人教版選修3 第3章第1節(jié) 晶體的常識 學(xué)案.doc

第一節(jié)晶體的常識1認(rèn)識晶體和非晶體的本質(zhì)差異，知道晶體的特征和性質(zhì)。2了解獲得晶體的途徑。3知道晶胞的概念，學(xué)會晶胞中微粒數(shù)的計算方法(均攤法)，能根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定晶體的化學(xué)式。(重難點)晶 體 與 非 晶 體基礎(chǔ)初探1晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有原子排列相對無序2.獲得晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。3晶體的特點(1)自范性：定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。形成條件：晶體生長的速率適當(dāng)。本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列。(2)各向異性：許多物理性質(zhì)常常會表現(xiàn)出各向異性。(3)晶體有固定的熔點。(4)外形和內(nèi)部質(zhì)點排列的高度有序性。探究升華思考探究如圖是某固體的微觀結(jié)構(gòu)示意圖問題思考：(1)區(qū)分晶體與非晶體的最可靠的科學(xué)方法是什么？試根據(jù)示意圖判斷固體 、 的類型。【提示】最可靠的科學(xué)方法是對固體進行x射線衍射實驗。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可知， 中微粒呈周期性有序排列，為晶體； 中微粒排列不規(guī)則為非晶體。(2)將固體 、 分別加熱至熔化，各有什么現(xiàn)象發(fā)生？該現(xiàn)象能說明晶體、非晶體的哪種性質(zhì)？【提示】加熱晶體 ，溫度達到熔點時晶體 開始熔化，在全部熔化以前，繼續(xù)加熱，溫度基本保持不變，完全熔化后，溫度才開始升高，所以晶體有固定的熔點。加熱非晶體 時，溫度升高到某一程度后非晶體 開始軟化，流動性增強，最后變?yōu)橐后w。從軟化到完全熔化，中間經(jīng)過較大的溫度范圍，所以非晶體無固定的熔點。認(rèn)知升華1晶體與非晶體的區(qū)別固體外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔點晶體具有規(guī)則的幾何外形原子在三維空間呈周期性有序排列有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則的幾何外形原子排列相對無序沒有各向同性不固定本質(zhì)區(qū)別微觀原子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列2.晶體與非晶體的測定方法測定方法測熔點晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點可靠的方法對固體進行x射線衍射實驗題組沖關(guān)題組1晶體與非晶體1下列物質(zhì)中前者為晶體，后者為非晶體的是()a白磷、藍礬b陶瓷、塑料c碘、橡膠 d食鹽、蔗糖【解析】a中白磷和藍礬都是晶體；b中二者均為非晶體；c中碘為晶體，橡膠為非晶體；d中二者均為晶體。【答案】c2下列有關(guān)晶體和非晶體的說法中正確的是()a具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體b晶體具有自范性，非晶體沒有自范性c晶體研碎后即變?yōu)榉蔷wd將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體【解析】晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，因此，a、d項錯誤。晶體是由晶胞通過無隙并置形成的，構(gòu)成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，所以c項錯誤。自范性是晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別，b項正確?！敬鸢浮縝3.下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是()a晶體一定比非晶體的熔點高b晶體有自范性但排列無序c非晶體無自范性而且排列無序d固體sio2一定是晶體【解析】晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，a項錯誤；晶體有自范性且排列有序，非晶體無自范性而且排列無序，故b項錯誤，c項正確；晶體形成也需要一定條件，當(dāng)條件不具備時，不一定形成晶體，如熔融態(tài)sio2快速冷卻形成的固體sio2就不是晶體，故d項錯誤。【答案】c題組2晶體的獲得及特點4下列過程得到的固體不是晶體的是()a將nacl飽和溶液降溫，所得到的固體b氣態(tài)h2o冷卻直接形成的固體c熔融的kno3冷卻后所得到的固體d將液態(tài)的玻璃冷卻后所得到的固體【解析】得到晶體的三個途徑是：溶質(zhì)從溶液中析出，氣態(tài)物質(zhì)凝華，熔融態(tài)物質(zhì)的凝固。