高中化学《晶体的常识》导学设计 新人教版选修4.docVIP

三3.1 第一节 晶体的常识学习目标学习目标： 1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；3、培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。学习重点、难点1、晶体与非晶体的区别2、晶体的特征知识要点 晶体不仅与我们的日常生活密不可分，而且在许多高科技领域也有着重要的应用。一、晶体与非晶体：（外观和性质都是由其内部结构决定）1、概念： 晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质2、分类： 3、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）原子排列相对无序说明：自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻；晶体自范性的条件之一：生长速率适当；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。4、晶体形成的途径： 熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。5、晶体的特性： 有规则的几何外形；有固定的熔沸点；各向异性（强度、导热性、光学性质等）；说明：因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。例如：蓝晶石（al2o3sio2）在不同方向上的硬度不同；石墨在与层垂直的方向上的导电率是层平行的方向上的导电率1/104。自发的形成多面体外形；有特定的对称性；使x射线产生衍射。二、晶胞：(晶体中最基本的单元)1、定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元。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。说明：划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反应晶体内部结构的对称性，二是尽可能小。2、三种典型的立方晶体结构： 说明：晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的，晶胞面上的原子是2个晶胞共用的。3、晶胞中原子个数的计算： 位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。方法指导一、晶体与非晶体的区分： 晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。周期性是晶体结构最基本的特征。许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体，进行x射线衍射实验，x射线透过晶体时发生衍射现象。特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。二、晶胞中原子个数的计算：在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例，这就是分摊法。分摊法的根本目的是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子。每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占1/8份额；每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占1/4份额；每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额；晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。每个晶胞涉及a原子数目m个，每个a原子为n个晶胞共有，则每个晶胞占有a原子：m1/n。计算方法位置顶点棱边面心体心贡献1/81/41/21 经典例题 例题1、晶体与非晶体的严格判别可采用 () a、有否自范性b、有否各向同性c、有否固定熔点 d、有否周期性结构思路点拨:本题考查晶体与非晶体的区别，注意对基本概念的理解。解析：晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列。答案：d总结升华：晶体粒子在微观空间里的排列与结构的有序性，使晶体表现出许多与非晶体不同的性质。如熔点、强度、导热性、光学性质等。【变式1】下列物质有固定熔、沸点的是 （ ）a、cuso4溶液 b、石蜡 c、玻璃 d、白磷【答案】d 解析：bc是非晶体，a是混合物。例题2、某物质的晶体中含a、b、c三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的b原子未能画出)，晶体中a、b、c的原子个数之比依次为() a、1:3:1 b、2:3:1c、2:2:1 d、1:3:3思路点拨: 解答这类习题，通常采用分摊法。解析：a原子是8个1/8，b原子是6个1/2，c原子是1.【答案】a总结升华：晶体结构、晶胞对质点的占有率类习题，最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。【变式2】如右图，石墨晶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（ ）a、2b、3c、4d、6【答案】a 解析：每个c原子被3个正六边形所共用，所以每个正六边形占有6个1/3的c原子。 【课后练习】1、下列物质中属于晶体的是（ ）a、橡胶 b、玻璃 c、食盐 d、水晶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、下列不属于晶体的特点是（ ）a、所有晶体都有一定的规整外形b、一定有各向异性c、一定有固定的熔点d、一定是无色透明的固体4、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5、制取晶体的方法中，不正确的是（ ）a、熔融态物质凝固 b、气态物质冷却不经过液态直接凝固（凝华）c、溶质从溶液中析出 d、萃取、分液6、有关晶胞的叙述正确的是（ ）a、晶胞是晶体结构中的基本结构单元 b、根据晶体的不同，晶胞可以是多种形状的几何体c、晶胞都是平行六面体 d、晶胞都是正八面体7、对“整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成”的理解错误的是 （ ）a、晶胞之间没有任何间隙 b、晶体是晶胞的堆积c、晶胞排列时，取向相同 d、“并置”是指晶胞都是平行排列的8、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：在表面皿上加少量冷水的作用是_。观察到的实验现象是_，_。在表面皿上是碘的_（填“晶体”、“非晶体”）这种方法是_，制取晶体的方法还有_、_。9、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中a与b的离子个数比为_；乙晶体的化学式为_；丙晶体的化学式为_；丁晶体的化学式为_（前后两面心上的y原子未能画出）。【同步检测】1、光纤和某一种玻璃的主要成分都可看成是sio2，则（ ）a、前者是晶体，后者是非晶体 b、两者都是非晶体c、两者都是晶体 d、后者是晶体，前者是非晶体2、市场上有许多不法分子利用老百姓对宝石的知识知道得不多，常用玻璃制品代替宝石出售给群众，骗取钱财。如果你是执法人员，如何简单鉴别 （ ）a、高温灼烧 b、分别在玻璃上刻划，看痕迹c、在光线下观察其形状和折光性 d、测定密度3、如图是钠的晶胞示意图，其中含几个钠原子（ ）a、9 b、8c、3 d、24、下列现象表现为晶体的自范性的是（ ）a、nacl溶于水 b、kmno4受热分解c、不规则的晶体能生长成规则的 d、碘升华5、仔细观察下列图形，则它表示的是晶体还是非晶体 （ ）a、是晶体b、可能是晶体，可能是非晶体c、是玻璃d、不能确定6、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、ticb、c、d、7、某离子晶体晶胞结构如图所示，x位于立方体的顶点，y位于立方体的中心。试分析：在一个晶胞中有_个x，_个y，所以该晶体的化学式为_。晶体中距离最近的2个x与一个y所形成的夹角xyx角度为_（填角的度数）8、某同学为了研究晶体的性质做如下的实验：在一烧杯中加入一定量的水，加入硫酸铜，配成饱和溶液； 再加入一定量的硫酸铜；取一小的硫酸铜晶体，去除晶体的一小角； 用头发系住晶体，把另一头系在一玻璃棒上，并悬在烧杯口，晶体浸没在溶液中；过一夜后，取出发现小晶体长大、规则。请回答下列问题：为什么要加过量的硫酸铜？如果不过量，现象又如何？小晶体长大、规则说明什么？答案与提示： 1、cd 解析：考查常见的晶体、非晶体的记忆。2、d3、d 解析：某些晶体可能是固体粉末，用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形，固体粉末仍是晶体。晶体不一定是无色的。4、c 解析：a错误，晶体与非晶体的区别是微观粒子的排列方式，和熔点无关；晶体有自范性排列有序、非晶体无自范性排列无序；固体sio2不一定是晶体，比如：沙子。5、d 解析：常见的制取晶体有a、b、c三种方法。6、ac 解析：晶胞是晶体结构的基本单元。一般来说，晶胞都是平行六面体。7、b 解析：晶体是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，相邻晶胞之间没有任何间隙、所有晶胞都是平行排列的，取向相同，而非堆积。8、思路分析：本题考查有关晶体制取的方法。答案：冷却碘蒸汽 烧杯中充满紫色的蒸汽，在表面皿上有紫黑色的晶体 晶体 凝华，熔融态物质凝固、结晶9、思路分析：按照规律：位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。得出答案。答案：1:1 c2d ef xy3z答案1、a2、bc 解析：宝石是晶体，有折光性，硬度特别大；而玻璃是非晶体。3、d 解析：位于晶胞顶点的微粒，实