第三章 第一节 晶体常识.doc

第三章 第一节 晶体常识(1) 来源：网络时间：2009-09-02 16:50:12【字体：大 中 小】 课题：第三章第一节晶体常识(1) 授课班级 课 时 教 学 目 的 知识 与 技能 1、了解晶体与非晶体的本质差异 2、掌握晶体的基本性质 过程 与 方法 通过生活常识、感情经验从宏观特征逐步过渡到微观特征，认真把握内部有序造就了外部有序 情感 态度 价值观 增强探究晶体结构的兴趣，强化结构决定性质的辨证思维 重点 晶体与非晶体的区别 难点 晶体与非晶体的区别 知 识 结 构 与 板 书 设 计 第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体的常识 一、晶体与非晶体 1、晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。 2、晶体的基本性质 (1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质 晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 (2)均一性 (3)各向异性 (4)对称性 (5)有确定的熔点 3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列 4、得到晶体一般有三条途径： (1)熔融态物质凝固； (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)； (3)溶质从溶液中析出。 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动 导课走进化学实验室，你能见到许多固体，如蜡状的白磷(P4)、黄色的硫黄、紫黑色的碘(I2)和高锰酸钾(KMnO4)、蓝色的硫酸铜(CuSO45H20)、白色的碳酸钙等。放眼世界，自然界中绝大多数矿物也都是固体。你一定还能说出生活中常见的更多的固体，如金属、玻璃、陶瓷、砖瓦、水泥、塑料、橡胶、木材你是否知道固体有晶体和非晶体之分?绝大多数常见的固体是晶体，只有如玻璃之类的物质属于非晶体(又称玻璃体)。晶体与非晶体有什么本质的差异呢?今天我们开始学习。 板书第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体的常识 投影常见的晶体（或展示实物）： 板书一、晶体与非晶体 1、晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。 讲常见晶体有食盐(离子化合物的固态一般为晶体)、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。非晶体多是玻璃及玻璃态物质、橡胶。晶体类型是分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体、石墨型特殊晶体。 思考晶体规则的几何外型与组成晶体的微粒在空间的存在什么关系？ 投影表3-1晶体与非晶体的本质差异 自范性 微观结构 晶体 有（能自发呈现多面体外型） 原子在三维空间里呈周期性的有序排列 非晶体 没有（不能自发呈现多面体外型） 原子排列相对无序 讲晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。 板书2、晶体的基本性质 (1)自范性：即晶体能自发地呈现几何多面体外形的性质 讲晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，“自发”过程的实现，仍需要一定的条件。例如，水能白发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水就不能下泻。晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。 板书晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 投影晶体二氧化硅与非晶体二氧化硅微粒排列情况： 讲晶体的均一性指的是晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。 板书(2)均一性 讲同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。 板书(3)各向异性 讲同一晶体在构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。像人们在观察大幅图案画时的视觉感受，对不同的图案画的感受当然是不同的，而对于同一幅图案画来说，由不同的方向审视时，也会产生不同的感受。所以，晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内部质点排列的有序性，而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则不具有物理性质各向异性的特点。 板书(4)对称性 讲晶体的外形和内部结构都具有对称性。在外形上，常有相等的对称性。这种相同的性质在不同方向或位置上做有规律的重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。 板书(5)有确定的熔点 讲除此之外 ，在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较，其内能最小。晶体由于有最小的内能，因而晶体状态是一个相对稳定的状态。 讲检验晶体的最有效的办法是X射线衍射法。当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X射线波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅。它能使X射线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有射散效应。 