人教版选修3 第3章第1节晶体的常识 教案.doc

晶体的常识教学目的1了解晶体与非晶体的本质差异，能够识别晶体与非晶体的结构示意图；2掌握晶体的基本性质；3理解晶胞的概念，掌握晶体与晶胞的关系、会通过晶胞确定晶体的化学式。教学内容一、知识点讲解（一）晶体与非晶体1 晶体：绝大多数固体（1）定义：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体；（2）分类：根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用的不同分为以下几类 原子晶体：完全通过共价键形成的晶体； 分子晶体：通过分子间相互作用使得分子在空间进行周期性重复排列所形成的晶体； 离子晶体：由阴离子和阳离子通过离子键形成的晶体； 金属晶体：由金属元素组成，以金属键为基本作用形成的晶体；（3）特点： 有固定的几何外形； 有固定的熔点； 有各向异性；（4）基本性质：由晶体的周期性结构决定 自范性：指晶体能自发地呈现多面体外形的性质； 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的； 各向异性：同一晶格构造中，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。 对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同的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。 最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体、液体、气体相比较，其内能最小。 稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。（5）形成的一般途径： 熔融态物质凝固； 气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； 溶质从溶液中析出。2非晶体：如玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等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4晶体与非晶体的判定方法（1）测熔点：晶体具有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。（2）可靠方法：对固体进行x射线衍射实验。【典例1】下列物质中属于晶体的是（ ）a玻璃 b水晶 c水泥 d橡胶答案 b【典例2】下列叙述中，正确的是（ ）a具有规则几何外形的固体一定是晶体b晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形c具有各向异性的固体一定是晶体d依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体答案 c（二）晶胞1定义：描述晶体结构的基本单元。2晶胞中原子占有率：顶点：1/8； 边心：1/4； 面心：1/2； 体心：1。【典例3】下图依次是金属钠（na）、金属锌（zn）、碘（i2）、金刚石（c）晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？答案 金属钠（na）的一个晶胞的原子数=81/8+1=2；金属锌（zn）的一个晶胞的原子数=81/8+1=2；晶体碘（i2）的一个晶胞的原子数=(81/8+61/2)2=8；金刚石（c）的一个晶胞的原子数=81/8+61/2+4=8。【典例4】某晶体中含有a、b、c三种元素，其排列方式如图所示，晶体中a、b、c的原子个数之比依次为（ ）a131 b231 c861 d431答案 a解析n(a)8181，n(b)6123，n(c)1，则晶体中a、b、c的原子个数之比为131。【典例5】某离子化合物的晶胞如下图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，该离子化合物中阴、阳离子的个数比为（ ）a18 b14 c12 d11答案d解析离子晶体是由晶胞在三维空间里通过无隙并置构成的。每一个晶胞中的粒子属于该晶胞的份额计算方法如下：顶点上的粒子，被8个晶胞共用，属于一个晶胞的占其1/8；棱上的粒子，被4个晶胞共用，属于一个晶胞的占其1/4；面上的粒子，被2个晶胞共用，属于一个晶胞的占其1/2；晶胞内的粒子，完全属于该晶胞。由图可知，阳离子位于晶胞的中心，属于该晶胞的数目为1，阴离子位于晶胞的8个顶点上，属于该晶胞的数目为81/81，因此，阴离子与阳离子的个数比为11。五、课堂练习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sio2一定是晶体答案 c2下列关于晶体的说法不正确的是（ ）a粉末状的固体肯定不是晶体 b晶胞是晶体结构的基本单元c晶体内部的粒子按一定规律做周期性的有序排列 d晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定答案 a3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 dx-射线衍射实验答案 d4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，然后再冷却成的固态c熔融的kno3冷却后所得的固体 d将液态的玻璃冷却成所得到的固体答案 d5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的中原子个数之比依次为（ ） a131 b231 c221 d133答案 a6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答案 b7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，前者是非晶体答案 a8下列物质有固定熔、沸点的是（ ）acuso4溶液 b石蜡 c玻璃 d白磷答案 d9某晶体的一部分如图所示，这种晶体中a、b、c三种粒子数之比是（ ）a394 b142 c294 d384答案b解析这不是一个立方晶胞结构，而是一个正三棱柱结构，那么依据实际情况来计算，原子的均摊数分别为：顶点1/12，水平棱上1/4，竖棱上1/6，面上1/2，内部为1。