的一般途徑以及晶體的常見(jiàn)性質(zhì)和區(qū)分晶體的方法。l 了解晶體的初步知識(shí),知道晶體與非晶體的本質(zhì)差異，學(xué)會(huì)識(shí)別晶體與非晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。l 知道晶胞的概念，了解晶胞與晶體的關(guān)系，學(xué)會(huì)通過(guò)分析晶胞得出晶體的組成。l 培養(yǎng)空間想像能力和進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)”的客觀規(guī)律。 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)梳理一、晶體與非晶體1.

2、晶體的自范性即_.晶體呈自范性的條件之一是_.2.得到晶體一般有三條途徑:(1)_,(2)_,(3)_3.自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體非晶體4.晶體的熔點(diǎn)較_,而非晶體的熔點(diǎn)_,區(qū)分晶體與非晶體最可靠的科學(xué)方法是_.二、晶胞5._ _是晶胞。方法導(dǎo)引晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法：晶體結(jié)構(gòu)類習(xí)題最常見(jiàn)的題型就是已知晶胞的結(jié)構(gòu)而求晶體的化學(xué)式。解答這類習(xí)題首先要明確一個(gè)概念：由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式不一定是表示一個(gè)分子中含有多少個(gè)原子，而是表示每個(gè)晶胞中平均含有各類原子的個(gè)數(shù)，即各類原子的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比。解答這類習(xí)題，通常采用分?jǐn)偡?。在一個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的多個(gè)原子，這些原子并不是只為這個(gè)晶胞所獨(dú)立占有，而是為多個(gè)晶

3、胞所共有，那么，在一個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的每個(gè)原子，這個(gè)晶體能分?jǐn)偟蕉嗌俦壤?。這就是分?jǐn)偡?。分?jǐn)偡ǖ母灸康木褪撬愠鲆粋€(gè)晶胞單獨(dú)占有的各類原子的個(gè)數(shù)。2計(jì)算方法位置頂點(diǎn)棱邊面心體心貢獻(xiàn)1/81/41/21例1水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165k時(shí)形成的，玻璃態(tài)的水無(wú)固態(tài)形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述正確的是( )A.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小 B.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C. 玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài) D. 玻璃態(tài)水是分子晶體解析： 這是一道信息題，從題給信息知玻璃態(tài)的水密度與普通液態(tài)水的密度相同，故A、B錯(cuò)誤。又只

4、、知玻璃態(tài)的水無(wú)固定形態(tài)，不存在晶體結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤。 答案： D例2最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是 。解析：考察學(xué)生對(duì)晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)概念的理解、運(yùn)用能力。解題關(guān)鍵：本題是送給粗心同學(xué)的“禮物”，一些在省初賽中得分較高的同學(xué)，包括部分后來(lái)沖進(jìn)冬令營(yíng)的同學(xué)都在此題“載了跟頭”。從題目本身來(lái)看，本題圖形“就是”NaCl晶胞的圖形，按頂點(diǎn)算1/8，棱中點(diǎn)算1/4，面心算1/2，中心算1的規(guī)則很快可算出Na:Cl=1:1，或一部分同學(xué)甚至已記住答案，就是1:1，所以，閱卷發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的考生答案為T(mén)iC可C

5、Ti。部分考生把該分子當(dāng)成晶體結(jié)構(gòu)的一部分。其實(shí)，本題命題者一開(kāi)始就清楚交待：它是一個(gè)小分子，而非像NaCl晶體那樣的巨型分子。所以，審題清楚對(duì)考生來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。答案：Ti14C13。OTiBa例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。鈦酸鋇晶體的結(jié)構(gòu)示意圖為右圖，它的化學(xué)式是（ ）A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTIO3解析：結(jié)合識(shí)圖考查晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)及空間想像能力。解題關(guān)鍵：由一個(gè)晶胞想象出在整個(gè)晶體中，每個(gè)原子為幾個(gè)晶胞共用是解題的關(guān)鍵。仔細(xì)觀察鈦酸鋇晶體結(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

6、方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti為與之相連的8個(gè)立方體所共用，即只有1/8屬于該晶胞；O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每條棱為四個(gè)立方體共用，故每個(gè)O只有1/4屬于該晶胞。即晶體中Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3。如果以為鈦酸鋇晶體就是一個(gè)個(gè)孤立的如題圖所示的結(jié)構(gòu)，就會(huì)錯(cuò)選C答案：D 基礎(chǔ)訓(xùn)練1.晶體與非晶體的嚴(yán)格判別可采用 ( )A. 有否自范性 B.有否各向同性 C.有否固定熔點(diǎn) D.有否周期性結(jié)構(gòu)2.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫(huà)出)，晶體中A、B、C的中原子個(gè)數(shù)之比依次為( ) A.1:3

