人教版高中化學(xué)選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第三章 第一節(jié) 晶體的常識(shí)(第2課時(shí)).ppt

1、2020年6月16日星期二,1,第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一節(jié)晶體的常識(shí),第2課時(shí),新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列,選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),2020年6月16日星期二,2,教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能1.了解分子晶體和原子晶體的特征。2.通過NaCl、CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，學(xué)生知道晶體中粒子的排列規(guī)律。了解離子晶體的特征。3.通過對晶胞的分析，學(xué)生會(huì)計(jì)算晶胞中粒子的個(gè)數(shù)。過程與方法通過幾種典型的晶體（干冰、金剛石、石墨、NaCl、CsCl、金屬）結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)生能從三維的角度考慮粒子在空間的分布。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過晶體結(jié)構(gòu)課件的展示，學(xué)生能感受晶體的外在美和內(nèi)在美。,晶體的常識(shí),2020年6月16日星期二,

2、3,晶體為什么具有自己的特性呢?,晶胞,2020年6月16日星期二,4,1.晶胞：晶體中的最小重復(fù)單元（基本單元）,3.晶胞的結(jié)構(gòu)特征：,一般來說,晶胞都是平行六面體(其邊長不一定相等也不一定垂直)-通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個(gè)晶胞完全重合.,二、晶胞:,2.晶胞的條件：,代表晶體的化學(xué)組成（化學(xué)式）及對稱性,4.晶胞和晶體的關(guān)系：,晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的關(guān)系-教材63頁圖3-7),晶胞,2020年6月16日星期二,5,“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一個(gè)晶胞到另一個(gè)晶胞只需平移，不需轉(zhuǎn)動(dòng),“無隙”指相鄰的晶胞之間沒有任何間隙；一

3、個(gè)晶胞與相鄰的晶胞完全共頂點(diǎn)、共棱邊、共面,請理解：,“完全等同”指所有晶胞的形狀、內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列完全相同,晶胞,2020年6月16日星期二,6,平行六面體,無隙并置,晶胞,2020年6月16日星期二,7,5.三種典型立方晶胞結(jié)構(gòu)：,簡單立方,體心立方,面心立方,晶胞,2020年6月16日星期二,8,銅晶體的一個(gè)晶胞中含有多少個(gè)銅原子?A:14B:4C:8D:6,答案:B,為什么呢?,問題（P63圖3-7）：,晶胞,2020年6月16日星期二,9,請看:,體心：1,面心：1/2,頂點(diǎn)：1/8,棱邊：1/4,晶胞,2020年6月16日星期二,10,6.晶胞中微粒個(gè)數(shù)的計(jì)算,方法：

4、均攤法（或切割法）,原則：,若微粒被n個(gè)晶胞共用，均攤一個(gè)晶胞中為1n,規(guī)律：對立方晶胞,晶胞,2020年6月16日星期二,11,晶胞中粒子個(gè)數(shù)計(jì)算規(guī)律（切割法）,晶胞,2020年6月16日星期二,12,各4個(gè)綠色：81/8+61/2=4灰色：12+1=4,各1/2個(gè),練習(xí):下面幾種晶胞中分別含有幾個(gè)原子?,晶胞,2020年6月16日星期二,13,課堂練習(xí),1.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。其晶體的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。則它的化學(xué)式為（）A.BaTi8O12B.BaTi4O6C.BaTi2O4D.BaTiO3,D,晶胞,2020年6月16日星期二,14,

5、學(xué)與問P64,2,2,8,8,晶胞,2020年6月16日星期二,15,A,B,A2BC2,C,看圖寫化學(xué)式,晶胞,2020年6月16日星期二,16,【練習(xí)】最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如下圖所示，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，它的化學(xué)式是。,解析：由于本題團(tuán)簇分子指的是一個(gè)分子的具體結(jié)構(gòu)，并不是晶體中的最小的一個(gè)重復(fù)單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。答案為：Ti14C13,晶胞,2020年6月16日星期二,17,注意：,晶胞,在使用均攤法計(jì)算規(guī)律時(shí)一定先看清楚晶胞構(gòu)型；若晶胞構(gòu)型不是立方體，晶胞中的微粒數(shù)視情況而

6、定！,2020年6月16日星期二,18,石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為_個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為_個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_。,練習(xí)：,2：3,2,3,晶胞,2020年6月16日星期二,19,在晶體結(jié)構(gòu)中確定一個(gè)具有代表性的最小重復(fù)單元為研究對象，運(yùn)用點(diǎn)、線、面的量進(jìn)行解答。（摩爾質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)與密度的關(guān)系）,規(guī)律總結(jié),三、有關(guān)晶體的計(jì)算,晶胞,2020年6月16日星期二,20,思考,1.NaCl晶體中，每個(gè)Na+周圍最近距離的Cl-有個(gè)？每個(gè)Cl-周圍最近距離的Na+有個(gè)？2.在NaCl晶體中，每個(gè)N

