物质结构与性质晶体的常识(第2课时).ppt

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1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第一节第一节 晶体的常识晶体的常识第第2 2课时课时选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质2023/2/191江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣教学目标：教学目标：知识与技能知识与技能 1.1.了解分子晶体和原子晶体的特征。了解分子晶体和原子晶体的特征。2.2.通过通过NaClNaCl、CsClCsCl的晶体结构，学生知道晶体中粒子的晶体结构，学生知道晶体中粒子的排列规律。了解离子晶体的特征。的排列规律。了解离子晶体的特征。3.3.通过对晶胞的分析，学生会计算晶胞中粒子的个数通过对晶胞的分析，学生会计算晶胞中粒子的个数。过程与方法过程与方法 通过几种典

2、型的晶体（干冰、金刚石、石墨、通过几种典型的晶体（干冰、金刚石、石墨、NaClNaCl、CsClCsCl、金属）结构的分析，学生能从三维的角度考虑粒、金属）结构的分析，学生能从三维的角度考虑粒子在空间的分布。子在空间的分布。情感态度与价值观情感态度与价值观 通过晶体结构课件的展示，学生能感受晶体的外在通过晶体结构课件的展示，学生能感受晶体的外在美和内在美。美和内在美。晶体的常识晶体的常识晶体为什么具有自晶体为什么具有自己的特性呢己的特性呢?晶胞晶胞1.晶胞：晶胞：晶体中的晶体中的最小重复最小重复单元（基本单元）单元（基本单元）3.晶胞的结构特征：晶胞的结构特征：一般来说一般来说,晶胞都是晶胞都

3、是平行六面体平行六面体(其边长不一定其边长不一定相等也不一定垂直相等也不一定垂直)-通过上、下、左、右、前、通过上、下、左、右、前、后的后的平移平移能与下一个晶胞完全重合能与下一个晶胞完全重合.二二、晶胞晶胞:2.晶胞的条件：晶胞的条件：代表晶体的化学组成代表晶体的化学组成（化学式）（化学式）及对称性及对称性4.晶胞和晶体的关系：晶胞和晶体的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶胞晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无无隙并置隙并置”而成而成.(蜂巢和蜂室的关系蜂巢和蜂室的关系-教材教材63页图页图3-7)晶胞晶胞“并置并置”指所有晶胞都是平行排指所有晶胞都是平行排列列的，的，取向相同。取向相同。一个晶胞

4、到另一个晶胞只需平移，不需转动一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动“无隙无隙”指相邻的晶胞之间没有任何指相邻的晶胞之间没有任何间隙；间隙；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面棱边、共面棱边、共面棱边、共面请理解：“完全等同完全等同”指所有晶胞的形状、指所有晶胞的形状、内部的原子种类、个数及几何排列完全相内部的原子种类、个数及几何排列完全相同同晶胞晶胞平行六面体平行六面体无隙并置无隙并置晶胞晶胞科目一考试科目一考试2016年科目一模拟考试题年科目一模拟考试题科目二考试 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频2023/2/197江西省鹰潭市第一中学

5、 桂耀荣5.三种典型立方晶胞结构：三种典型立方晶胞结构：简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方晶胞晶胞铜晶体的一个晶胞中含有铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子多少个铜原子?A:14B:4C:8D:6答案答案:B为什么呢为什么呢?问题（问题（P63图图3-7）：）：晶胞晶胞1 12 24 43 37 76 68 85 51 12 22 21 13 34 4请看请看:1 1体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4晶胞晶胞6.晶胞中微粒个数的计算晶胞中微粒个数的计算体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4方法：方法：均摊法均摊法（或切

6、割法）（或切割法）原则：原则：若若微粒微粒被被n个晶胞共用，个晶胞共用，均摊一个晶胞中为均摊一个晶胞中为1n规律：对规律：对立方晶胞立方晶胞晶胞晶胞晶胞中粒子个数计算规律（切割法）晶胞中粒子个数计算规律（切割法）棱棱棱棱上上上上 晶胞 顶角 棱上 面上 中心立方体 1/8 1/4 1/2 1面面面面上上上上顶顶顶顶角角角角晶胞晶胞各各4个个绿色：绿色：81/8+61/2=4灰色：灰色：12+1=4各各1/2个个 练习练习:下面几种晶胞中分别含有几个原子下面几种晶胞中分别含有几个原子?晶胞晶胞课课 堂堂 练练 习习1.钛酸钡的热稳定性好钛酸钡的热稳定性好,介电常数高介电常数高,在小型变在小型变压