7、:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3 3.1987年2月，未經(jīng)武（Paul Chu）教授等發(fā)現(xiàn)鈦鋇銅氧化合物在90K溫度下即具有超導(dǎo)性。若該化合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示，則該化合物的化學(xué)式可能是（ ）A.YBa2CuO7x B.YBa2Cu2O7x C.YBa2Cu3O7x D.YBa2Cu4O7x4.白磷分子如圖所示：則31 g白磷分子中存在的共價(jià)鍵數(shù)目為（）A4 NA BNA C1.5 NA D0.25 NA5某離子化合物的晶胞如右圖所示立體結(jié)構(gòu)，晶胞是整個(gè)晶體中最基本的重復(fù)單位。陽(yáng)離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個(gè)頂點(diǎn)，該離子化合物中，陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比是（ ）A、18 B、1

8、4 C、12 D、116.如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個(gè)最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為（ ）A、2 B、3 C、4 D、67.許多物質(zhì)在通常條件下是以晶體的形式存在，而一種晶體又可視作若干相同的基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，這些基本結(jié)構(gòu)單元在結(jié)構(gòu)化學(xué)中被稱作晶胞。已知某化合物是由鈣、鈦、氧三種元素組成的晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該物質(zhì)的化學(xué)式為（ ）ACa4TiO3 BCa4TiO6 CCaTiO3 DCa8TiO128.下列有關(guān)晶體的特征及結(jié)構(gòu)的陳述中不正確的是（ ）   A 單晶一般都有各向異性    B 晶體有固定的熔點(diǎn)   C 所

9、有晶體都有一定的規(guī)整外形   D 多晶一般不表現(xiàn)各向異性9.晶體中最小的重復(fù)單元晶胞，凡處于立方體頂點(diǎn)的微粒，同時(shí)為 個(gè)晶胞共有；凡處于立方體棱上的微粒，同時(shí)為 個(gè)晶胞共有；凡處于立方體面上的微粒，同時(shí)為 個(gè)晶胞共有；凡處于立方體體心的微粒，同時(shí)為 個(gè)晶胞共有。11.右圖是超導(dǎo)化合物-鈣鈦礦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。請(qǐng)回答：(1)該化合物的化學(xué)式為          。(2)在該化合物晶體中，與某個(gè)鈦離子距離最近且相等的其他鈦離子共有     &

10、#160; 個(gè)。 12右圖是石英晶體平面示意圖，它實(shí)際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅、氧原子數(shù)之比為 。原硅酸根離子SiO44的結(jié)構(gòu)可表示為 二聚硅酸根離子Si2O76中，只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)可表示為 。13.在干冰晶體中每個(gè)CO2分子周圍緊鄰的 CO2分子有_個(gè) 在晶體中截取一個(gè)最小的正方形；使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)部落到CO2分子的中心，則在這個(gè)正方形的平面上有_個(gè)C02分子。14.如圖為NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖，圖中直線交點(diǎn)處為NaCl晶體中Na+與Cl-所處的位置(不考慮體積的大小)。(1)請(qǐng)將其代表Na+的用筆涂黑圓點(diǎn)，以完成 NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(2)確定晶體的晶胞，分析其構(gòu)成。(3)從晶胞中

11、分Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的 Na+共有多少個(gè)?拓展提高1996年諾貝化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體(如圖)，該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮：C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵；C60分子只含有五邊形和六邊形；多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)面數(shù)棱邊數(shù)2據(jù)上所述，可推知C60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形，C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：15.固體C60與金剛石相比較，熔點(diǎn)較高者應(yīng)是_，理由是：_.16.試估計(jì)C60跟F2在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_

12、_，并簡(jiǎn)述其理由：_。17.通過(guò)計(jì)算，確定C60分子所含單鍵數(shù)。C60分子所含單鍵數(shù)為 。18. C70分子也已經(jīng)制得,它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C60同樣考慮面推知。通過(guò)計(jì)算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。參考答案1.D 2.A 3.C 4.C 5.D 6.A 7.C 8.D 9.8、4、2、110.解析：x:y4:3 a：b1：1 4個(gè)c 4個(gè)d 處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為四個(gè)立方體共有，位于立方體面的微粒為兩個(gè)立方體共有，所以x:yl：6×184：3；a:b=1:8×181：1；丙晶胞中c離子為

13、12×14+14(個(gè))；d離子為8×18+6×124(個(gè))11.解析：這個(gè)晶胞對(duì)位于頂點(diǎn)上的每個(gè)鈦原子占有的份額為1/8，所以，它單獨(dú)占有的鈦原子個(gè)數(shù)為8×1/8=1個(gè)；它對(duì)位于棱上的每個(gè)氧原子占有的份額為1/4，所以，它單獨(dú)占有的氧原子個(gè)數(shù)為12×1/4=3個(gè)；它全部擁有體內(nèi)的那一個(gè)鈣原子，所以，該晶胞中單獨(dú)占有的鈦原子、氧原子和鈣原子的個(gè)數(shù)分別為：1、3、1.鈦位于立方體的頂點(diǎn)上，與一個(gè)鈦離子距離最近的鈦離子是與它共棱的,與它共棱的離子都是二個(gè)，所以，共6個(gè)。答案：(1)該化合物的化學(xué)式為CaTiO3 (2) 6個(gè)12.12 13.12個(gè) 4個(gè)15. 金剛石 金剛石屬原子晶體,而