3.1.2晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第1節(jié)物質(zhì)聚集狀態(tài)與晶體常識(shí)課時(shí)二

晶胞

晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)01.認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的晶胞，通過(guò)典型晶胞的學(xué)習(xí)，類推其他晶胞的分析方法02.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)確定微粒個(gè)數(shù)和化學(xué)式03.知道X射線衍射實(shí)驗(yàn)是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的常用方法04.初步學(xué)習(xí)晶體密度計(jì)算的方法晶胞01晶胞晶體為什么具有如此漂亮完美的外形？?jī)?nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構(gòu)成的01晶胞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銅晶體銅晶胞01晶胞一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是____________體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。晶胞與晶體的關(guān)系平行六面01晶胞晶胞與晶體的關(guān)系所有晶胞的_____________及其內(nèi)部的原子___________及幾何排列是完全相同的“無(wú)隙”是指相鄰晶胞之間___________?！安⒅谩笔侵杆芯О际莀______排列的，取向________。無(wú)任何間隙平行相同形狀種類、個(gè)數(shù)要點(diǎn)說(shuō)明01晶胞判斷方法晶胞是8個(gè)頂角相同01晶胞xyzx方向的四根平行棱y方向的四根平行棱z方向的四根平行棱棱上無(wú)任何原子且都相同判斷方法三套各4根平行棱分別相同01晶胞xyzx-z坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面x-y坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面y-z坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面面上都有一個(gè)原子且都相同判斷方法三套各兩個(gè)平行面分別相同的最小平行六面體01晶胞結(jié)合所學(xué)內(nèi)容并判斷下列4個(gè)圖中結(jié)構(gòu)，屬于晶胞的是________A01晶胞晶胞示意圖常見(jiàn)的三類晶胞類型一：簡(jiǎn)單立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)僅在平行六面的8個(gè)頂角上有粒子01晶胞晶胞示意圖常見(jiàn)的三類晶胞類型二：面心立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)除8個(gè)頂角上有粒子外平行六面體的6個(gè)面的面心上均有1個(gè)粒子01晶胞晶胞示意圖常見(jiàn)的三類晶胞類型三：體心立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)除8個(gè)頂角上有粒子外平行六面體的體心有1個(gè)粒子01晶胞思考：銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目能計(jì)算嗎？01晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算觀察晶胞圖時(shí)，千萬(wàn)不能忘記，晶胞只是晶體微觀空間結(jié)構(gòu)里的一個(gè)基本單元，在它的上下、左右、前后無(wú)隙并置地排列著無(wú)數(shù)晶胞，而且所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列(包括取向)是完全相同的。01晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法晶胞內(nèi)時(shí)，1個(gè)晶胞平均占有的原子晶胞棱上的原子是4個(gè)晶胞共用的晶胞的頂角原子是8個(gè)晶胞共用的晶胞面上的原子是2個(gè)晶胞共用的晶胞內(nèi)晶胞棱晶胞的頂角晶胞面01晶胞立方晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算頂角位置：銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目818×＝101晶胞面上位置：216×＝3銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目立方晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算01晶胞金屬銅的一個(gè)晶胞的原子數(shù)2181＝8×＋6×＝4銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目立方晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算01晶胞棱上位置：12×＝341NaCl晶胞棱上體心Na＋位于_______和_______晶胞內(nèi)位置：1×1＝1氯化鈉的一個(gè)晶胞的鈉離子數(shù)＝12×＋1×1＝441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？密度？01晶胞下圖所示是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？密度？頂點(diǎn)面心Cl－位于_______和_______頂點(diǎn)位置：8×＝181面心位置：6×