7、a+周圍最近距離的Na+有個(gè)？3.氯化鈉的化學(xué)式用“NaCl”來表示，原因何在？能否把“NaCl”稱為分子式？4.每個(gè)晶胞中平均有個(gè)Na+？個(gè)Cl-？（位于頂點(diǎn)、棱邊、面心、體心上的粒子對該晶胞的貢獻(xiàn)）5.該晶胞中，若Na+和Cl-間的最近距離為0.5ax10-10m，則晶體的密度=,6,6,12,4,4,039/a3（g/cm3）,晶胞,2020年6月16日星期二,21,晶胞,2020年6月16日星期二,22,晶胞,2020年6月16日星期二,23,晶胞,2020年6月16日星期二,24,解法3：依=m/v,每個(gè)晶胞中所含的Na+和Cl的個(gè)數(shù)均為4個(gè)，即含4個(gè)“NaCl”。,每個(gè)晶胞的體積為

8、：(a10-8)33,故NaCl晶體的密度為：,=,即含4個(gè)“NaCl”所占的體積為：(a10-8)33那么1個(gè)“NaCl”所占的體積為：(a10-8)3/43則：1molNaCl所占的體積為：6.021023(a10-8)3/43而1molNaCl的質(zhì)量為：58.5g,=,晶胞,2020年6月16日星期二,25,CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,晶胞,2020年6月16日星期二,26,Cl-,1.在CsCl晶體中，每個(gè)Cs+周圍最近距離的Cs+有幾個(gè)？每個(gè)Cl-周圍最近距離的Cl-有幾個(gè)？2.分析“CsCl”化學(xué)式的由來。,思考,6個(gè),晶胞,2020年6月16日星期二,27,晶胞,2020年6月16

9、日星期二,28,二氧化碳及其晶胞,晶胞,2020年6月16日星期二,29,每8個(gè)CO2構(gòu)成立方體，且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)CO2。每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子，12個(gè)原子。在每個(gè)CO2周圍等距離的最近的CO2有12個(gè)(同層4個(gè)，上層4個(gè)、下層4個(gè)),晶胞,2020年6月16日星期二,30,1.晶體與非晶體的嚴(yán)格判別可采用()A.有否自范性B.有否各向異性C.有否固定熔點(diǎn)D.有否周期性結(jié)構(gòu),2.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的中原子個(gè)數(shù)之比依次為()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3,【課后鞏固

10、練習(xí)】,D,A,晶胞,2020年6月16日星期二,31,3.1987年2月，未經(jīng)武（PaulChu）教授等發(fā)現(xiàn)鈦鋇銅氧化合物在90K溫度下即具有超導(dǎo)性。若該化合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示，則該化合物的化學(xué)式可能是（）A.YBa2CuO7xB.YBa2Cu2O7xC.YBa2Cu3O7xD.YBa2Cu4O7x,C,晶胞,2020年6月16日星期二,32,4.白磷分子如圖所示：則31g白磷分子中存在的共價(jià)鍵數(shù)目為（）,A4NABNAC1.5NAD0.25NA,C,晶胞,2020年6月16日星期二,33,5某離子化合物的晶胞如右圖所示立體結(jié)構(gòu)，晶胞是整個(gè)晶體中最基本的重復(fù)單位。陽離子位于此晶胞的中心，陰離

11、子位于8個(gè)頂點(diǎn)，該離子化合物中，陰、陽離子個(gè)數(shù)比是（）A、18B、14C、12D、11,D,晶胞,2020年6月16日星期二,34,6.如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個(gè)最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為（）A、2B、3C、4D、6,A,晶胞,2020年6月16日星期二,35,7.許多物質(zhì)在通常條件下是以晶體的形式存在，而一種晶體又可視作若干相同的基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，這些基本結(jié)構(gòu)單元在結(jié)構(gòu)化學(xué)中被稱作晶胞。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（）ACa4TiO3BCa4TiO6CCaTiO3DCa8TiO120,C,晶胞,2020年6月16日星期二,

