3.1.3物质的聚集状态与晶体的常识（第三课时）学案高二化学人教版选择性必修二

第三章晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识第3课时【学习目标】1.巩固物质的聚集状态与晶体的常识知识。2.巩固晶胞的概念和“均摊法”突破晶胞组成的计算。预习（阅读教材，完成学案）二、合作探究深度学习三、聚焦展示知识点一物质的聚集状态物质除了固、液、气三种聚集状态，还有非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等聚集状态。聚集状态组成与结构特征主要性能非晶体内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体。某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大。等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动。具有良好的导电性和流动性。液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态。既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等。(1)固态、液态和气态物质不一定都由分子构成，也可能由原子或离子等微粒构成；由分子构成的物质，其聚集状态也不一定只有固态、液态和气态，也可能为晶态，非晶态等。(2)同种物质在不同条件下可形成不同的聚集状态，物质的聚集状态会影响物质的性质，如硬度、熔点等。(3)(思维升华)液晶内部沿分子长轴方向呈有序排列，因此液晶也属晶体。提示：液晶内部是沿分子长轴方向呈有序排列，但晶体是三维有序，因此液晶不属于晶体。(4)等离子体就是气态电解质吗？提示：不是。等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，而气态电解质由阴离子和阳离子或分子组成。知识点二晶体与非晶体1．晶体与非晶体的比较比较类别晶体非晶体微观结构特征粒子周期性有序排列粒子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定各向异性有无鉴别方法间接方法看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性科学方法对固体进行X射线衍射实验举例NaCl、I2、SiO2、Na晶体等玻璃、橡胶等2.晶体呈现自范性的条件：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，但凝固速率过快时，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。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。关于晶体与非晶体的认识误区(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。(2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如食盐。(5)(思维升华)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中能否慢慢变为完美的立方体块？提示：能。缺角的NaCl从溶液中析出，可形成完美NaCl晶体。知识点三、“均摊法”突破晶胞组成的计算均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子1/n属于该晶胞。1．长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算（见第二课时、下同）2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算(1)晶胞中粒子个数的计算，要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。(2)根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。(3)对于独立原子构成的分子，其分子式的确定则不能用均摊法。如由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关系，所以由气态团簇分子结构图可知，其分子式可由示意图查原子个数来确定，M原子共14个，N原子13个，即分子式为M14N13。四、教师归纳总结五、课堂测评1.有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是（

）A.

在NaCl晶体中，距Na最近的Cl形成正八面体B.

在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个CaC.

在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1：2D.

该气态团簇分子的分子式为EF或FE2.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是（

）A.

11BN和10BN的化学性质相似

B.

该晶体具有良好的导电性C.

该晶胞中含有14个B原子，4个N原子

D.

B原子周围等距且最近的B原子数为63.硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录．该化合物晶体结构中的重复结构单元如图所示，12个镁原子间形成正六棱柱，两个镁原子分别在棱柱的上底和下底的中心．六个硼原子位于棱柱内，该化合物的化学式可表示为（

）A.

Mg14B6

B.

MgB2

C.

Mg9B12

D.

Mg3B24.一种AlFe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式为（

）A.Fe2Al

B.

FeAl

C.

Fe5.以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。氧化镍原子分数坐标参数A为（0，0，0），B为（1，1，1），则C的坐标参数为（

）A.

（12，12，12）

B.

（1，1，C.

（12，1，12）

D.

（1，12，16.储氢合金是一类能够大性吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，如镧（La）镍（Ni）合金．它吸收氢气可结合成金属氢化物。某镧镍储氢合金晶胞结构如图．该材料中La、Ni、H2的粒子个数比为（

）A.

8:9:10

B.

1:5:6

C.

1:5:3

D.

1:5:57.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是（

）A.

BaTi8O12

B.

BaTiO3

C.

BaTi2O4

D.

