化学晶胞计算[教学文书]

1、离子晶体、分子晶体 和原子晶体 -晶胞中微粒的计算及化学式推导晶胞中微粒的计算及化学式推导 晶胞中微粒的计算晶胞中微粒的计算 思考：处于晶胞顶思考：处于晶胞顶 点上、棱上、面上点上、棱上、面上 的离子分别被多少的离子分别被多少 个晶胞共用？个晶胞共用？ TO目录TO总结 处于晶胞顶点上处于晶胞顶点上 粒子被个晶胞粒子被个晶胞 共用共用 处于晶胞棱上粒子处于晶胞棱上粒子 被个晶胞共用被个晶胞共用 处于晶胞面上粒子处于晶胞面上粒子 被被2个晶胞共用个晶胞共用 一一、典型的各种晶体结构特点典型的各种晶体结构特点 氯化钠晶体模型氯化钠晶体模型面心立方体面心立方体 面心面心 体心体心 棱上棱上 顶点顶点

2、 氯离子氯离子 钠离子钠离子 观察：氯化钠晶体中钠离子和氯观察：氯化钠晶体中钠离子和氯 离子分别处于晶胞的什么位置？离子分别处于晶胞的什么位置？ 顶点和面心是氯离子顶点和面心是氯离子 棱上和体心是钠离子棱上和体心是钠离子 氯化钠晶体结构氯化钠晶体结构 思考：思考： 与一个钠离与一个钠离 子相邻最近子相邻最近 且距离相等且距离相等 的氯离子有的氯离子有 多少个？多少个？ 距离是多少？距离是多少？ （图示距离（图示距离 为为a） TO模型TO目录 1 2 3 4 5 6 a 个个 a 氯化钠晶体结构氯化钠晶体结构 思考：思考： 与一个钠离与一个钠离 子相邻最近子相邻最近 且距离相等且距离相等 的钠

3、离子有的钠离子有 多少个？多少个？ 距离是多少？距离是多少？ （图示距离（图示距离 为为a） TO模型TO目录 a 1 2 3 4 5 67 8 9 10 11 12 个个 2a 氯化铯晶体氯化铯晶体 （体心立方体）（体心立方体） 氯化铯的小晶胞 铯离子：铯离子： 氯离子：氯离子： 观察：氯化铯观察：氯化铯 晶体中氯离子晶体中氯离子 和铯离子分别和铯离子分别 处于晶胞的什处于晶胞的什 么位置？么位置？ 对每个小立方体而言，若铯离子对每个小立方体而言，若铯离子 位于顶点，则氯离子位于体心，位于顶点，则氯离子位于体心， 反之依然反之依然 二氧化碳晶体二氧化碳晶体面心立方体面心立方体 观察后回答题：

4、观察后回答题： 1、二氧化碳分、二氧化碳分 子处于立方体子处于立方体 的什么位置？的什么位置？ 2、一个立方体、一个立方体 中含有多少个中含有多少个 二氧化碳分子？二氧化碳分子？ 代表一个代表一个 二氧化碳分子二氧化碳分子 顶点和面心顶点和面心 88+61/2 = 4 同一平面内二氧化碳分子的位置同一平面内二氧化碳分子的位置 观察：观察： 在同一在同一 平面上与一个二氧化平面上与一个二氧化 碳分子距离最近的二氧化碳碳分子距离最近的二氧化碳 分子有多少个？分子有多少个？ TO 三维位置 TO CO2晶体 个个 3 2 1 距离最近的分子的位置距离最近的分子的位置 TO目录 思考：三维思考：三维

5、立体中，与立体中，与 一个二氧化一个二氧化 碳分子距离碳分子距离 最近的二氧最近的二氧 化碳有几个？化碳有几个？ 个个 返回 基本单元：基本单元： 六元环六元环 金刚石晶体金刚石晶体 TO目录 观察，一个碳原子与多观察，一个碳原子与多 少个碳原子相连，多少少个碳原子相连，多少 个碳原子形成一个环？个碳原子形成一个环？ 一个碳被几个环共有？一个碳被几个环共有？ 碳原子与键数比是碳原子与键数比是 ？ 与与4个碳相连，呈空间正四面体形个碳相连，呈空间正四面体形 个碳原子形成一个环个碳原子形成一个环 一个碳被个环共有一个碳被个环共有 碳原子与键数比是（碳原子与键数比是（ 1：2 ） 每个硅连个氧原子，

6、每个硅连个氧原子， 每个氧原子连个硅原子，每个氧原子连个硅原子， 最小环为元环最小环为元环 一个硅原子被个环共有一个硅原子被个环共有 一个氧原子被一个氧原子被6个环共有个环共有 二氧化硅晶体二氧化硅晶体 石墨晶体 石墨晶体结构石墨晶体结构 石墨的晶体结构俯视图石墨的晶体结构俯视图 层状结构的基本单元层状结构的基本单元 石墨的层状结构石墨的层状结构 TO目录TO层移动 可移动的电子：可移动的电子： 碳原子与键数比是（碳原子与键数比是（ 2：3 ） 石墨的层间移动石墨的层间移动 可自由移动的电子：可自由移动的电子： TO结构 石墨晶体 TO结构 石墨晶体石墨晶体 石墨的六方晶胞石墨的六方晶胞 用隧

