晶胞結(jié)構(gòu)和均攤法計(jì)算晶胞中的原子個(gè)數(shù)課件高二化學(xué)人教版選擇性必修2

南山中學(xué)

李曉紅第三節(jié)分子的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（2023級(jí)33.37.44班

2025年3月9日）第12課時(shí)

晶胞晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的晶胞。2.掌握晶體與晶胞的關(guān)系、會(huì)通過(guò)晶胞確定晶體的化學(xué)式。3.了解晶體的測(cè)定方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過(guò)認(rèn)識(shí)晶胞的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。2．通過(guò)對(duì)不同晶體晶胞中所含粒子的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)一.晶胞（閱讀課本73頁(yè)）1.定義：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞。銅晶體銅晶胞2.晶胞的排列：“無(wú)隙并置”“無(wú)隙”：相鄰晶胞間無(wú)任何間隙“并置”：所有晶胞平行排列，取向相同3.所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類(lèi)、個(gè)數(shù)及幾何排列均完全相同最小平行六面體立方晶胞的判斷和均攤法計(jì)算1.有8個(gè)相同的頂角2.有6個(gè)相同的面（三套

：前后、左右、上下）3.有12條相同平行棱（三套

：4橫、4豎、4垂直）均攤原則：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n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/n。均攤法均攤法在高考中的考法拓展思考1：結(jié)合所學(xué)內(nèi)容并判斷下列圖中哪個(gè)結(jié)構(gòu)屬于晶胞？A圖中晶體結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足晶胞的特點(diǎn)，是晶胞。B圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿(mǎn)足晶胞“8個(gè)頂角相同”的要求，無(wú)法進(jìn)行“無(wú)隙并置”，不是晶胞。C圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿(mǎn)足晶胞“三套各4根平行棱分別相同”的要求，無(wú)法進(jìn)行“無(wú)隙并置”，不是晶胞。D圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿(mǎn)足“三套各兩個(gè)平行面分別相同”的要求，無(wú)法進(jìn)行無(wú)隙并置”，不是晶胞。1.金屬銅晶胞中平均含有幾個(gè)銅原子？晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算818×＝1面上位置：216×＝3頂角位置：金屬銅中一個(gè)晶胞的原子數(shù)2181＝8×＋6×＝4下圖所示是NaCl的晶胞，它含有幾個(gè)鈉離子和氯離子？晶胞中鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比是多少？Cl－位于頂點(diǎn)和面心頂點(diǎn)位置：8×＝181面心位置：6×＝321Na+位于頂點(diǎn)和面心頂點(diǎn)位置：8×＝181面心位置：6×＝321442.NaCl的晶胞提示：化學(xué)式不等同于分子式，只有在分子中化學(xué)式才等于分子式，其他晶體中化學(xué)式只表示物質(zhì)按一定比例組成該物質(zhì)。如NaCl常見(jiàn)晶胞中微粒數(shù)目的計(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)，它們分別平均含幾個(gè)原子？2288【答案】D

1.研究發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常見(jiàn)元素，從而引起廣泛關(guān)注。該新型超導(dǎo)晶體的一個(gè)晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為(

)A．Mg2CNi3

B．MgC2NiC．MgCNi2

D．MgCNi3根據(jù)晶胞推酸物質(zhì)的化學(xué)式2.根據(jù)下列晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，判斷化學(xué)式正確的是(

)

【答案】C

二.晶胞密度的計(jì)算方法1個(gè)晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3g(a3為晶胞的體積)，則1mol晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3NAg，故nM＝ρa(bǔ)3NA抓住密度的計(jì)算公式即可1個(gè)晶胞中含有n個(gè)微粒，則1mol該晶胞中含有nmol微粒，其質(zhì)量為nMg(M為微粒的相對(duì)分子質(zhì)量)；3.已知氟化鈣晶體的晶胞如圖所示。則1個(gè)晶胞中含有___個(gè)Ca2+、___個(gè)F?。若晶體的密度為ag·cm?3，則晶胞的體積是_______(只要求列出計(jì)算式)。4.已知CsCl晶體的密度為ρg/cm3，NA為阿伏加德羅常數(shù)，晶體中相鄰的兩個(gè)Cs＋的核間距為acm，如下圖所示，則CsCl的相對(duì)分子質(zhì)量可以表示為(

)【答案】A

三.晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀。

在晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)單一波長(zhǎng)的X射線通過(guò)晶體時(shí)，Ｘ射線和晶體中的電子相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或者明銳的衍射峰。而在同一條件下攝取的非晶體圖譜中卻看不到分立的斑點(diǎn)或明銳的衍射峰。例如，石英玻璃（非晶態(tài)二氧化硅）和水晶（晶態(tài)二氧化硅）研成粉末攝取的X射線衍射圖譜是不同的。通過(guò)晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得衍射圖后，經(jīng)過(guò)計(jì)算從衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息：晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等，以及結(jié)合晶體化學(xué)組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系。例如，通過(guò)晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)，對(duì)乙酸晶體進(jìn)行測(cè)定，可以得出乙酸晶胞，晶胞中含有4個(gè)乙酸分子。并且，測(cè)定晶胞中各個(gè)原子的位置（坐標(biāo)），根據(jù)原子坐標(biāo)，可以計(jì)算原子間的距離，判斷出晶體中哪些原子之間存在化學(xué)鍵，確定鍵長(zhǎng)和鍵角，從而，得出分子的空間結(jié)構(gòu)。知識(shí)拓展——準(zhǔn)晶準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)則性，但存在著一些不規(guī)則的排列。準(zhǔn)晶體的結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)程有序，但不具有晶體所應(yīng)有的平移對(duì)稱(chēng)性，而具有晶體所不允許的宏觀對(duì)稱(chēng)性。它的密度比相同成分的晶體的密度約低2%，且具有高電阻率、負(fù)的溫度系數(shù)、低導(dǎo)熱率等特性。準(zhǔn)晶材料具有的一系列性能特點(diǎn)，有較高的硬度、低摩擦系數(shù)、不粘性、耐蝕、耐腐等1.準(zhǔn)晶是一種介于晶體和非晶體之間的固體結(jié)構(gòu)，具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。3.準(zhǔn)晶不是晶體，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)晶體的定義，有晶胞，但不具備傳統(tǒng)晶體晶胞的平移對(duì)稱(chēng)性2.準(zhǔn)晶的單晶X射線衍射圖與傳統(tǒng)晶體相比，具有以下明顯特征：缺乏平移對(duì)稱(chēng)性：傳統(tǒng)晶體的結(jié)構(gòu)具有周期性重復(fù)排列的單胞，具備平移對(duì)稱(chēng)性，這使得其X射線衍射圖呈現(xiàn)出規(guī)則的周期性分布的衍射斑點(diǎn)。而準(zhǔn)晶沒(méi)有可以周期性重復(fù)排列的單胞，因而不具有平移對(duì)稱(chēng)性獨(dú)特的衍射對(duì)稱(chēng)性：傳統(tǒng)晶體的衍射圖遵循晶體學(xué)中的對(duì)稱(chēng)性定律