年化学 第3章 第1节 物质的聚集状态与物质性质精品课件 鲁科选修《物质结构与性质》.ppt

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1、第第3章物质的聚集状态与物质性质章物质的聚集状态与物质性质第第3章章物质的聚集状态与物质性质物质的聚集状态与物质性质2021/8/8 星期日1第第1节认识晶体节认识晶体2021/8/8 星期日2课程标准导航课程标准导航1.了解晶体与晶胞的概念。了解晶体与晶胞的概念。2了解晶体与非晶体的性了解晶体与非晶体的性质质差异。差异。3了解常了解常见见的晶体的晶体结结构堆构堆积积模型与化学式模型与化学式的确定。的确定。2021/8/8 星期日3新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、晶体的特征一、晶体的特征1.晶体的概念晶体的概念内部微粒内部微粒(原子、离子或分子原子、离子或分子)在空在空间间

2、按一定按一定规规律做律做_构成的固体构成的固体物物质质。2.晶体的特性晶体的特性周期性重复排列周期性重复排列2021/8/8 星期日4(1)晶体的晶体的_性：在适宜的条件下，晶性：在适宜的条件下，晶体能体能够够自自发发地呈地呈现现封封闭闭的、的、规则规则的多面体外的多面体外形。形。(2)晶体的晶体的_性：晶体在不同的方向上性：晶体在不同的方向上表表现现出不同的物理性出不同的物理性质质。(3)晶体的晶体的_性：晶体具有性：晶体具有规则规则的几何的几何外形。外形。自范自范各向异各向异对对称称2021/8/8 星期日53.晶体的分晶体的分类类根据晶体内部微粒的种根据晶体内部微粒的种类类和微粒和微粒间

3、间_的不同，可以将晶体分的不同，可以将晶体分为为离子晶离子晶体、体、_、原子晶体和分子晶体。、原子晶体和分子晶体。相互作用相互作用金属晶体金属晶体2021/8/8 星期日6想一想想一想1晶体晶体为为什么有自范性？什么有自范性？提示：提示：晶体中粒子在微晶体中粒子在微观观空空间间内呈内呈现现周期性周期性的有序排列的有序排列导导致晶体有自范性。致晶体有自范性。2021/8/8 星期日7二、晶体二、晶体结结构的堆构的堆积积模型模型1.等径等径圆圆球的密堆球的密堆积积密置密置层间层间堆堆积积方式方式表达符号表达符号举举例例_ABAB晶体晶体镁镁A1型最密堆型最密堆积积_晶体晶体铜铜A3型最密堆型最密堆

4、积积ABCABC2021/8/8 星期日82.非等径圆球的密堆积非等径圆球的密堆积晶体晶体类类型型排列方式排列方式离子离子晶体晶体构成晶体的离子可被构成晶体的离子可被视为视为占据一定体占据一定体积积的的圆圆球，大球先按一定方式做球，大球先按一定方式做_的密堆的密堆积积，小球再填充到大球所形成的空，小球再填充到大球所形成的空隙中隙中等径等径圆圆球球2021/8/8 星期日9晶体晶体类类型型排列方式排列方式分子分子晶体晶体分子分子间间尽可能采取尽可能采取紧紧密堆密堆积积方式，但分子的方式，但分子的堆堆积积方式与方式与_有关有关原子原子晶体晶体由于共价由于共价键键具有方向性和具有方向性和_，决定，决

5、定了了这这种晶体中微粒堆种晶体中微粒堆积积_紧紧密堆密堆积积原理原理分子的形状分子的形状饱饱和性和性不服从不服从2021/8/8 星期日10想一想想一想2.为为什么在金属晶体、离子晶体、分子晶体中什么在金属晶体、离子晶体、分子晶体中各微粒尽量采取各微粒尽量采取紧紧密堆密堆积积的排列方式？的排列方式？提示：提示：因因为为金属金属键键、离子、离子键键和分子和分子间间作用力作用力均没有方向性，因此都均没有方向性，因此都趋趋向于使原子、离子向于使原子、离子或分子尽可能多的吸引其他原子、离子或分或分子尽可能多的吸引其他原子、离子或分子分布于周子分布于周围围，并以密堆，并以密堆积积的方式降低体系的方式降低