12、36,8.下列有關(guān)晶體的特征及結(jié)構(gòu)的陳述中不正確的是（）A單晶一般都有各向異性B晶體有固定的熔點(diǎn)C所有晶體都有一定的規(guī)整外形D多晶一般不表現(xiàn)各向異性,D,多晶指的是多種晶形共存，單晶指只有一種晶形。單晶體-晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致.多晶體許多晶粒組成,晶胞,2020年6月16日星期二,37,9.晶體中最小的重復(fù)單元晶胞，凡處于立方體頂點(diǎn)的微粒，同時(shí)為個(gè)晶胞共有；凡處于立方體棱上的微粒，同時(shí)為個(gè)晶胞共有；凡處于立方體面上的微粒，同時(shí)為個(gè)晶胞共有；凡處于立方體體心的微粒，同時(shí)為個(gè)晶胞共有。,8,4,2,1,晶胞,2020年6月16日星期二,38,10.現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖三種晶體的晶胞：(甲中

13、x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個(gè)數(shù)比是_，乙中a與b的個(gè)數(shù)比是_，丙晶胞中有_個(gè)c離子，有_個(gè)d離子。,4:3,1:1,4,4,晶胞,2020年6月16日星期二,39,10.解析：x:y4:3a：b1：14個(gè)c4個(gè)d處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為四個(gè)立方體共有，位于立方體面的微粒為兩個(gè)立方體共有，所以x:yl:6184:3；a:b=1:8181:1；丙晶胞中c離子為1214+14(個(gè))；d離子為818+6124(個(gè)),晶胞,2020年6月16日星期二,40,11.右圖是超導(dǎo)化合物鈣鈦礦晶體的

14、晶胞結(jié)構(gòu)。請回答：(1)該化合物的化學(xué)式為。(2)在該化合物晶體中，與某個(gè)鈦離子距離最近且相等的其他鈦離子共有個(gè),CaTiO3,6,晶胞,2020年6月16日星期二,41,11.解析：這個(gè)晶胞對位于頂點(diǎn)上的每個(gè)鈦原子占有的份額為1/8，所以，它單獨(dú)占有的鈦原子個(gè)數(shù)為81/8=1個(gè)；它對位于棱上的每個(gè)氧原子占有的份額為1/4，所以，它單獨(dú)占有的氧原子個(gè)數(shù)為121/4=3個(gè)；它全部擁有體內(nèi)的那一個(gè)鈣原子，所以，該晶胞中單獨(dú)占有的鈦原子、氧原子和鈣原子的個(gè)數(shù)分別為：1、3、1.鈦位于立方體的頂點(diǎn)上，與一個(gè)鈦離子距離最近的鈦離子是與它共棱的,與它共棱的離子都是二個(gè)，所以，共6個(gè)。,晶胞,2020年6月

15、16日星期二,42,12右圖是石英晶體平面示意圖，它實(shí)際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅、氧原子數(shù)之比為。原硅酸根離子SiO44的結(jié)構(gòu)可表示為_二聚硅酸根離子Si2O76中，只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)可表示為。,1:2,晶胞,2020年6月16日星期二,43,干冰晶體結(jié)構(gòu)分析圖,CO2分子,晶胞,2020年6月16日星期二,44,干冰晶體結(jié)構(gòu)分析圖,CO2分子,晶胞,2020年6月16日星期二,45,13.在干冰晶體中每個(gè)CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有_個(gè)在晶體中截取一個(gè)最小的正方形；使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)部落到CO2分子的中心，則在這個(gè)正方形的平面上有_個(gè)CO2分子。,12,4,晶胞,2020年6月16日

16、星期二,46,14.如圖為NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖，圖中直線交點(diǎn)處為NaCl晶體中Na+與Cl-所處的位置(不考慮體積的大小)。(1)請將其代表Na+的用筆涂黑圓點(diǎn)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(2)確定晶體的晶胞，分析其構(gòu)成。(3)從晶胞中分Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的Na+共有多少個(gè)?,晶胞,2020年6月16日星期二,47,14.(1)含8個(gè)小立方體的NaCl晶體示意圖為一個(gè)晶胞,(2)在晶胞中Na+與Cl-個(gè)數(shù)比為1:1.,(3)12個(gè),晶胞,2020年6月16日星期二,48,拓展提高1996年諾貝化學(xué)獎(jiǎng)授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體(如圖)，該結(jié)

17、構(gòu)的建立基于以下考慮：C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵；C60分子只含有五邊形和六邊形；多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)面數(shù)棱邊數(shù)2,晶胞,2020年6月16日星期二,49,據(jù)上所述，可推知C60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形，C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。請回答下列問題：15.固體C60與金剛石相比較，熔點(diǎn)較高者應(yīng)是_，理由是：_.16.試估計(jì)C60跟F2在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_，并簡述其理由：_。,金剛石屬原子晶體,而固體C60不是，故金剛石熔點(diǎn)較高。,金剛石,因C60分子含30個(gè)雙鍵，與極活潑的F2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C60F60,可能,晶胞,2020年6月16日星期二,50,17.通過計(jì)算，確定