物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)-課件

精品課件高中化學(xué)選擇性必修2第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)新人教版

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)特級(jí)教師優(yōu)秀課件精選教學(xué)目標(biāo)認(rèn)識(shí)晶體和非晶體的本質(zhì)差異，知道晶體的特征和性質(zhì)。了解獲得晶體的途徑。知道晶胞的概念，學(xué)會(huì)晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法（均攤法），能根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定晶體的化學(xué)式。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)晶體、晶胞的概念；晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別和性質(zhì)上的差異。晶胞的結(jié)構(gòu)；晶胞與晶體的關(guān)系。生活中的晶體從這一章開(kāi)始我們來(lái)學(xué)習(xí)晶體，你知道生活中有哪些晶體嗎？鉆石生活中的晶體冰

生活中的晶體食用鹽生活中的晶體各種寶石：紫水晶祖母綠

黃水晶生活中的晶體化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中也有很多晶體：高錳酸鉀

硫酸銅

碳酸鈣

生活中的晶體你是否知道固體有晶體和非晶體之分？絕大多數(shù)常見(jiàn)固體是晶體，只有如玻璃、松香、橡膠及一些塑料之類的物質(zhì)屬于非晶體（又稱玻璃體）。晶體和非晶體有什么本質(zhì)的差異呢？晶體的自范性晶體與非晶體的差異：晶體的自范性晶體的自范性即晶體能___________呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。自發(fā)地所謂自發(fā)，即自動(dòng)發(fā)生。不過(guò)，“自發(fā)”過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，仍需要一定條件。例如，水能自發(fā)地從高處流向低處，但不打開(kāi)攔截水流的閘門，水庫(kù)里的水就不能下瀉。晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體的生長(zhǎng)速率適當(dāng)。

晶體的自范性比如，熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒(méi)有規(guī)則外形的塊狀物。晶體的自范性例如天然的水晶球，是巖漿里熔融態(tài)的SiO2侵入地殼內(nèi)的空洞冷卻形成的。其剖面圖如下：外層是看不到晶體外形的瑪瑙（由熔融SiO2快速冷卻形成），內(nèi)層才是呈現(xiàn)晶體外形的水晶（由熱液緩慢冷卻形成）。制晶體的途徑得到晶體的途徑，除了冷卻的方法，還有沒(méi)有其它途徑？你能列舉哪些？得到晶體一般有三條途徑：a）熔融態(tài)物質(zhì)凝固

b）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）c）溶質(zhì)從溶液中析出（結(jié)晶）制晶體的途徑三個(gè)典型例子：制晶體的途徑我們來(lái)仔細(xì)觀察晶體碘是怎樣形成的吧~制晶體的途徑制晶體的途徑制晶體的途徑制晶體的途徑制晶體的途徑制晶體的途徑制晶體的途徑區(qū)分晶體與非晶體我們發(fā)現(xiàn)，前面出現(xiàn)的晶體大多是具有光澤的塊狀或顆粒狀固體，那么粉末狀的是不是就是非晶體呢？不是。許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形，但在顯微鏡下可觀察到規(guī)則外形。這充分證明固體粉末仍是晶體，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。區(qū)分晶體與非晶體電子顯微鏡下碳酸鈣晶體的構(gòu)造區(qū)分晶體與非晶體本質(zhì)上，

晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)_______________排列的________表現(xiàn)。周期性有序宏觀相反，非晶體中粒子的排列則相對(duì)無(wú)序，因而無(wú)自范性。區(qū)分晶體與非晶體例如，

按如下結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行周期性排列，得到NaCl晶體。區(qū)分晶體與非晶體晶體SiO2和非晶體SiO2的投影示意圖：區(qū)分晶體與非晶體晶體的另一特點(diǎn)是物理性質(zhì)如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等，常表現(xiàn)出各向異性。例如，在水晶柱面上滴一滴融化的石蠟，用一根紅熱的鐵針刺中凝固的石蠟，你會(huì)發(fā)現(xiàn)不同方向石蠟融化的快慢不同。這是由于水晶導(dǎo)熱性的各向異性。實(shí)際上，晶體物理性質(zhì)的各向異性也反映出晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的_____________。非晶體沒(méi)有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)。有序性區(qū)分晶體與非晶體如何鑒別晶體和非晶體？(1)通過(guò)物理性質(zhì)差異，如外形、硬度、熔點(diǎn)、折光率等。例如晶體有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有。(2)最科學(xué)的方法是對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)閱讀課本上的科學(xué)視野）。