6、体系的能量，使晶体的能量，使晶体变变得比得比较稳较稳定。定。2021/8/8 星期日11三、晶胞三、晶胞概念概念 描述晶体描述晶体结结构的构的_形状形状晶胞一般都是晶胞一般都是_，晶体是由，晶体是由无数晶胞无数晶胞“无隙并置无隙并置”而成而成特点特点所有晶胞的所有晶胞的_及内部的原子及内部的原子_及几何排列是完全相同的及几何排列是完全相同的微粒微粒数目数目求算求算某晶胞中的微粒，如果被某晶胞中的微粒，如果被n个晶胞所共有，个晶胞所共有，则则微粒的微粒的_属于属于该该晶胞晶胞最小重复最小重复单单元元平行六面体平行六面体形状形状种种类类、个数个数1/n2021/8/8 星期日12想一想想一想3.由

7、晶胞构成的晶体，其化学式是否可表示一由晶胞构成的晶体，其化学式是否可表示一个分子中原子的数目？个分子中原子的数目？提示：提示：不可以，只表示每个晶胞中不同原子不可以，只表示每个晶胞中不同原子的最的最简简整数比。整数比。2021/8/8 星期日13自主体验自主体验1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A固固态态物物质质一定是晶体一定是晶体B金属金属镁镁的晶体属于的晶体属于A1型最密堆型最密堆积积C晶体内部的微粒按一定晶体内部的微粒按一定规规律做周期性重复律做周期性重复排列排列D构成晶体的微粒一定是离子构成晶体的微粒一定是离子2021/8/8 星期日14解析：解析：选选C。固。固态态物物质质不一

8、定是晶体，如玻不一定是晶体，如玻璃璃为为非晶体；金属非晶体；金属镁镁的晶体属于的晶体属于A3型最密堆型最密堆积积；构成晶体的微粒可以是分子、原子或构成晶体的微粒可以是分子、原子或离子。离子。2.下列叙述不属于晶体特征的是下列叙述不属于晶体特征的是()A晶体有晶体有规则规则的几何外形的几何外形B晶体具有各向异性晶体具有各向异性2021/8/8 星期日15C晶体有晶体有对对称性称性D晶体没有固定的熔点晶体没有固定的熔点解析：解析：选选D。晶体的特性包括自范性。晶体的特性包括自范性(规则规则几几何外形何外形)、各向异性、各向异性、对对称性，且晶体有固定称性，且晶体有固定的熔点。的熔点。2021/8/

9、8 星期日163.在在单质单质的晶体中，一定不存在的晶体中，一定不存在()A离子离子键键B分子分子间间作用力作用力C共价共价键键D金属离子与自由金属离子与自由电电子子间间的作用的作用解析：解析：选选A。单质单质是由同种元素是由同种元素组组成的成的纯净纯净物，同种元素之物，同种元素之间间不可能形成离子不可能形成离子键键。2021/8/8 星期日17要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究导引探究导引1晶体中的微粒在空晶体中的微粒在空间间中的排列服从什么原中的排列服从什么原理？理？为为什么？什么？提示：提示：紧紧密堆密堆积积原理；原理；这这种排列体系能量种排列体系能量低、晶体低、晶体稳稳定。定。要点一

10、要点一要点一要点一晶体结构的堆积模型晶体结构的堆积模型2021/8/8 星期日18探究导引探究导引2金属晶体的金属晶体的结结构型式是什么构型式是什么类类型型的密堆的密堆积积？有几种密堆？有几种密堆积积方式？方式？提示：提示：等径等径圆圆球密堆球密堆积积，有，有A1型最密堆型最密堆积积(ABCABC)和和A3型最密堆型最密堆积积(ABAB)。2021/8/8 星期日19探究导引探究导引3离子晶体和分子晶体大多采用哪离子晶体和分子晶体大多采用哪种堆种堆积积方式？方式？为为什么？什么？提示：提示：A1型最密堆型最密堆积积，由于离子晶体中的离，由于离子晶体中的离子子间间存在无方向的静存在无方向的静电电

11、作用和分子晶体中分作用和分子晶体中分子之子之间间范德范德华华力无方向性和力无方向性和饱饱和性，故它和性，故它们们都以都以A1型最密堆型最密堆积积方式排列。方式排列。2021/8/8 星期日20要点归纳要点归纳1.等径圆球的密堆积方式等径圆球的密堆积方式等径圆球在一个层中，最紧密的堆积方式只等径圆球在一个层中，最紧密的堆积方式只有一种情况有一种情况一个球与周围六个球相切，一个球与周围六个球相切，在中心球的周围形成六个凹位，将其算为第在中心球的周围形成六个凹位，将其算为第一层。第二层对第一层来讲最紧密的堆积方一层。第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球心对准式是将球心对准1、3、5位位(或对准或