a選項符合，b選項符合，c選項符合。由于玻璃本來就屬于非晶體，熔融后再冷卻所得固體仍為非晶體。【答案】d5關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是 ()a破損的晶體能夠在固態(tài)時自動變成規(guī)則的多面體b缺角的氯化鈉晶體在飽和nacl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊c圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的體現(xiàn)了晶體的自范性d由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性【解析】晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一適宜條件一般指的是自動結(jié)晶析出的條件，a項所述過程不可能實現(xiàn)；c項中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；d項中的玻璃是非晶體。【答案】b6普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于() 水晶工藝品玻璃燈飾a外形不一樣b普通玻璃的基本構(gòu)成微粒無規(guī)律性地排列，水晶的基本構(gòu)成微粒呈周期性有序排列c水晶有固定的熔點，普通玻璃無固定的熔點d水晶可用于能量轉(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換【解析】普通玻璃為非晶體，水晶為晶體，它們的根本區(qū)別在于內(nèi)部微粒是否呈周期性有序排列，b項正確。【答案】b晶 胞基礎(chǔ)初探1概念晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2結(jié)構(gòu)習(xí)慣采用的晶胞都是平行六面體，晶體是由無數(shù)晶胞“無隙并置”而成。(1)“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。探究升華思考探究現(xiàn)有甲、乙、丙(如圖所示)三種晶體的晶胞(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)。問題思考：(1)甲晶體中x與y的個數(shù)比是多少？【提示】甲晶體中，體心x為1，頂角y為6，所以n(x)n(y)143。(2)乙晶體中a與b的個數(shù)比是多少？【提示】乙晶體中，體心a為1，頂角b為81，所以n(a)n(b)11。(3)丙晶體中每個晶胞包含有c離子、d離子各為多少？【提示】丙晶體中，c離子個數(shù)為1214，d離子個數(shù)為864。認(rèn)知升華晶胞中粒子數(shù)的計算1平行六面體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算(均攤法)2非平行六面體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占該粒子的1/3。題組沖關(guān)題組1晶胞及其微粒個數(shù)的確定1某晶體的部分結(jié)構(gòu)為正三棱柱(如圖所示)，這種晶體中a、b、c三種粒子數(shù)之比是()a394b142c294 d384【解析】由圖可知該晶體部分結(jié)構(gòu)的上下兩面為正三角形，因此處于頂點的粒子為12個該結(jié)構(gòu)共用，故該結(jié)構(gòu)中a的數(shù)目為6；處于水平棱上的粒子為4個該結(jié)構(gòu)共用，處于垂直棱上的粒子為6個該結(jié)構(gòu)共用，故該結(jié)構(gòu)單元中包含b粒子的數(shù)目為632；該結(jié)構(gòu)中包含c粒子的數(shù)目為1，由此可見a、b、c三種粒子的數(shù)目之比為21142?！敬鸢浮縝2如圖為甲、乙、丙三種晶體的晶胞。試完成下列問題：(1)甲晶體的化學(xué)式(x為陽離子)為_。(2)乙晶體中a、b、c三種微粒的個數(shù)比是_。(3)丙晶體中每個d周圍結(jié)合e的個數(shù)是_。【解析】甲晶體中x位于立方體的體心，每個晶胞實際占有1個，y位于立方體的頂角，實際占有：4個，xy(個數(shù)比)121，所以甲的化學(xué)式為x2y。乙晶體中a在立方體的頂角，a占有：81個，b位于面心，b占有：63個，c位于立方體的體心，c占有1個，由此推出abc(個數(shù)比)131。丙晶體中e位于立方體的體心，但從大的晶體范圍看每個d屬于8個晶胞，故d周圍e的個數(shù)與e周圍d的個數(shù)相同，每個e周圍有8個d，所以每個d周圍有8個e?！敬鸢浮?1)x2y(2)131(3)8題組2晶體化學(xué)式的確定方法3如圖所示是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，圖中x、y、z。