7、器、话筒和扩音器压器、话筒和扩音器中都有应用。其晶体中都有应用。其晶体的结构示意图如右图的结构示意图如右图所示。则它的化学式所示。则它的化学式为（为（）A.BaTi A.BaTi8 8O O1212 B.BaTi B.BaTi4 4O O6 6 C.BaTi C.BaTi2 2O O4 4 D.BaTiO D.BaTiO3 3BaTiOD晶胞晶胞学与问学与问P642 288晶胞晶胞A2 2BC2 2看图写化学式晶胞晶胞【练习练习】最近发现一种由钛原子和碳原子构最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体

8、心的原子心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是是碳原子，它的化学式是。解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可出该

9、结构内两种原子的数目就可出该结构内两种原子的数目就可以了。以了。以了。以了。答案为：答案为：答案为：答案为：TiTi1414C C1313晶胞晶胞注意：注意：晶胞晶胞在使用均摊法计算规律时一定先看清楚晶在使用均摊法计算规律时一定先看清楚晶胞构型；若晶胞构型不是立方体，晶胞中胞构型；若晶胞构型不是立方体，晶胞中的微粒数视情况而定！的微粒数视情况而定！石墨晶体的层状结构，层石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的

10、碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_。练习：练习：2 2：3 32 23 3晶胞晶胞 在晶体结构中确定一个具有代表性在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。线、面的量进行解答。（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）三、有关晶体的计算三、有关晶体的计算晶胞晶胞思考思考1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周周 围最近距离的围最近距离的ClCl-有有 个？个？每个每个ClCl-周围最近距离的周围最近距离的 Na

11、Na+有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周周 围最近距离的围最近距离的NaNa+有有 个？个？3.3.氯化钠的化学式用氯化钠的化学式用“NaCl”NaCl”来表示，原因何在？能来表示，原因何在？能否否 把把“NaCl”NaCl”称为分子式？称为分子式？4.4.每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个NaNa+？个个ClCl-？（位于顶？（位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.5.该晶胞中，若该晶胞中，若NaNa+和和ClCl-间的最近距离为间的最近距离为0.5a0.5ax1010-10-10m

12、 m，则晶体的密度，则晶体的密度=6 66 6121244039/a3 （g/cm3）晶胞晶胞2 21 13 34 4晶胞晶胞晶胞晶胞a a1010-8-8cmcm晶体中最小正方体中所含的晶体中最小正方体中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为:（个）（个）844=1216.0210232158.5g 即每个小正方体中平均含即每个小正方体中平均含 个个“NaCl”NaCl”，质量为，质量为:21解解法法2 2：而此小正方体体积为而此小正方体体积为(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 36.0210232158.5g(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 30.39a

13、3g.-3=故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：解解法法1 1：每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。每个晶胞的质量为：每个晶胞的质量为：6.02102358.54g 每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：6.02102358.54(a10(a10-8-8)3 3=0.39a3g.-3晶胞晶胞解解法法3 3：依：依=m m/v v每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为4 4

14、个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：=0.39a3g.-3即含即含4 4个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3那么那么1 1个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 3则：则：1molNaCl1molNaCl所占的体积为：所占的体积为：6.021023(a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 3而而1molNaCl1molNaCl的质量为：的质量

15、为：58.5g6.021023(a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 358.5g6.021023(a10(a10-8-8)3 3 3 358.54g=晶胞晶胞-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图晶胞晶胞ClCl-1.1.在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+周围最近距离的周围最近距离的CsCs+有几个？每个有几个？每个ClCl-周围最近距离的周围最近距离的ClCl-有几个？有几个？2.2.分析分析“CsCl”CsCl”化学式的由来。化学式的由来。思考思考6587213416个个晶胞晶胞晶胞晶胞二氧化碳及其晶胞二氧化碳及其晶胞晶胞晶胞每每8 8