BaTi4O68.英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：（1）下列有关石墨烯说法正确的是________________。A.键长：石墨烯>金刚石B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面C.12g石墨烯含σ键数为NAD.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。①铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为________；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有________。②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷，请解释原因________。③金与铜可形成的金属互化物合金（如图，该晶胞中，Au占据立方体的8个顶点）：它的化学式可表示为________；在Au周围最近并距离相等的Cu有________个9.非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：（1）基态F原子核外电子的运动状态有________

种。（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为________；OF2分子的空间构型为________；OF2的熔、沸点________

(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________。（3）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个XeF2分子。313物质的聚集状态与晶体的常识答案与解析1.【答案】D【解析】A．氯化钠晶体中，距Na+最近的Cl−是6个，即钠离子的配位数是6，6个氯离子形成正八面体结构，故A不符合题意；B．Ca2+位于晶胞顶点和面心，数目为8×18+6×12=4，即每个晶胞平均占有4个Ca2+，故B不符合题意；C．金刚石晶胞中相连4个C形成四面体结构，则6个碳原子形成一个环且不在同一平面上，故C不符合题意；D．该气态团簇分子的分子含有4个E和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E2.【答案】A【解析】A．11B和10B互为同位素，11B和10B的化学性质相似，故11BN和10BN的化学性质相似，A符合题意；B．该晶体为立方氮化硼晶体，属于由共价键形成的共价晶体，没有良好的导电性，B不符合题意；C．用“均摊法”，B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，该晶胞中含B：8×D．由晶胞可知，B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，以1个顶点的B原子为研究对象，1个晶胞中与顶点B原子等距且最近的B有3个（位于3个面心），由于顶点B原子为8个晶胞共有、面心B原子为2个晶胞共有，则B原子周围等距且最近的B原子数为8×3.【答案】B【解析】Mg原子处于晶胞顶点与面心上，顶点上Mg原子为6个晶胞共用，面心上的Mg原子为2个晶胞共用，B原子处于晶胞内部，为一个晶胞独有，故晶胞中镁原子个数=12×16+2×12=3；B原子个数=6，所以镁原子和硼原子个数比为3：6=1：2，则其化学式为MgB4.【答案】A【解析】立方体有8个顶点，顶点上的每个铁原子被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其18；面心上的每个铁原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其12；校上共12个原子，每个铁原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其14；体心还有一个铁原子，故铁原子数为85.【答案】D【解析】由氧化镍原子分数坐标参数A为（0，0，0）和B为（1，1，1）可知，晶胞的边长为1，由晶胞结构可知，C点位于右侧正方形的的面心，则C的坐标参数为（1，12，16.【答案】C【解析】由晶胞结构可知，镧原子都在晶胞顶点上，晶胞含有的镧原子为8×18=1，晶胞中心有一个镍原子，其他镍原子都在晶胞面上，晶胞中含有的镍原子为1+8×12=5，晶胞中有8个H2在晶胞的棱上，2个H2在晶胞的面上，则晶胞中含有的H2为8×14+2×17.【答案】B【解析】Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即有属于该晶胞，Ti原子数是8×18=18.【答案】（1）B,D（2）3d；K、Cr；乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键；Cu3Au或AuCu3；12；【解析】(1)A．金刚石中碳原子之间只存在σ键，石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键，因此键长：石墨烯＜金刚石，故A错误；B．石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以处于同一平面，故B正确；C．一个碳原子中含有32个单键，即32个σ键，所以12g石墨烯含σ键数为32(2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为3d；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有3d04s1和3d54s1，即K和Cr，故答案为：3d；K、Cr；②乙醇分子间存在氢键，使得其溶沸点升高，而丁烷不存在氢键，故答案为：乙醇分子间存在氢键，使得其溶沸点升高，而丁烷不存在氢键；③该晶胞中含Cu原子个数=6×12=3，含有Au=8×18=1，所以其化学式为Cu3Au或AuCu9.【答案】（1）9（2）F>O>Cl；V型；低于；OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高（3）2【解析】（1）