其對應(yīng)的化學(xué)式不正確的是()【解析】a中x、y均為4，粒子數(shù)目比為11，故化學(xué)式為xy；b中x為1，y為81，粒子數(shù)目比為11，故化學(xué)式為xy；c中x為14，y為4，粒子數(shù)目比為31，故化學(xué)式為x3y；d中x為81，y為63，z為1，粒子數(shù)目比為131，故化學(xué)式為xy3z。【答案】b4如圖所示，在較高溫度時，鉀、氧兩種元素形成的一種晶體結(jié)構(gòu)與nacl晶體結(jié)構(gòu)相似，則該化合物的化學(xué)式為()ak2o bk2o2ck2o3 dko2【解析】每個晶胞中屬于該晶胞的k的個數(shù)：864；o的個數(shù)：1214，故其比值為11，應(yīng)選d?！敬鸢浮縟5(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是_。(2)cu2o為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有_個銅原子。(3)利用“鹵化硼法”可合成含b和n兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則每個晶胞中含有b原子的個數(shù)為_，該功能陶瓷的化學(xué)式為_。(4)某晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示。該晶體的化學(xué)式是_，在晶體中1個ti原子，1個co原子周圍距離最近的o原子數(shù)目分別為_個、_個。(5)有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為_。ati14c13 bticcti14c4 dti4c3【解析】(1)晶胞中灰球代表的微粒4個，白球代表的微粒684個，所以化學(xué)式為cucl。(2)晶胞中含氧原子數(shù)為8648，則該晶胞中銅原子數(shù)目是氧原子的2倍，即16個。(3)每個氮化硼晶胞中含有白球表示的原子個數(shù)為812，灰球表示的原子個數(shù)為142，所以每個晶胞中含有n原子和b原子各2個；n的電負(fù)性大于b，所以該陶瓷的化學(xué)式為bn。(4)晶胞中含有o：63個，含co：81個，含ti：1個，故化學(xué)式為cotio3。ti原子位于晶胞的中心，其周圍距離最近的o原子位于6個面的中心，所以周圍距離最近的o原子數(shù)目為6個；co原子位于晶胞的頂角，o原子位于晶胞的面心，所以co原子周圍距離最近的o原子數(shù)目為12個。(5)由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個完整的分子，由14個ti原子和13個c原子構(gòu)成。選項a正確。【答案】(1)cucl(2)16(3)2bn(4)cotio3612(5)a【規(guī)律總結(jié)】晶體化學(xué)式的確定流程觀察確認(rèn)微粒種類確定各微粒在晶體中的位置用均攤法求各微粒數(shù)目求各微粒數(shù)目的最簡比確定化學(xué)式。題組3涉及晶胞的有關(guān)計算6右圖是cscl晶體的一個晶胞，相鄰的兩個cs的核間距為a cm。na為阿伏加德羅常數(shù)，cscl的相對分子質(zhì)量用m表示，則cscl晶體的密度為()a. b.c. d.【解析】由均攤法求得cscl晶胞含有1個cs和1個cl，其質(zhì)量是m/na，再由相鄰的兩個cs的核間距為a cm，求出該晶胞的體積是a3，所以晶胞的密度是，晶體的密度和晶胞的密度是相同的。【答案】d7食鹽晶體是由鈉離子(圖中的“”)和氯離子(圖中的“”)構(gòu)成的，且均為等距離的交錯排列。已知食鹽的密度是2.2 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)為6.021023mol1。在食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離最接近于()a3.0108cm b3.5108cmc4.0108cm d5.0108cm【解析】從nacl晶體結(jié)構(gòu)模型中分割出一個小立方體，如圖所示a表示其邊長，d表示兩個na中心間的距離。每個小立方體含na：4，含cl：4，即每個小立方體含nacl離子對個。則有：a32.2 gcm3解得a2.81108cm，又因為da，故食鹽晶體中兩個距離最近的na中心間的距離為d2.81108cm4.0108cm。【答案】c8如圖所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。(1)在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的氧離子、鈣離子、鈦離子各有_個、_個、_個。(2)該晶體結(jié)構(gòu)中，元素氧、鈦、鈣的離子個數(shù)比是_，該物質(zhì)的化學(xué)式可表示為_。(3)若鈣、鈦、氧三元素的相對原子質(zhì)量分別為a、b、c，晶體結(jié)構(gòu)圖中正方體邊長(鈦原子之間的距離)為d nm(1 nm109m)，則該晶體的密度為_gcm3。【解析】(1)以鈦離子為頂角，應(yīng)有8個立方晶胞緊靠在一起，這樣鈦原子成為空間直角坐標(biāo)系的中心原子，它的三維方向上前后左右上下最近且相鄰各有1個氧離子