投影非晶态二氧化硅和晶态二氧化硅X-衍射粉末图谱的对比 板书3、晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列 投影 讲最有趣的例子是天然的水晶球。水晶球是岩浆里熔融态的Si02侵入地壳内的空洞冷却形成的。剖开水晶球，常见它的外层是看不到晶体外形的玛瑙，内层才是呈现晶体外形的水晶。其实，玛瑙和水晶都是二氧化硅晶体，不同的是，玛瑙是熔融态Si02快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的。 讨论除以上水晶和玛瑙是熔融态冷却得到的，根据所学知识还有那些方法得到晶体？ 板书4、得到晶体一般有三条途径： (1)熔融态物质凝固； 讲冷却速率恰当，得到规则晶体。冷却速率过快，会得到不规则块状物质看不到几何外形的粉末 板书 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)； 分组实验1晶体碘的升华和凝华：在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加热，观察实验现象。 投影实验现象：固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，又重新凝聚成固体。 实验结论：晶体碘可产生凝华现象 板书 (3)溶质从溶液中析出。 讲利用溶解度不同，通过重结晶进行物质的分离或提纯。将不规则晶体投入其饱和溶液中会观察规则晶体的生成，验证溶解平衡为动态平衡。 投影硫晶体、碘晶体、硫酸铜晶体的获得 讲许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形,但在光学显微镜下可观察到规则的晶体外形 投影用显微镜观察几种晶体结构：（K2Cr2O7、KNO3、萘） 学与问1、某同学在网站土找到一张玻璃的结构示意图如图35所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么? 2根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗? 投影玻璃的结构示意图 汇报1、晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。 2、利用晶体与非晶体的性质差别来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。 投影1、可观察宝石的形状，具有多面体的外形，实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体。 2、可得用宝石的折光率鉴别。 3、可得用X射线衍射仪鉴别。 教学回顾： 您所在的位置: 首页教学资源高中化学高中二年级优秀教案 正文窗体顶端搜索： 窗体底端/jxzy/gzhx/gzenj/yxja/2009-09-02/56086.html一、教学目的要求1.使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。2.使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。3.使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响。4.常识性介绍氢键及其对物质物理性质的影响。二、教材分析和教学建议在高一曾介绍了物质结构和元素周期律、离子键、共价键等知识，在此基础上，再介绍离子晶体、分子晶体和原子晶体，不但可使学生对有关知识有更全面的了解，也可使学生进一步深化对所学知识的认识。关于离子晶体，教材以离子键的知识为基础，以学生比较熟悉的NaCl晶体为例子，介绍了离子晶体的结构模型，并对一些性质作了解释。教材还通过举例归纳一些离子晶体的溶解性，使教材与初中内容衔接，帮助学生复习初中学过的知识。关于离子晶体的化学式所表示的含义，学生可能不易理解，教材介绍时只是以NaCl和CsCl为例简单说明，对这部分内容只要求学生了解即可。在介绍分子晶体前，教材先介绍了分子间作用力和氢键的知识，以此为基础，介绍了分子晶体的结构模型，以及分子间作用力大小对分子晶体熔、沸点的影响。教材指出构成分子晶体的粒子是分子，是为了使学生易于理解分子晶体的模型，因此不必在“分子内化学键”和“分子间作用力”的关系上作过多的解释。关于氢键，只是常识性介绍，目的是使学生对一些物质的熔沸点不符合递变规律的事实有大致认识。关于原子晶体，教材从学生刚刚学过的分子晶体和元素周期律的知识入手，采用比较的方法，引出原子晶体。这样使学生对原子晶体的概念比较容易理解，也有利于复习旧知识。在介绍这部分内容时，教材采用了讨论的方法，以培养学生分析问题的能力。教学建议如下：1.在介绍离子晶体之前，可以让学生复习高一学过的有关离子键的知识，再通过展示氯化钠等离子晶体的模型，来使学生了解离子晶体的概念。教学中介绍离子晶体中阴阳离子间的个数比，只是为了帮助学生了解离子晶体的结构，以及说明离子晶体的化学式不是分子式即可，不宜在此过于强化，只要求学生有初步认识即可。2.关于分子间作用力，可以复习高一学习的有关化学键的知识，即分子内相邻原子间的“相互作用”，过渡到分子间的“相互作用”，并结合一些物质的状态变化，引出分子间作用力的概念。进而再解释对物质熔、沸点的影响。对于熔、沸点与相对分子质量的一般关系即课本图1-4，图1-5显示的关系，应说明是对于组成和结构相似的物质而言。3.氢键的知识在大纲中的要求只为“A”层次，教学中只需简单介绍它的形成及对某些物质熔、沸点的影响，可利用课本中的讨论题，使学生不但了解氢键的作用，还能认识到化学理论知识能用于解释实际问题。4.关于分子晶体，可通过展示二氧化碳分子的模型来引出概念，结合“分子间作用力弱”这一点，来分析分子晶体的熔、沸点低，硬度小的特点。可以让学生从构成晶体的粒子的角度比较与离子晶体和分子晶体，讨论分子晶体是否能导电。5.关于原子晶体，可先提出问题，即作为同一族元素的氧化物，CO2和SiO2是否应具有相似的物理性质和结构。然后，利用课本的“讨论”，或让学生自己先回忆或查阅CO2和SiO2的一些物理性质，讨论分析SiO2是否与CO2一样都是分子晶体。