＝321氯化鈉的一個(gè)晶胞的氯離子數(shù)=8×＋6×＝48121晶胞中鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比是1∶1NaCl晶胞01晶胞下圖所示是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？密度？設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為acmNaCl晶胞Vmρ＝m＝n·MNANn＝ρ＝N·MNA·V＝4×58.5NA·a3g·cm-301晶胞正六棱柱晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算示意圖位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱共用該微粒的晶胞數(shù)每個(gè)晶胞分?jǐn)偟奈⒘?shù)62341161213141正六邊形度數(shù)為120°，每個(gè)頂點(diǎn)6個(gè)晶胞共用01晶胞正三棱柱晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算示意圖位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱共用該微粒的晶胞數(shù)每個(gè)晶胞分?jǐn)偟奈⒘?shù)1226411121216141正三邊形度數(shù)為60°，每個(gè)頂點(diǎn)12個(gè)晶胞共用01晶胞計(jì)算晶胞中含有微粒數(shù)目的一般步驟按照位置關(guān)系的平均占有數(shù)及同一位置的微粒數(shù)目進(jìn)行計(jì)算明確微粒在晶胞中的位置關(guān)系晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定02晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定自然形成的晶體多種多樣，千姿百態(tài)，鬼斧神工：思考：如何測(cè)定這些晶體的結(jié)構(gòu)呢？02晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定常用儀器：_____________X射線衍射儀X射線單晶衍射儀02晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定測(cè)定過(guò)程：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______相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生

或者

。電子分立的斑點(diǎn)明銳的衍射峰單晶衍射圖非晶態(tài)和晶態(tài)SiO2粉末衍射圖譜(水晶)晶態(tài)SiO2(石英玻璃)非晶態(tài)SiO2注意：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02晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定衍射圖計(jì)算獲得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)稱類型原子在晶胞里的數(shù)目和位置結(jié)合晶體化學(xué)組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系02晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定乙酸晶體乙酸分子的空間結(jié)構(gòu)示例：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)乙酸晶胞課堂總結(jié)03課堂總結(jié)晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定晶胞X射線衍射法信息：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)稱類型、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)系概念晶胞與晶體的關(guān)系晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算判斷方法計(jì)算晶胞中含有微粒數(shù)目的一般步驟課堂練習(xí)04課堂練習(xí)1．整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。對(duì)這句話的理解錯(cuò)誤的是A．相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙B．晶體是晶胞簡(jiǎn)單、隨意堆積而成C．晶胞排列時(shí)，取向相同D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的【答案】B【詳解】晶體并不是晶胞簡(jiǎn)單、隨意堆積而成，而是晶胞平行排列而成的，且相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。故答案選擇B。04課堂練習(xí)2．下列關(guān)于晶體和晶胞的敘述中，正確的是A．不同晶體中的晶胞的大小和形狀均相同B．晶胞是晶體中最小的平行六面體C．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于固體是否具有規(guī)則的兒何外形D．由晶體X射線衍射圖經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得晶胞的形狀、大小以及微粒在晶胞里的位置04課堂練習(xí)【答案】D【詳解】A．不同晶體的構(gòu)成微粒不同，微粒的半徑不同，所以晶胞的大小不同，晶胞的形狀可能相同，也可能不同，A錯(cuò)誤；B．晶胞是從晶體上取出的一個(gè)具有代表性的基本單元，不一定是平行六面體，B錯(cuò)誤；C．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于晶體有自范性，非晶體也可以有規(guī)則幾何外形，如玻璃，C錯(cuò)誤；D．X射線衍射圖經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得晶胞的形狀、大小，分子或原子在微觀空間有序列排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目、位置等，D正確；04課堂練習(xí)3．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A．CaTiO3 B．CaTiO6

C．Ca4TiO3 D．CaTiO1204課堂練習(xí)【答案】A【詳解】利用均攤法確定化學(xué)式，處于晶胞中心的原子被一個(gè)晶胞占有，處于頂點(diǎn)上的原子被8個(gè)晶胞占有，處于棱上的原子被4個(gè)晶胞占有。所以鈣原子有一個(gè)，鈦原子的個(gè)數(shù)為8×1/8-=1，氧原子的個(gè)數(shù)為12×1/4=3個(gè)，故該物質(zhì)的化學(xué)式為CaTiO3，所以本題選擇A。04課堂練習(xí)4．某晶體的晶胞如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)目之比是A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶404課堂練習(xí)04課堂練習(xí)04課堂練習(xí)04課堂練習(xí)6.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子。如圖所示，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，則它的化學(xué)式是（）A.Ti14C13B.Ti4C4

C.TiCD.Ti13C14

A04課堂練習(xí)7.話筒是聲電轉(zhuǎn)換的換能器，在話筒中有一種材料的結(jié)構(gòu)如圖所示，它的主要成分是鈦酸鋇，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，可知它的化學(xué)式是（）A、BaTi8O12

B、Ba