人教版选修3 第3章第1节 晶体的常识 学案.doc

第一节晶体的常识1认识晶体和非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。2了解获得晶体的途径。3知道晶胞的概念，学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。(重难点)晶 体 与 非 晶 体基础初探1晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体有原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有原子排列相对无序2.获得晶体的途径(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。3晶体的特点(1)自范性：定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。形成条件：晶体生长的速率适当。本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(2)各向异性：许多物理性质常常会表现出各向异性。(3)晶体有固定的熔点。(4)外形和内部质点排列的高度有序性。探究升华思考探究如图是某固体的微观结构示意图问题思考：(1)区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么？试根据示意图判断固体 、 的类型。【提示】最可靠的科学方法是对固体进行x射线衍射实验。根据结构图可知， 中微粒呈周期性有序排列，为晶体； 中微粒排列不规则为非晶体。(2)将固体 、 分别加热至熔化，各有什么现象发生？该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质？【提示】加热晶体 ，温度达到熔点时晶体 开始熔化，在全部熔化以前，继续加热，温度基本保持不变，完全熔化后，温度才开始升高，所以晶体有固定的熔点。加热非晶体 时，温度升高到某一程度后非晶体 开始软化，流动性增强，最后变为液体。从软化到完全熔化，中间经过较大的温度范围，所以非晶体无固定的熔点。认知升华1晶体与非晶体的区别固体外观微观结构自范性各向异性熔点晶体具有规则的几何外形原子在三维空间呈周期性有序排列有各向异性固定非晶体不具有规则的几何外形原子排列相对无序没有各向同性不固定本质区别微观原子在三维空间是否呈现周期性有序排列2.晶体与非晶体的测定方法测定方法测熔点晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点可靠的方法对固体进行x射线衍射实验题组冲关题组1晶体与非晶体1下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是()a白磷、蓝矾b陶瓷、塑料c碘、橡胶 d食盐、蔗糖【解析】a中白磷和蓝矾都是晶体；b中二者均为非晶体；c中碘为晶体，橡胶为非晶体；d中二者均为晶体。【答案】c2下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是()a具有规则几何外形的固体均为晶体b晶体具有自范性，非晶体没有自范性c晶体研碎后即变为非晶体d将玻璃加工成规则的固体即变成晶体【解析】晶体的规则几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体，因此，a、d项错误。晶体是由晶胞通过无隙并置形成的，构成晶体的粒子在三维空间呈现周期性的有序排列，因此，晶体研碎成小的颗粒仍然是晶体，所以c项错误。自范性是晶体和非晶体的本质区别，b项正确。【答案】b3.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【解析】晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，a项错误；晶体有自范性且排列有序，非晶体无自范性而且排列无序，故b项错误，c项正确；晶体形成也需要一定条件，当条件不具备时，不一定形成晶体，如熔融态sio2快速冷却形成的固体sio2就不是晶体，故d项错误。【答案】c题组2晶体的获得及特点4下列过程得到的固体不是晶体的是()a将nacl饱和溶液降温，所得到的固体b气态h2o冷却直接形成的固体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【解析】得到晶体的三个途径是：溶质从溶液中析出，气态物质凝华，熔融态物质的凝固。a选项符合，b选项符合，c选项符合。由于玻璃本来就属于非晶体，熔融后再冷却所得固体仍为非晶体。【答案】d5关于晶体的自范性，下列叙述正确的是 ()a破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体b缺角的氯化钠晶体在饱和nacl溶液中慢慢变为完美的立方体块c圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性d由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性【解析】晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件，a项所述过程不可能实现；c项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；d项中的玻璃是非晶体。【答案】b6普通玻璃和水晶的根本区别在于() 水晶工艺品玻璃灯饰a外形不一样b普通玻璃的基本构成微粒无规律性地排列，水晶的基本构成微粒呈周期性有序排列c水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点d水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换【解析】普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否呈周期性有序排列，b项正确。【答案】b晶 胞基础初探1概念晶胞是描述晶体结构的基本单元。2结构习惯采用的晶胞都是平行六面体，晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。探究升华思考探究现有甲、乙、丙(如图所示)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)。问题思考：(1)甲晶体中x与y的个数比是多少？【提示】甲晶体中，体心x为1，顶角y为6，所以n(x)n(y)143。(2)乙晶体中a与b的个数比是多少？【提示】乙晶体中，体心a为1，顶角b为81，所以n(a)n(b)11。(3)丙晶体中每个晶胞包含有c离子、d离子各为多少？【提示】丙晶体中，c离子个数为1214，d离子个数为864。