进而由教师展示SiO2的结构模型，引出原子晶体的概念，解释其熔点高，硬度大。6.鼓励学生学完相关知识后在家中完成“家庭小实验”。如果课时允许，可以在课堂上让同学制作晶体模型，或课前制作好，在课上使用。7.在介绍完本节的知识后，可以结合单元小结的表格，让学生比较离子晶体、分子晶体和原子晶体。本节教学重点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；晶体类型与性质的关系。本节教学难点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；分子间作用力和氢键。三、课堂讨论提示从图1-1氧族元素氢化物的沸点变化规律来看，如果水分子间没有氢键，AB的延长线与周期数2相交于C点，那么水的沸点将在-80 左右。图1-1 氧族元素氢化物的沸点地球上生存着的各种动植物是依存于当地的自然环境和气候条件的，而水的变化能直接影响自然环境和气候。如果水的沸点降为-80 左右，占据地球表面70%以上的浩瀚的海洋、川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，几乎全要变成水蒸气。就是终年冰雪覆盖的极地，也只有极少量液态的水存在(极地个别地方温度可能在-70 以下)。于是地表会干涸龟裂，动植物要灭绝，地球将失去生机，成为不毛之地/jxzy/gzhx/gzsnj/dzjc/2009-04-19/23844.html中学化学资源网（）【本讲教育信息】一. 教学内容：晶体的常识二. 教学目标 了解晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异了解晶胞的概念及晶胞中微粒个数的计算三. 教学重点、难点晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异；晶胞中微粒个数的计算四. 教学过程：（一）晶体与非晶体：晶体是具有规则的几何外形的固体，而非晶体则没有规则的几何外形。晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序晶体的特点：（1）有固定的几何外形；（2）有固定的熔点；（3）有各向异性。晶体形成的一段途径：（1）熔融态物质凝固；（2）溶质从溶液中析出；（3）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。说明：1、晶体可以认为是内部粒子（原子、离子、分子）在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质，如食盐、干冰、金刚石等；而非晶体则是内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质，如：橡胶、玻璃、松香等。2、晶体的自范性是指：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则和凸面体外形的性质。晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 晶体自范性的条件是：生长速率适当。3、由于晶体各个方向排列的质点的距离不同，而导致晶体各个方向的性质也不一样。对于晶体来说,许多物理性质：如硬度、导热性、光学性质等，因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。4、加热晶体，温度达到晶体熔点时即开始熔化，在没有完全熔化之前，继续加热，温度不会升高，完全熔化后，温度才会升高，即晶体具有固定的熔点；加热非晶体，温度达到一定程度后开始软化，流动性很强，最后变为液体，从软化到熔化，中间经过一段很长的温度范围，即非晶体没有固定的熔点。5、当单一波长的X射线通过晶体时，可发生衍射，会在记录仪上看到分立的斑点或谱线。说明晶体可使X射线产生衍射，而X射线通过非晶体时只能产生散射。因此，利用晶体的这一性质，来鉴别晶体与非晶体。6、熔融态物质凝固以及溶质从溶液中析出时，在适宜的生长速率下可以形成晶体，但如果生长速率不当，则形成的晶体外形很不规则。7、晶体按其构成微粒可分为：原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体以及过渡型晶体等五类。8、晶体有规则的几何外形，但有规则的几何外形的物质不一定是晶体。9、同一物质有时是晶体，有时也是非晶体。10、鉴别晶体与非晶体时可以从晶体的各向异性和X射线衍射角度进行鉴别，晶体具有各向异性以及能使X射线发生衍射，而非晶体不具有这些性质（二）晶胞：晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。晶胞都是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。所谓“无隙”，是指相邻晶胞之间没有任何间隙。所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。三种典型立方晶体结构在立方晶体结构中：顶点同为8个晶胞共有，平均每个晶胞占有1/8；每个面同为2个晶胞共有，平均占有1/2；每条棱同为4个晶胞共有，平均占有1/4；而体心（内部）只为一个晶胞所拥有，平均占有1。说明：1、晶胞的本质特征：晶胞是晶体中最小的结构重复单元；晶胞一定是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构决定，晶胞不能是八面体或六棱柱等其他形状；整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。2、所谓“并置堆砌”是指平行六面体之间没有任何空隙，同时，相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接。3、晶胞中微粒个数的计算，其重要问题是正确分析晶胞中任意位置上的一个原子被几个晶胞所共用。如立方晶胞中顶点、棱、面上和体内依次被8、4、2、1个晶胞所共用；而六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面上，依次被6、3、4、2个晶胞所共用。 