16、个个COCO2 2构成立方构成立方体，且在体，且在6 6个面的个面的中心又各占据中心又各占据1 1个个COCO2 2。每个晶胞中每个晶胞中有有4个个CO2分子，分子，12个原子。个原子。在每个在每个COCO2 2周围等距周围等距离的最近的离的最近的COCO2 2有有1212个个(同层同层4 4个，个，上层上层4 4个、下层个、下层4 4个个)晶胞晶胞1.晶体与非晶体的严格判别可采用晶体与非晶体的严格判别可采用()A.有否自范性有否自范性B.有否各向异性有否各向异性C.有否固定熔点有否固定熔点 D.有否周期性结构有否周期性结构2.某物质的晶体中含某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排三种元素，

17、其排列方式如图所示列方式如图所示(其中前后两面心上的其中前后两面心上的B原子未原子未能画出能画出)，晶体中，晶体中A、B、C的中原子个数之比的中原子个数之比依次为依次为()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3【课后巩固练习课后巩固练习】DA晶胞晶胞3.1987年年2月，未经武（月，未经武（PaulChu）教授等）教授等发现钛钡铜氧化合物在发现钛钡铜氧化合物在90K温度下即具有超温度下即具有超导性。若该化合物的结构如右图所示，则导性。若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是该化合物的化学式可能是（）A.YBa2CuO7xB.YBa2Cu2O7xC.YBa2Cu3O

18、7xD.YBa2Cu4O7xC晶胞晶胞4.白磷分子如图所示：则白磷分子如图所示：则31g白磷分子中存白磷分子中存在的共价键数目为（在的共价键数目为（）A4NABNAC1.5NAD0.25NAC晶胞晶胞5某离子化合物的晶胞如右图所示立体结某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是是（）A、18B、14C、12D、11D晶胞晶胞6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最如右图石墨晶

19、体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（小的正六边形占有碳原子数目为（）A、2B、3C、4D、6A晶胞晶胞7.许多物质在通常条件下是以晶体的形式存许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为示，则该物质的化学式为（）ACa4TiO3BCa4TiO6CCaTiO3DC

20、a8TiO120C晶胞晶胞8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是确的是（）A单晶一般都有各向异性单晶一般都有各向异性B晶体有固定的熔点晶体有固定的熔点C所有晶体都有一定的规整外形所有晶体都有一定的规整外形D多晶一般不表现各向异性多晶一般不表现各向异性D多晶多晶指的是多种晶形共存，单晶指只指的是多种晶形共存，单晶指只有一种晶形。有一种晶形。单晶单晶体体-晶体内部的晶格方位完全一晶体内部的晶格方位完全一致致.多晶体多晶体许多晶粒组成许多晶粒组成晶胞晶胞9.晶体中最小的重复单元晶体中最小的重复单元晶胞，晶胞，凡处凡处于立方体顶点的微粒，同时为于立方体顶点的

21、微粒，同时为个晶胞个晶胞共有；共有；凡处于立方体棱上的微粒，同时为凡处于立方体棱上的微粒，同时为个晶胞共有；个晶胞共有；凡处于立方体面上的凡处于立方体面上的微粒，同时为微粒，同时为个晶胞共有；个晶胞共有；凡处于凡处于立方体体心的微粒，同时为立方体体心的微粒，同时为个晶胞共个晶胞共有。有。8421晶胞晶胞10.现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙(如下图如下图三种晶体的晶三种晶体的晶胞：胞：(甲中甲中x处于晶胞的中心，乙中处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞处于晶胞的中心的中心)，可推知：甲晶体中，可推知：甲晶体中x与与y的个数比是的个数比是_，乙中，乙中a与与b的个数比是的个数比是_，丙晶胞中有，丙晶胞中有

22、_个个c离子，离子，有有_个个d离子。离子。4:31:144晶胞晶胞10.解析：解析：x:y4:3a：b1：14个个c4个个d处于晶胞中心的处于晶胞中心的x或或a为该晶胞单独占有，位为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以立方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:yl:6184:3；a:b=1:8181:1；丙晶胞中丙晶胞中c离子为离子为1214+14(个个)；d离子为离子为818+6124(个个)晶胞晶胞11.右图是超导化合物右图是超导化合物钙钛矿晶体钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答：的晶胞结构。请回答：(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为。(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有最近且相等的其他钛离子共有个个CaTiO36晶胞晶胞干冰晶体结构分析图CO2 分子中心晶胞晶胞干冰晶体结构分析图干冰晶体结构分析图CO2 分子晶胞晶胞