7、道扫描显微镜放用隧道扫描显微镜放 大后的石墨层状结构大后的石墨层状结构 TO目录 二、晶胞中含微粒个数比的计算方法：二、晶胞中含微粒个数比的计算方法： 2、在顶点：、在顶点： 1、在内部：、在内部： 3、在面上：、在面上： 4、在棱上、在棱上 处于内部的离子，完全属于该晶胞，该离子处于内部的离子，完全属于该晶胞，该离子 按按1计入晶胞。计入晶胞。 处于顶点的离子，同时为处于顶点的离子，同时为8 个晶胞共个晶胞共 有，每个离子有有，每个离子有1/8属于晶胞。属于晶胞。 处于面上的离子，同时为处于面上的离子，同时为2 个晶胞共个晶胞共 有，每个离子有有，每个离子有1/2属于晶胞。属于晶胞。 处于棱

8、上的离子，同时为处于棱上的离子，同时为4 个晶胞共个晶胞共 有，每个离子有有，每个离子有1/4属于晶胞。属于晶胞。 TO模型 返回 Na + 1、氯化钠化学式推导氯化钠化学式推导 Cl - 继续 三、晶体化学式推导三、晶体化学式推导 一个一个 NaCl 晶胞晶胞 Na+ +Cl- - 顶点：顶点：8 =1 面点：面点：6 =3 线点：线点： 12 =3 心点：心点：1 1=1 8 1 4 1 2 1 Na+ Cl- 一个大一个大NaCl晶胞包含晶胞包含4个个NaCl Na+：Cl-=1：1 一个小一个小NaCl晶胞包含晶胞包含4个个NaCl 21、氯化铯化学式推导氯化铯化学式推导 一个一个 l

9、晶胞包含晶胞包含个个 SiO2最小的环为，其中有个最小的环为，其中有个Si原子个原子个O原子原子 每个环实际占有个每个环实际占有个Si原子个原子个O原子原子 每个每个 Si原子被个环所占有，一个环占有一个原子被个环所占有，一个环占有一个Si原子的原子的 每个每个 O原子原子i被个环所占有，一个环占有一个被个环所占有，一个环占有一个O原子的原子的 1/2 1/6 61/12=1/2 61/6=1 十二元环十二元环 金刚石的结构金刚石的结构白球表示硅原子白球表示硅原子 SiO2平面结构平面结构 、二氧化硅化学式推导、二氧化硅化学式推导 1molSiO2拥有拥有mol Si-O键键. A C B 、

10、练习推导化学式、练习推导化学式 确定化学式确定化学式 ABC 题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的 气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原于是钛气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原于是钛 原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子 式是式是 ( ) ATiC BTi4C4， CTi14C13 DTi13C14 防止类推中的失误 D 1 2 3 4 5 6 8 78 中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构，它向三维空晶体结构，它向三维空 间沿伸得到完美晶体。间沿伸得到

11、完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同， NiNi2 2 与邻近的 与邻近的O O2- 2-核间距为 核间距为a a1010-8 -8 ，计算，计算NiONiO晶晶 体密度（已知体密度（已知NiONiO摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1 -1) ) 课 堂 练 习 题 解：解：在该晶体中最小正方体中所含在该晶体中最小正方体中所含 的的Ni2+、O2 个数均为 个数均为: : 1 8 2 1 4 4= = （个）（个） 即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有 个个 NiO.NiO.其质量为其质量为: : 2 1 而此小正方

12、体体积为而此小正方体体积为 ，故，故NiONiO晶体密度为：晶体密度为： 2 1 74.7g 6.021023 (a(a1010-8 -8 ) )3 3 62. 0 a3 g. -3 = (a10-8)3 2 1 74.7g 6.021023 随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测 定精确度也越来越高，现有一种简单可行的测定方法，具体步骤定精确度也越来越高，现有一种简单可行的测定方法，具体步骤 为：（为：（1）将固体）将固体NaCl研细、干燥后，准确称取研细、干燥后，准确称取mg NaCl固体并转固体并转 移到定容仪器移到定容仪器A中（中（2） 用一个能计量所加液体体积多少的仪器，用一个能计量所加液体体积多少的仪器， 向向A仪器中滴加苯，不断振荡，继续加苯至仪器中滴加苯，不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度线，计算仪器的刻度线，计算 出出NaCl固体的体积固体的体积Vcm 3 测步骤（测步骤（1）中）中A仪器最好用仪器最好用 _（填仪器名称）（填仪器名称） 能否用水代替苯能否用水代替苯?，理由，理由 _ 用用X射线测得射线测得NaCl晶体中靠得最近的晶体中靠得最近的