區(qū)分晶體與非晶體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，晶態(tài)樣品圖譜上有明顯的峰，而非晶態(tài)樣品沒(méi)有。區(qū)分晶體與非晶體某同學(xué)在網(wǎng)站上找到一張玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖，這張圖說(shuō)明玻璃是不是晶體？為什么？構(gòu)成玻璃的粒子無(wú)周期性的排列，是無(wú)序的，所以玻璃是非晶體。區(qū)分晶體與非晶體根據(jù)晶體物理性質(zhì)的各向異性的特點(diǎn)，人們很容易識(shí)別用玻璃仿造的假寶石。你能列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石嗎？(1)可觀察寶石的形狀，具有多面體的外形；實(shí)驗(yàn)它的硬度，可在玻璃上劃出痕跡，初步確定它是晶體。

(2)可利用寶石的折光率鑒別；

(3)可利用X-射線衍射儀鑒別。區(qū)分晶體與非晶體小結(jié)：晶體和非晶體的差異晶胞的概念為了描述晶體在微觀空間里原子的排列，無(wú)須畫(huà)出千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)原子，只需在晶體微觀空間里取出一個(gè)基本單元即可。這種描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞。晶胞的概念蜂巢與蜂室銅晶體

銅晶胞

晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與蜂室的關(guān)系比喻，然而蜂巢是有形的，晶胞是無(wú)形的，是人為劃定的。晶胞的概念一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體（邊長(zhǎng)不一定相等，也不一定垂直），通過(guò)上、下、左、右、前、后的平移與下一個(gè)晶胞完全重合。晶胞和晶體是什么關(guān)系？晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。如何理解“無(wú)隙并置”？晶胞的概念晶胞：平行六面體無(wú)隙并置“無(wú)隙”：相鄰的晶胞之間沒(méi)有任何間隙；一個(gè)晶胞與相鄰的晶胞完全共頂點(diǎn)、共棱邊、共面?！安⒅谩保褐杆芯О际瞧叫信帕械?，取向相同。一個(gè)晶胞到另一個(gè)晶胞只需平移，不需轉(zhuǎn)動(dòng)。晶胞的概念一些常見(jiàn)的晶胞：NaCl晶體結(jié)構(gòu)和晶胞CO2晶胞晶胞的概念金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石晶胞晶胞的計(jì)算下面的銅晶胞含有多少個(gè)銅原子？是14個(gè)嗎？不是14個(gè)。晶胞只是晶體結(jié)構(gòu)中的一個(gè)基本單元，在它上下左右前后無(wú)隙并置著無(wú)數(shù)晶胞。圖中原子都是這個(gè)晶胞與其他晶胞一起共用的。晶胞的計(jì)算雖然銅晶胞中銅原子個(gè)數(shù)不是14，但我們可以計(jì)算其平均占有多少個(gè)銅原子。用什么方法計(jì)算呢？均攤法：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。體心：1面心：1/2棱邊：1/4頂點(diǎn)：1/8晶胞的計(jì)算看一下均攤的具體過(guò)程：頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/4面心：1/2

體心：1晶胞的計(jì)算因此，金屬銅的一個(gè)晶胞原子數(shù)為：晶胞的計(jì)算下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個(gè)原子?I2金剛石晶胞的計(jì)算答案：金屬鈉：8×1/8+1=2；金屬鋅：8×1/8+1=2；碘：2×[8×1/8+6×1/2]=8；金剛石：8×1/8+6×1/2+4=8。注意：處于晶胞內(nèi)部的粒子，完全屬于該晶胞。晶胞的計(jì)算常見(jiàn)晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算：(1)六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。微粒數(shù)為12×1/6+2×1/2+3=6晶胞的計(jì)算(2)面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。微粒數(shù)為8×1/8+6×1/2=4晶胞的計(jì)算(3)體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。

微粒數(shù)為8×1/8+1=2計(jì)算下列是NaCl晶胞示意圖，晶胞中

和

的個(gè)數(shù)比是多少？Na4Cl4

1∶1計(jì)算下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個(gè)原子？練習(xí)指出晶體與玻璃體的本質(zhì)差別？練習(xí)區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是什么？練習(xí)下面的晶胞中各有幾個(gè)原子？練習(xí)觀察與思考：下面的碘晶子中碘分子的排列有幾種不同的方向？晶體與非晶體下列各項(xiàng)屬于晶體與非晶體的本質(zhì)差別的是()

A.有無(wú)各向異性

B.有無(wú)一定的幾何外形

C.有無(wú)固定熔點(diǎn)

D.構(gòu)成固體的粒子在三維空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列D晶體與非晶體普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于()

A.外形不一樣

B.普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無(wú)規(guī)則地排列，水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性有序排列