【典型例题】例1. 下列叙述正确的是A、固态物质一定是晶体B、晶体一定有固定的熔点C、晶体内部微粒按一定规律周期性排列D、凡有规则几何外形的固体一定是晶体解析：固体分为晶体和非晶体，晶体有自范性、固定的熔点、各向异性，正是由于晶体内部微粒按一定周期性排列的结果，晶体有规则的几何外形，但有规则的几何外形的固体却不一定是晶体。所以本题的答案为BC答案：BC例2. 2001年曾报道，硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合晶体结构中的晶胞如右图所示。镁原子间形成正六棱柱，六个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A. Mg14B6 B. Mg2B C. MgB2 D. Mg3B2解析：晶胞中微粒个数的计算，其重要问题是正确分析晶胞中任意位置上的一个原子被几个晶胞所共用。六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面上，依次被6、3、4、2个晶胞所共用，则有：B原子位于内部，B原子个数6；Mg位于顶点和上下两个面上，则Mg原子个数121/621/23，再根据B原子和Mg原子的个数比可以得出两者的化学式：MgB2。则本题的答案为：C答案：C 例3. 碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子IxOyn。由2个IO62正八面体共用一个面形成IxOyn的化学式为：A. I2O94 B. I2O106C. I2O118 D. I2O1210解析：本题主要考查离子组成与空间结构的关系。正八面体是由八个正三角形构成，则IO62的结构应为：I在正八面体的中心，六个O原子在正八面体的六个顶点上，即由2个IO62正八面体共用一个面形成的IxOyn的化学式应该拥有2个I原子和9个O原子。答案：A 例4. 食盐晶体是由钠离子（图中的“”）和氯离子（图中的“。”）组成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度为2.2g/cm3，阿伏加德罗常数为6.021023mol1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于（ ）A. 3.0108cm B. 3.5108cmC. 4.0108cm D. 5.0108cm解析：在立方晶体结构中：顶点同为8个晶胞共有，平均每个晶胞占有1/8；每个面同为2个晶胞共有，平均占有1/2；每条棱同为4个晶胞共有，平均占有1/4；而体心（内部）只为一个晶胞所拥有，平均占有1。食盐晶体属于立方晶体结构，所以食盐的一个晶胞中有：Na：81/861/24；Cl：121/414。即每个晶胞中含有4个Na和Cl，即4个NaCl,晶胞的体积就是4个NaCl的体积。设上述晶胞的边长为：2a cm，其体积为8a3 cm3；又已知：阿伏加德罗常数个氯化钠的体积为：58.5/2.2cm3。则有：4：8a36.021023：58.5/2.2解得：a2.8108（cm）根据晶胞结构图可知，距离最近且相等的钠离子为晶胞的一个面的面心和顶点之间的距离，设为x，则有： 2x24a2，解得x4.0108cm答案：C【模拟试题】1. 下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ）A. 晶体一定比非晶体的熔点高 B. 晶体有自范性但排列无序C. 非晶体无自范性而且排列无序 D. 固体SiO2一定是晶体2. 区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是： A. 熔沸点 B. 硬度 C. 颜色 D. x-射线衍射实验3. 下列过程可以得到晶体的有： A. 对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体B. 气态H2O冷却为液态，然后再冷却成固态C. 熔融的KNO3冷却后所得到的固体D. 将液态的玻璃冷却后所得到的固体4. 晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率和与层平行的方向上的导电率之比为1104。晶体的各向异性主要表现在（ ）硬度 导热性 导电性 光学性质A. B. C. D. 5. 最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（ ）A. TiC B. C. D. 6. 水分子间可通过一种叫“氢键”的作用（介于化学键和分子间作用力之间），彼此结合而形成（H2O）n，在冰中n值为5。即每个水分子都被其他4个水分子包围形成变形四面体，如图所示为（H2O）5单元，由无限个这样的四面体通过氢键相互连接成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的（ ）A. 1mol冰中有4mol氢键B. 1mol冰中有45mol氢键C. 平均每个水分子只有2个氢键 D. 平均每个水分子只有5/4个氢键7. 已知CsCl晶体的密度为，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为（ ） A. B. C. D. 8. 第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需求。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构成8个笼，每个笼可容纳1个CH4或1个游离的水分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的水分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为A. CH414H2O B. CH48H2OC. CH423/3H2O D. CH46H2O9. 白磷分子P4（内空的正四面体结构）中PP键易断裂，若一个白磷分子中每个PP键均断开插入一个氧原子，则一共可结合个氧原子，这样就得到一种磷的氧化物，其分子式为。由C、N、H三