a、b、c三种粒子数的比为(61/12)(61/431/6)1142。10如图是cscl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中2个最近的cs+核间距离为a cm，氯化铯的摩尔质量为m，na为阿佛加德罗常数，则cscl晶体的密度为（单位：g/cm3）（ ）a8m/a3na ba3m/8na cm/a3na da3m/na答案 c11固体可以分为晶体与非晶体，请举出常见的晶体与非晶体的实例。答案 晶体：玛瑙、水晶、硫等；非晶体：玻璃、水泥等。12在晶体中具有代表性的最小重复结构单元称为晶胞。一般来说，晶胞的形状都是 。由于整块晶体可以看作是由很多的晶胞通过 而形成的，因此晶体内部质点的排列 。晶体的许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)常会表现出 。而非晶体由于_(填“存在”或“不存在”)最小重复的结构单元，在x射线衍射图谱中的特点是 。答案 平行六面体、无隙并置、高度有序、各向异性、不存在、看不到分立的斑点或明锐的13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。（1）并在表面皿上加少量冷水的作用是 。（2）观察到的实验现象是 。（3）在表面皿上是碘的 （填“晶体”、“非晶体”）（4）这种方法是 ，制取晶体的方法还有 、 。答案（1）冷却碘蒸汽 （2）烧杯中充满紫色的蒸汽，在表面皿上有紫黑色的警惕 （3）晶体 （4）凝华、熔融态物质凝固、结晶 14某晶胞结构如图所示，x位于立方体的顶点，y位于立方体的中心。试分析：（1）在一个晶胞中有个x，个y，晶体的化学式为 。（2）晶体中距离最近的两个x与一个y所形成的夹角xyx为 （填角的度数）。答案（1）1/2、1、xy2或y2x（2）10928解析（1）y的个数为1，x的个数为41/8=1/2，所以xy=12，因此化学式为xy2或y2x。（2）x与y之间的连接线构成一个正四面体，类似甲烷的分子结构，所以xyx角度等于甲烷中的键角，为10928。15如下图所示的甲、乙、丙三种晶体：试写出：（1）甲晶体的化学式(x为阳离子)为。（2）乙晶体中a、b、c三种粒子的个数比是。（3）丙晶体中每个d周围结合e的个数是个。答案 （1）x2y（2）131（3）8解析 只要掌握晶体立方体中粒子实际占有“份额”规律： 顶点粒子在立方体中实占1/8，立方体面上粒子实占1/2，立方体棱边上粒子实占1/4，立方体内部粒子按有1算1统计。甲中x位于立方体体心，算为1，y位于立方体顶点，实际占有：1/84=1/2个，xy=11/2=21，所以甲的化学式为x2y；乙中a 占有：1/88=1，b占有 1/26=3，c占有1个，由此推出abc=131；丙中d周围的e的个数与e周围d的个数相同，e周围有8个d，所以d周围有8个e。六、课堂小结（一）晶体与非晶体1 晶体：（1）定义（2）分类（3）特点（4）基本性质（5）形成的一般途径2非晶体3晶体与非晶体的本质差异4晶体与非晶体的判定方法（二）晶胞1定义2晶胞中原子占有率七、课后作业1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、分液答案d2下列不属于晶体的特点是（ ）a一定有固定的几何外形 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答案d3 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与层平行的方向上的导电率1104。晶体的各向异性主要表现在是（ ） 硬度 导热性 导电性 光学性质a b c d答案d4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（ ）a2 b3 c4 d6答案a5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答案b6已知cscl晶体的密度为 ，na为阿伏加德罗常数，相邻的两个cs+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 答案a7有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，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 btic cti4c4 dti4c3答案a8现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a与b的个数比是_ _，丙晶胞中有_个c离子，有_个d离子。答案43、11、4、49某同学为了研究晶体的性质做如下的实验：（1）在一烧杯中加入一定量的水，加入硫酸铜，配成饱和溶液 （2）再加入一定量的硫酸铜（3）取一小的硫酸铜晶体，去除晶体的一小角 （4）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（5）过一夜后，取出发现小晶体长大、规则。请回答下列问题请回答下列问题：（1）为什么要加过量的硫酸铜？如果不过量，现象又如何？（2）小晶体长大、规则说明什么？答案 （1）加过量的硫酸铜是使晶体长大；晶体的大小不变，但是变规则 （2）说明晶体的规则几何外形、晶体的各向异性10（1）晶体的自范性即 ；（2）晶体呈自范性的条件之一是 ；（3）晶体的熔点_，而非晶体的熔点 ；（4）区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是 。答案 （1）晶体能自发性地呈现多面体外形的性质； （2）晶体的生长速率适当；（3）固定，无固定； （4）x-射线衍射实验。11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，各有、。（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 nm=10-9 m)，则该晶体的密度为g/cm3。答案 （1）68