12、对准2、4、6位，其情形是一样的位，其情形是一样的)。2021/8/8 星期日21(1)六方最密堆积六方最密堆积(A3型型)对于第一、二层来说，第三层可以有两种最对于第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密方式。紧密方式。2021/8/8 星期日22第一种是将球心对准第一层的球心。于是每第一种是将球心对准第一层的球心。于是每两层形成一个周期，即两层形成一个周期，即“ABAB”堆积方堆积方式，形成六方紧密堆积，即式，形成六方紧密堆积，即A3型密堆积。型密堆积。2021/8/8 星期日23由以上堆由以上堆积积可知，同一可知，同一层层上每个球与同上每个球与同层层中中周周围围6个球相接触，同个球相接触，

13、同时时又与上下两又与上下两层层中各中各3个球相接触，故每个球与周个球相接触，故每个球与周围围12个球相接个球相接触，所以它触，所以它们们的配位数是的配位数是12。(2)面心立方最密堆面心立方最密堆积积(A1型型)第三第三层层的另一种排列方式，是将球的另一种排列方式，是将球对对准第一准第一层层的的2、4、6位，不同于位，不同于AB两两层层的位置，的位置，这这是是C层层。2021/8/8 星期日24第四第四层层再排再排A，于是形成，于是形成ABC三三层层一个周期一个周期的排列方式，得到面心立方堆的排列方式，得到面心立方堆积积，即，即A1型密型密堆堆积积，配位数，配位数为为12(同同层层是是6、上下

14、、上下层层各各为为3)。2021/8/8 星期日252.非等径非等径圆圆球的密堆球的密堆积积由离子构成的晶体可由离子构成的晶体可视为视为不等径不等径圆圆球的密堆球的密堆积积，即将不同半径的，即将不同半径的圆圆球的堆球的堆积积看成是大球看成是大球先按一定方式做等径先按一定方式做等径圆圆球的密堆球的密堆积积，小球再，小球再填充在大球所形成的空隙中。如：填充在大球所形成的空隙中。如：NaCl晶晶体、体、ZnS晶体中，晶体中，Cl、S2均按均按A1型密堆型密堆积积，Na、Zn2填在它填在它们们的空隙中。在干冰的空隙中。在干冰中，直中，直线线形的二氧化碳分子在空形的二氧化碳分子在空间间以以A1型密型密堆

15、堆积积方式形成晶体。方式形成晶体。2021/8/8 星期日26即时应用即时应用1.下列关于右下列关于右图图不正确的不正确的说说法是法是()A此种最密堆此种最密堆积为积为面心立方最密堆面心立方最密堆积积B该该种堆种堆积积方式称方式称为为A1型最密堆型最密堆积积C该该种堆种堆积积方式方式可用符号可用符号“ABCABC”表示表示2021/8/8 星期日27D该该种堆种堆积积方式称方式称为为A3型最密堆型最密堆积积解析：解析：选选D。从垂直方向看，相。从垂直方向看，相邻邻三三层层球的球球的球心位置均不在同一条垂心位置均不在同一条垂线线上，但第四上，但第四层层与第与第一一层层的球心相的球心相对应对应，所

16、以，所以为为A1型型(面心立面心立方方)最密堆最密堆积积，D项错误项错误。2021/8/8 星期日28要点二要点二要点二要点二晶胞晶胞探究导引探究导引如何分析晶体内部的原子在三如何分析晶体内部的原子在三维维空空间间里呈周里呈周期性的有序排列？期性的有序排列？提示：提示：由于晶体内部微粒在空由于晶体内部微粒在空间间呈呈现现可重复可重复的周期性排列，因此在研究晶体的周期性排列，因此在研究晶体结结构构时时，只，只需找出其中最小的重复需找出其中最小的重复单单元加以分析即可。元加以分析即可。2021/8/8 星期日29要点归纳要点归纳1.晶胞知识要点晶胞知识要点(1)习惯上采用的晶胞都是平行六面体，是描