认知升华晶胞中粒子数的计算1平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算(均摊法)2非平行六面体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占该粒子的1/3。题组冲关题组1晶胞及其微粒个数的确定1某晶体的部分结构为正三棱柱(如图所示)，这种晶体中a、b、c三种粒子数之比是()a394b142c294 d384【解析】由图可知该晶体部分结构的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12个该结构共用，故该结构中a的数目为6；处于水平棱上的粒子为4个该结构共用，处于垂直棱上的粒子为6个该结构共用，故该结构单元中包含b粒子的数目为632；该结构中包含c粒子的数目为1，由此可见a、b、c三种粒子的数目之比为21142。【答案】b2如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞。试完成下列问题：(1)甲晶体的化学式(x为阳离子)为_。(2)乙晶体中a、b、c三种微粒的个数比是_。(3)丙晶体中每个d周围结合e的个数是_。【解析】甲晶体中x位于立方体的体心，每个晶胞实际占有1个，y位于立方体的顶角，实际占有：4个，xy(个数比)121，所以甲的化学式为x2y。乙晶体中a在立方体的顶角，a占有：81个，b位于面心，b占有：63个，c位于立方体的体心，c占有1个，由此推出abc(个数比)131。丙晶体中e位于立方体的体心，但从大的晶体范围看每个d属于8个晶胞，故d周围e的个数与e周围d的个数相同，每个e周围有8个d，所以每个d周围有8个e。【答案】(1)x2y(2)131(3)8题组2晶体化学式的确定方法3如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中x、y、z。其对应的化学式不正确的是()【解析】a中x、y均为4，粒子数目比为11，故化学式为xy；b中x为1，y为81，粒子数目比为11，故化学式为xy；c中x为14，y为4，粒子数目比为31，故化学式为x3y；d中x为81，y为63，z为1，粒子数目比为131，故化学式为xy3z。【答案】b4如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与nacl晶体结构相似，则该化合物的化学式为()ak2o bk2o2ck2o3 dko2【解析】每个晶胞中属于该晶胞的k的个数：864；o的个数：1214，故其比值为11，应选d。【答案】d5(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是_。(2)cu2o为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。(3)利用“卤化硼法”可合成含b和n两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有b原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。(4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是_，在晶体中1个ti原子，1个co原子周围距离最近的o原子数目分别为_个、_个。(5)有一种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，它的化学式为_。ati14c13 bticcti14c4 dti4c3【解析】(1)晶胞中灰球代表的微粒4个，白球代表的微粒684个，所以化学式为cucl。(2)晶胞中含氧原子数为8648，则该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍，即16个。(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为812，灰球表示的原子个数为142，所以每个晶胞中含有n原子和b原子各2个；n的电负性大于b，所以该陶瓷的化学式为bn。(4)晶胞中含有o：63个，含co：81个，含ti：1个，故化学式为cotio3。ti原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的o原子位于6个面的中心，所以周围距离最近的o原子数目为6个；co原子位于晶胞的顶角，o原子位于晶胞的面心，所以co原子周围距离最近的o原子数目为12个。(5)由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个ti原子和13个c原子构成。选项a正确。【答案】(1)cucl(2)16(3)2bn(4)cotio3612(5)a【规律总结】晶体化学式的确定流程观察确认微粒种类确定各微粒在晶体中的位置用均摊法求各微粒数目求各微粒数目的最简比确定化学式。题组3涉及晶胞的有关计算6右图是cscl晶体的一个晶胞，相邻的两个cs的核间距为a cm。na为阿伏加德罗常数，cscl的相对分子质量用m表示，则cscl晶体的密度为()a. b.c. d.【解析】由均摊法求得cscl晶胞含有1个cs和1个cl，其质量是m/na，再由相邻的两个cs的核间距为a cm，求出该晶胞的体积是a3，所以晶胞的密度是，晶体的密度和晶胞的密度是相同的。【答案】d7食盐晶体是由钠离子(图中的“”)和氯离子(图中的“”)构成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2 gcm3，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()a3.0108cm b3.5108cmc4.0108cm d5.0108cm【解析】从nacl晶体结构模型中分割出一个小立方体，如图所示a表示其边长，d表示两个na中心间的距离。每个小立方体含na：4，含cl：4，即每个小立方体含nacl离子对个。则有：a32.2 gcm3解得a2.81108cm，又因为da，故食盐晶体中两个距离最近的na中心间的距离为d2.81108cm4.0108cm。【答案】c8如图所示为高温超导领域里的一种化合物钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有_个、_个、_个。(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是_，该物质的化学式可表示为_。(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm109m)，则该晶体的密度为_gcm3。【解析】(1)以钛离子为顶角，应有8个立方晶胞紧靠在一起，这样钛原子成为空间直角坐标系的中心原子，它的三维方向上前后左右上下最近且相邻各有1个氧离子