高二化学晶体结构的分析和计算.ppt

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1、的分析和计算的分析和计算2021/8/11 星期三1固固体体晶体晶体非晶体非晶体复复 习习 具有规则具有规则的几何外形的几何外形 没有规则没有规则的几何外形的几何外形2021/8/11 星期三2 晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。的结构单元重复出现的结果。我们把晶体中重复出现的最基本的结构单元我们把晶体中重复出现的最基本的结构单元叫叫晶胞晶胞晶 胞 一般来说，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看着是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。2021/8/1

2、1 星期三3平行六面平行六面体体无隙并置无隙并置2021/8/11 星期三4体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构晶 胞2021/8/11 星期三5 平行六面体晶胞对组成晶晶胞对组成晶胞的各质点（晶格点）的占有胞的各质点（晶格点）的占有率如何呢？率如何呢？问问 题题2021/8/11 星期三6体心：体心：12021/8/11 星期三7面心：面心：122021/8/11 星期三8棱边：棱边：142021/8/11 星期三9顶点：顶点：182021/8/11 星期三10体心：体心：面心面心:顶点顶点:棱边棱边:一、平行六面体晶胞对组成晶胞一、平行六

3、面体晶胞对组成晶胞的各质点的占有率的各质点的占有率12181412021/8/11 星期三11 1、当题给信息为晶体中最小重复单元晶胞（或平面结构）中的微粒排列方式时，要运用空间想象力，将晶胞在三维空间内重复延伸，得到一个较完整的晶体结构，形成求解思路。二、有关晶体的计算二、有关晶体的计算2021/8/11 星期三12学与问学与问图图 3-9 钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图 图图3-9依次是金属钠、金属锌、碘、金刚石晶胞依次是金属钠、金属锌、碘、金刚石晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？818+1=2钠：钠：718+

4、1=1锌：锌：78818+6=4碘：碘：12（）2 2818+6=8金刚石：金刚石：12+42021/8/11 星期三13小小 结结 立方体晶胞中各位置上原子总数的计立方体晶胞中各位置上原子总数的计算方法分别是：算方法分别是：顶角顶角顶角顶角上的原子总数上的原子总数=1/8=1/8顶角原子数顶角原子数棱上棱上棱上棱上的原子总数的原子总数面心面心面心面心上的原子总数上的原子总数=1/4=1/4顶角原子数顶角原子数=1/2=1/2顶角原子数顶角原子数体心体心体心体心上的原子总数上的原子总数=1=1体心原子数体心原子数2021/8/11 星期三14例例1：在干冰晶体中，平均每个晶胞（如图）占有CO2

5、分子的个数为_，每个CO2分子周围有_个与之紧邻且等距的CO2分子.4122021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16AB练习练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）化学式：化学式：AB2021/8/11 星期三17练习练习2：根据离子晶体的晶根据离子晶体的晶胞胞结构，判断下结构，判断下列列离子晶体离子晶体的化学式：（的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB化学式：化学式：A2B2021/8/11 星期三18AB化学式：化学式：练习练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下根据离子晶

6、体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）AB2021/8/11 星期三19B化学式：化学式：A练习练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）表示阳离子）CABC32021/8/11 星期三20 2、当题给信息为晶体中微粒的排列方式时，可在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元晶胞为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。二、有关晶体的计算二、有关晶体的计算2021/8/11 星期三21 右右图图是是石石英英晶晶体体平平面面示示意意图图（它它实实际际上上是是立立

7、体体的的网网状状结结构构）,其其中中硅硅、氧氧原原子数之比为子数之比为_.1:2例例2：2021/8/11 星期三22例例3：如图直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处位置，晶体中，每个Na+周围与它最接近的且距离相等的Na+个数为：_122021/8/11 星期三23 金刚石金刚石晶体中含晶体中含有共价键形成的有共价键形成的C原子环，其中最小原子环，其中最小的的C环上有环上有_个个C原子。原子。例例4：62021/8/11 星期三24 石墨晶体的层状结构，层内石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：试回答下列问题：（1）图中

8、平均每个正六边形占）图中平均每个正六边形占有有C原子数为原子数为_个、占有的碳个、占有的碳碳键数为碳键数为_个。个。（2）层内）层内7个六元环完全占有的个六元环完全占有的C原子数为原子数为_个，碳原子数个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目与碳碳化学键数目之比为_.巩固练习一：巩固练习一：14142:32:32 23 32021/8/11 星期三25巩固巩固练习二练习二：已知晶体硼的基本结构单已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示：其中有二面体，如图所示：其中有二十个等边三角形的面和一定十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点为一数目的顶点，每