17、习惯上采用的晶胞都是平行六面体，是描述晶体结构的最小重复单元。述晶体结构的最小重复单元。(2)整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“无无隙并置隙并置”而成。而成。(3)晶体结构的基本重复单元是晶胞，晶胞的晶体结构的基本重复单元是晶胞，晶胞的结构可反映晶体的结构。结构可反映晶体的结构。2021/8/8 星期日302021/8/8 星期日312021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33即时应用即时应用如图为某晶体的一个晶胞，该晶体由如图为某晶体的一个晶胞，该晶体由A、B、C三种基本粒子组成。该晶体的化学三种基本粒子组成。该晶体的化学式是式是()AA6B8CB

18、A2B4CCA3BCDA3B4C2021/8/8 星期日342021/8/8 星期日35题题型型探探究究技技法法归归纳纳题型一题型一题型一题型一晶体的特性晶体的特性例例例例1 1从我从我们们熟悉的食熟悉的食盐盐、金属、冰到、金属、冰到贵贵重重的的钻钻石等都是晶体，而同石等都是晶体，而同样样透明的玻璃却是透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质质区区别别的叙述中，正确的是的叙述中，正确的是()2021/8/8 星期日36A是否具有是否具有规则规则的几何外形的固体的几何外形的固体B是否具有固定是否具有固定组组成的物成的物质质C是否具有美是否具有美观对观对称的

19、外形称的外形D内部基本构成微粒是否按一定内部基本构成微粒是否按一定规规律做周期律做周期性重复排列性重复排列【思路点思路点拨拨】解此解此题题关关键键需注意两点：需注意两点：(1)晶体与非晶体的区晶体与非晶体的区别别；(2)晶体的本晶体的本质质特征。特征。2021/8/8 星期日37【解析解析】有有规则规则几何外形或美几何外形或美观对观对称外形称外形的固体不一定都是晶体，如玻璃制品可以塑的固体不一定都是晶体，如玻璃制品可以塑造出造出规则规则的几何外形，也可以具有美的几何外形，也可以具有美观对观对称称的外形；具有固定的外形；具有固定组组成的物成的物质质也不一定是晶也不一定是晶体，如某些无定形体也有固

20、定体，如某些无定形体也有固定组组成。成。【答案答案】D2021/8/8 星期日38【名名师师点睛点睛】晶体的特征：晶体内部微粒晶体的特征：晶体内部微粒在空在空间间按一定按一定规规律做周期性重复排列。律做周期性重复排列。这这一一本本质质特征决定了晶体有特征决定了晶体有规则规则的几何外形，各的几何外形，各向异性，特定的向异性，特定的对对称性等基本特征。称性等基本特征。2021/8/8 星期日39题型二题型二题型二题型二晶胞中的微粒数计算晶胞中的微粒数计算例例例例2 2某离子晶体晶胞某离子晶体晶胞结结构如构如图图所示，所示，X位位于立方体的于立方体的顶顶点，点，Y位于立方体中心，位于立方体中心，试试

21、分分析：晶体中每个析：晶体中每个Y同同时时吸引着吸引着_个个X，每个每个X同同时时吸引着吸引着_个个Y，该该晶体的化学式晶体的化学式为为_.2021/8/8 星期日40【思路点思路点拨拨】求算晶胞求算晶胞对应对应的晶体的化学的晶体的化学式必式必须须掌握掌握“分分摊摊法法”灵活灵活应应用。用。2021/8/8 星期日412021/8/8 星期日42【答案答案】48XY2(或或Y2X)【名名师师点睛点睛】分析晶胞中粒子分析晶胞中粒子实际实际数目数目时时，要充分运用想象和立体几何的思想采用要充分运用想象和立体几何的思想采用“均均摊摊法法”进进行有关行有关计计算。算。2021/8/8 星期日43热热点

22、点示示例例思思维维拓拓展展石墨晶体结构的分析石墨晶体结构的分析【经经典案例典案例】石墨的片石墨的片层结层结构如构如图图所示，所示，试试回答：回答：(1)平均平均_个碳原子构成一个正六个碳原子构成一个正六边边形。形。2021/8/8 星期日44(2)石墨晶体每一石墨晶体每一层层内碳原子数与内碳原子数与CC键键键键数数之比是之比是_。(3)ng碳原子可构成碳原子可构成_个正六个正六边边形。形。【解析解析】(1)利用点与面之利用点与面之间间的关系，平均每的关系，平均每个正六个正六边边形需碳原子数：形需碳原子数：61/32。(2)分析每个正六分析每个正六边边形：形：所占的碳原子数所占的碳原子数为为61/32；2021/8/8 星期日452021/8/8 星期日462021/8/8 星期日47