2024高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)晶體的常識教案新人教版選修3

PAGE7-第一節(jié)晶體的常識[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解晶體的初步學(xué)問，知道晶體與非晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)上的差異。2.駕馭晶胞的概念以及晶胞中粒子個數(shù)的計算方法。學(xué)生自主學(xué)習(xí)一、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的本質(zhì)差異2．獲得晶體的途徑3．晶體的特性二、晶胞1．概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的eq\o(□,\s\up3(01))基本單元。2．結(jié)構(gòu)：晶胞一般都是eq\o(□,\s\up3(02))平行六面體，整塊晶體是由多數(shù)晶胞“eq\o(□,\s\up3(03))無隙并置”而成。(1)無隙：相鄰晶胞之間沒有eq\o(□,\s\up3(04))任何間隙。(2)并置：全部晶胞都是平行排列的，取向相同。3．金屬銅的晶胞結(jié)構(gòu)在銅的晶胞結(jié)構(gòu)中，銅原子不全屬于該晶胞，按均攤原則，金屬銅的一個晶胞的原子數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。1．晶體有規(guī)則的幾何外形，那么有規(guī)則的幾何外形的固體都是晶體嗎？提示：由于晶體中的微粒在三維空間里呈周期性有序排列，因而晶體有規(guī)則的幾何外形，而某些固體物質(zhì)本身沒有規(guī)則的幾何外形，但是可以加工出規(guī)則的幾何外形，因此，不能單從外觀上推斷固體物質(zhì)是否為晶體。2．晶胞是否全是平行六面體？提示：不是。習(xí)慣采納的晶胞是平行六面體，但晶胞還有其他的形態(tài)，如有的晶胞呈六棱柱形。3．由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式是否表示一個分子中原子的數(shù)目？提示：不是。只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數(shù)比。課堂互動探究一、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的結(jié)構(gòu)特征和性質(zhì)特征2．區(qū)分晶體和非晶體的方法(1)干脆測定固體物質(zhì)有無固定的熔點。(2)看固體的物理性質(zhì)是否表現(xiàn)出各向異性。(3)最牢靠的方法是對固體進行X-射線衍射試驗。[即時練]1．下列物質(zhì)中屬于晶體的是()A．橡膠 B．玻璃C．食鹽 D．塑料答案C解析固體有晶體和非晶體之分，晶體是內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按肯定規(guī)律呈周期性有序排列構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體，如食鹽等都是晶體；非晶體中內(nèi)部粒子的排列則相對無序，如玻璃、橡膠、塑料等都是非晶體。2．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)時自動變成規(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晶塊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)了晶體的自范性答案B解析晶體的自范性指的是在相宜條件下，晶體能夠自發(fā)呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形的性質(zhì)。A選項所述過程不行能實現(xiàn)；C選項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選項中玻璃屬于非晶體；氯化鈉屬于晶體，從飽和溶液中析出是形成晶體的途徑之一，其發(fā)生的緣由是晶體的自范性，故B選項正確。規(guī)律方法晶體的自范性是一個自發(fā)過程，但實現(xiàn)該過程須要肯定的條件。二、晶胞1．晶胞中粒子數(shù)的計算方法——“均攤法”如某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。立方晶胞中粒子數(shù)的計算方法如下：2．運用“均攤法”計算晶胞中的粒子個數(shù)時，要留意晶胞的形態(tài)，視詳細(xì)狀況而定。如石墨晶胞中每一層內(nèi)碳原子排成正六邊形，每個碳原子被3個正六邊形所共有，其eq\f(1,3)屬于該正六邊形，則每個正六邊形含有的碳原子數(shù)為eq\f(1,3)×6＝2。3．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的最小重復(fù)單元，但不肯定是最小單元。例如，氯化鈉的晶胞由8個較小的立方體組成。[即時練]3．下列有關(guān)晶胞的敘述中正確的是()A．晶胞的結(jié)構(gòu)是晶體的結(jié)構(gòu)B．不同的晶體中，晶胞的大小和形態(tài)都相同C．晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成答案D解析由晶胞的定義可知A選項錯誤；相同晶體中晶胞的大小和形態(tài)完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形態(tài)不肯定相同，B選項錯誤；晶體中的大部分粒子被若干個晶胞所共有，不完全屬于某個晶胞，C選項錯誤；知道晶胞的組成，利用“均攤法”即可推知晶體的組成，D選項正確。4．如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：試寫出：(1)甲晶體的化學(xué)式(X為陽離子)為________。(2)乙晶體中A、B、C三種粒子的個數(shù)比是________。(3)丙晶體中每個D四周結(jié)合E的個數(shù)是________個。答案(1)X2Y(2)1∶3∶1(3)8解析晶胞隨意位置上的一個粒子假如被n個晶胞所共有，那么每個晶胞對這個粒子分得的份額就是eq\f(1,n)。頂點粒子在立方體中實占eq\f(1,8)，立方風(fēng)光 上粒子實占eq\f(1,2)，立方體棱邊上粒子實占eq\f(1,4)，立方體內(nèi)部粒子完全歸晶胞全部。甲中X位于立方體體心，為1，Y位于立方體頂點，實際占有eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)個；X∶Y＝1∶eq\f(1,2)＝2∶1，所以甲的化學(xué)式為X2Y。乙中A占有eq\f(1,8)×8＝1，B占有eq\f(1,2)×6＝3，C占有1個，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1，丙中D四周的E的個數(shù)與E四周D的個數(shù)相同，E四周有8個D，所以D四周有8個E。本課歸納總結(jié)學(xué)習(xí)效果檢測1．不能夠支持石墨是晶體這一事實的選項是()A．石墨和金剛石是同素異形體B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔點為3625℃D．在石墨的X-射線衍射圖譜上有明銳的譜線答案A解析原子在三維空間里呈有序排列(B項)、有自范性、有固定的熔點(C項)、物理性質(zhì)上體現(xiàn)各向異性、X-射線衍射圖譜上有分明的斑點或明銳的譜線(D項)等特征，都是晶體在各個方面有別于非晶體的體現(xiàn)。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無聯(lián)系，如無定形碳也是金剛石、石墨的同素異形體，卻屬于非晶體。2．下列關(guān)于晶體的說法正確的是()A．將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體B．假寶石往往是玻璃仿造的，可以用劃痕的方法鑒別寶石和玻璃制品C．石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點D．藍(lán)寶石在不同方向上的硬度肯定相同答案B解析A項，將飽和CuSO4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體。B項，一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以依據(jù)有無刻痕來鑒別。C選項，非晶體沒有固定的熔點。D項，由于晶體的各向異性導(dǎo)致藍(lán)寶石在不同方向上的硬度有一些差異。3．一種Al-Fe合金的晶胞如圖所示，則該合金的化學(xué)式為()A．Fe2Al B．FeAlC．Fe3Al2 D．Fe2Al3答案A解析立方體有8個頂點，每個頂點被8個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,8)；面心上的每個原子被2個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,2)；棱上共12個原子，每個原子被4個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,4)；體心還有一個鐵原子，故鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,4)＋1＝8；鋁原子都在晶胞內(nèi)部，共4個，所以鐵、鋁原子個數(shù)比為2∶1，化學(xué)式為Fe2Al。4．在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示。試回答：(1)在該晶體中，每個鈦離子四周與它最近且距離相等的鈦離子有________個。(2)在該晶體中，氧、鈣、鈦的粒子個數(shù)比是________。答案(1)6(2)3∶1∶1解析由圖看出，在每個鈦離子的同層