C.水晶有固定的熔點(diǎn)，普通玻璃無(wú)固定的熔點(diǎn)

D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換B晶體與非晶體下列不屬于晶體的特點(diǎn)的是()

A.一定有固定的幾何外形

B.一定有各向異性

C.一定有固定的熔點(diǎn)

D.一定是無(wú)色透明的固體D晶體與非晶體下列物質(zhì)中前者為晶體，后者為非晶體的是()

A．白磷、藍(lán)礬

B．陶瓷、塑料

C．碘、橡膠

D．食鹽、蔗糖C晶體與非晶體下列有關(guān)晶體和非晶體的說(shuō)法中正確的是()

A．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體

B．晶體具有自范性，非晶體沒(méi)有自范性

C．晶體研碎后即變?yōu)榉蔷w

D．將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體B晶胞的計(jì)算下面幾種晶胞中分別含有幾個(gè)原子?各1/2個(gè)綠色：8×1/8+6×1/2=4

灰色：12×1/4+1=4各4個(gè)晶胞的計(jì)算已知某晶體晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為()

A.XYZ

B.X2Y4Z

C.XY4Z

D.X4Y2ZC晶胞的計(jì)算鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。觀察鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個(gè)數(shù)比為多少？CaTiO3

晶胞的計(jì)算有下列離子晶體的空間結(jié)構(gòu)示意圖：以M代表陽(yáng)離子，以N代表陰離子，·代表陽(yáng)離子，代表陰離子，化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為()B。晶胞的計(jì)算2001年報(bào)道的硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖所示的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有1個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為(

)

A、MgB

B、MgB2

C、Mg2B

D、Mg3B2

B晶胞的計(jì)算在碳單質(zhì)的成員中還有一種混合型晶體——石墨，如圖所示。它是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間依靠作用力相結(jié)合。每層內(nèi)部碳原子與碳原子之間靠作用力相結(jié)合，其鍵角為120°。分析圖中每個(gè)六邊形含有___個(gè)碳原子，占有的碳碳鍵數(shù)為_(kāi)___個(gè)，碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_(kāi)______。232:3晶胞的計(jì)算現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)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：甲晶胞中x與y的個(gè)數(shù)比是________；乙晶胞中a與b的個(gè)數(shù)比是________；丙晶胞中有________個(gè)c離子，有________個(gè)d離子。4:31:144晶胞的計(jì)算現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞,可推知：甲晶體中A與B的離子個(gè)數(shù)比為_(kāi)_____；乙晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____；丙晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____；丁晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____。1:1C2DEFXY3Z晶胞的計(jì)算(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是________。(2)Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有___個(gè)銅原子。CuCl16晶胞的計(jì)算(3)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為_(kāi)__，該功能陶瓷的化學(xué)式為_(kāi)___。2BN晶胞的計(jì)算(4)某晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示。該晶體的化學(xué)式是____________，在晶體中1個(gè)Ti原子、1個(gè)Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為_(kāi)_______個(gè)、________個(gè)。CoTiO3

612晶胞的計(jì)算最近發(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，如下圖所示，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__________。Ti14C13解析：由于本題團(tuán)簇分子指的是一個(gè)分子的具體結(jié)構(gòu)，并不是晶體中的最小的一個(gè)重復(fù)單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。晶胞的計(jì)算石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，某金屬M(fèi)與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個(gè)數(shù)為_(kāi)_______，該材料的化學(xué)式為_(kāi)_______。答案12M3C60

晶胞的計(jì)算回答下列問(wèn)題：(1)元素O、Mg、Ni可形成一種晶體，其晶胞如圖所示。在晶體中，每個(gè)

與________個(gè)

配位。該晶體的化學(xué)式是________________。答案8

Mg2NiO3

晶胞的計(jì)算(2)F、Mg、K三種元素形成的晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，一個(gè)晶胞中Mg元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)____。20%晶胞的計(jì)算(3)超硬材料氮化鉑的晶胞如圖所示，則氮化鉑的化學(xué)式為_(kāi)____。PtN2晶胞的計(jì)算(4)有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)___，該晶體中Ti原子周圍與它距離最近且相等的N原子的個(gè)數(shù)為_(kāi)__。TiN4(5)偏鈦酸鋇在變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。偏鈦酸鋇晶體中晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

①晶體內(nèi)與每個(gè)Ti緊鄰的O原子數(shù)為_(kāi)_____個(gè)。

②晶體內(nèi)與每個(gè)Ba緊鄰的O原子數(shù)為_(kāi)______個(gè)。晶胞的計(jì)算612