9、个顶点为一个硼原子，试通过观察分析个硼原子，试通过观察分析右图回答：此基本结构单元右图回答：此基本结构单元是由是由_个硼原子构成，有个硼原子构成，有_个个B-B化学键，相邻化学键，相邻B-B键键的键角为的键角为_.1230306002021/8/11 星期三26巩固巩固练习三练习三：已知晶体的基本单元是由12个硼原子构成的（如右图），每个顶点上有一个硼原子，每个硼原子形成的化学键完全相同，通过观察图形和推算，可知此基本结构单元是一个正_面体。202021/8/11 星期三27 某晶胞结某晶胞结构如图所示，构如图所示，晶胞中各微粒晶胞中各微粒个数分别为：个数分别为：铜铜_个个 钡钡_个个 钇钇_

10、个个巩固巩固练习四练习四：2312021/8/11 星期三28巩固练习五：巩固练习五：(1)平均每个正六边形拥有平均每个正六边形拥有_个锗原子个锗原子,_个氧原子个氧原子.(2)化学式为化学式为:_23(GeCH2CH2COOH)2O3 或或Ge2C6H10O32021/8/11 星期三29 某某离离子子晶晶体体的的晶晶胞胞结结构构如如右右图图所所示示：表表示示X离离子子，位位于于立立方方体体的的顶顶点点；表表示示Y离离子子，位位于于立方体的中心。试分析：立方体的中心。试分析：该晶体的化学式为该晶体的化学式为 。晶体中距离最近的晶体中距离最近的2个个X与一与一个个Y形成的夹角为形成的夹角为_1

11、09028Y2X巩固练习六：巩固练习六：2021/8/11 星期三30小小 结结一、晶胞对质点的占有率的计算一、晶胞对质点的占有率的计算二、有关晶体的计算二、有关晶体的计算2021/8/11 星期三311996年年诺诺贝贝化化学学奖奖授授予予对对发发现现C60有有重重大大贡贡献献的的三三位位科科学学家家.C60分分子子是是形形如球状的多面体如球状的多面体(如图如图),该结构的建立基于以下考虑该结构的建立基于以下考虑:C60分子中每个碳原子只跟相邻的分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数、面数和棱边

12、数的关系多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理遵循欧拉定理:顶点数顶点数+面数面数-棱边数棱边数=2据上所述据上所述,可推知可推知C60分子有分子有12个五边形和个五边形和20个六边形个六边形,C60分子所分子所含的双键数为含的双键数为30.请回答下列问题请回答下列问题:(1)固体固体C60与金刚石相比较与金刚石相比较,熔点较高者应是熔点较高者应是_,理由是理由是:_.(2)试估计试估计C60跟跟F2在一定条件下在一定条件下,能否发生反应生成能否发生反应生成C60F60(填填“可能可能”或或“不可能不可能”)_,并简述其理由：并简述其理由：_.(3)通通 过过 计计 算算,确确 定定

13、 C60分分 子子 所所 含含 单单 键键 数数.C60分分 子子 所所 含含 单单 键键 数数 为为_.(4)C70分分子子也也已已制制得得,它它的的分分子子结结构构模模型型可可以以与与C60同同样样考考虑虑而而推推知知.通通过过计算确定计算确定C70分子中五边形和六边形的数目分子中五边形和六边形的数目.C70分子中所含五边形数为分子中所含五边形数为_,六边形数为六边形数为_.金刚石属原子晶体金刚石属原子晶体,而固体而固体C60不是不是,故金刚石熔点较高故金刚石熔点较高.(答出答出“金刚石属原子晶体金刚石属原子晶体”即可即可)金刚石金刚石 因因C60分子含分子含30个双键个双键,与极活泼的与极活泼的F2发生加成反应即可生成发生加成反应即可生成C60F60(只只要指出要指出“C60含含30个双键个双键”即可即可,但答但答“因因C60含有双键含有双键”不行不行)可能可能12 25可由欧拉定理计算键数可由欧拉定理计算键数(即棱边数即棱边数):60+(12+20)-2=90C60分子中单键为分子中单键为:90-30=60 课外练习2021/8/11 星期三322021/8/11 星期三33