第三章第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識講義下學期高二化學人教版選擇性必修2

第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.認識物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.能從微觀角度理解晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能結(jié)合晶體的特點判斷晶體和非晶體。3.能運用多種晶體模型來描述和解釋有關(guān)晶體性質(zhì)的現(xiàn)象，形成分析晶胞結(jié)構(gòu)的思維模型，利用思維模型，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定微粒個數(shù)和化學式。4.了解晶體結(jié)構(gòu)的測定方法。一、晶體與非晶體1．晶體（1）概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。（2）分類：根據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為離子晶體、共價晶體、金屬晶體、離子晶體2．非晶體（1）概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈相對無序排列而構(gòu)成的不具有規(guī)則幾何外形的固體。（2）常見的晶體和非晶體晶體：食鹽、冰、鐵、銅等。非晶體：玻璃、橡膠等。晶體中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距離就重復(fù)出現(xiàn)的排列，粒子排列的周期性導(dǎo)致晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形。3．晶體的特點（1）自范性①定義：晶體能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長的速率適當，如果凝固速率過快，常得到粉末或沒有規(guī)則幾何外形的塊狀物。③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（晶體內(nèi)部粒子排列的有序性）。(2)各向異性同一晶體中，在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的，因此，晶體的許多物理性質(zhì)，如硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學性質(zhì)等，常常隨方向的不同而有所差異。非晶體則不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(3)熔點：晶體的熔點固定，非晶體沒有固定的熔點。常利用固體是否有固定的熔點間接確定某固體是否屬于晶體。(4)外形和內(nèi)部質(zhì)點的高度有序性(5)晶體能使X射線產(chǎn)生的衍射晶體物質(zhì)能使X射線產(chǎn)生衍射，非晶體只有散射效應(yīng)。這是測定晶體結(jié)構(gòu)的重要實驗方法。4.獲得晶體的三條途徑(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。二、晶體結(jié)構(gòu)的測定1．常用儀器：X射線衍射儀。2．測定過程：當單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或者明銳的衍射峰。3．作用：根據(jù)衍射圖，經(jīng)過計算可以獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。1．通過X射線衍射圖通常能獲取晶體結(jié)構(gòu)的哪些信息？提示從衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息，包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。三、晶胞結(jié)構(gòu)的計算1．晶胞（1）概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶胞與晶體的關(guān)系常規(guī)的晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。(1)“無隙”是指相鄰晶胞之間無任何間隙。(2)“并置”是指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(包括取向)是完全相同的?！旧疃人伎肌?、由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學式是否表示一個分子中原子的數(shù)目？不表示，只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數(shù)比。2、六面體晶胞有幾套平行棱？有幾套平行面？晶胞有3套平行棱，有3套平行面3、判斷下列六面體是否是晶胞？提示A圖中的晶體結(jié)構(gòu)滿足晶胞的特點，是晶胞。B圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿足晶胞“8個頂角相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。C圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿足晶胞“三套各4根平行棱分別相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。D圖中的晶體結(jié)構(gòu)，不滿足“三套各兩個平行面分別相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。3．晶胞中粒子數(shù)目的計算(1)銅晶胞①位于頂角上的銅原子為8個晶胞共用。②位于面心上的銅原子為2個晶胞共用。因此晶體銅中完全屬于某一晶胞的銅原子數(shù)是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)NaCl晶胞①Cl－位于頂角和面心，共有4個。②Na＋位于棱上和體心，共有4個。(1)晶胞是8個頂角相同、三套各4根平行棱分別相同、三套各兩個平行面分別相同的最小平行六面體。(2)均攤法確定晶胞中粒子的個數(shù)若晶胞中某個粒子為n個晶胞所共用，則該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻1．下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個原子？(1)鈉________個；(2)鋅________個；(3)碘________個；(4)金剛石________個。答案(1)2(2)2(3)8(4)82．下列各項是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元的排列方式，圖中：○—X，●—Y，—Z。其中對應(yīng)的化學式不正確的是()答案B解析A項中X、Y的位置、數(shù)目完全等同，化學式為XY，正確；B項中X、Y的個數(shù)比為1∶(8×eq\f(1,8))＝1∶1，化學式為XY，錯誤；C項中X的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化學式為X3Y，正確；D項中X的數(shù)目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的數(shù)目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于體心，數(shù)目為1，化學式為XY3Z，正確。3．科學家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如圖所示。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，則它的化學式是()A．TiCB．Ti6C7C．Ti14C13D．Ti13C14答案C解析如果利用“均攤法”來計算，就會得出：鈦原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4