高二化學(xué)選擇性必修第二冊：第三章第一節(jié)教學(xué)課件

第三章第一節(jié)第2課時《物質(zhì)的聚集狀態(tài)晶體與非晶體》人教版選擇性必修2物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？觀察思考一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)觀察思考日光燈物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？霓虹燈等離子體：由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體。極光雷電一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)觀察思考等離子體的用途：一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)利用等離子體進行化學(xué)合成核聚變在等離子體狀態(tài)下發(fā)生制造等離子體顯示器觀察思考物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種嗎？液晶顯示器液晶：介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，等離子體、晶態(tài)、非晶態(tài)等等一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)實驗室常見固體觀察思考白磷磷硫磺膽礬碳酸鈣二、晶體與非晶體自然界中礦物固體觀察思考螢石方解石翡翠石透輝石二、晶體與非晶體生活中的固體觀察思考二、晶體與非晶體一些不法商人用玻璃制造假寶石來牟取暴利，如何鑒別真假寶石？情境導(dǎo)入二、晶體與非晶體固體有晶體和非晶體之分，天然晶體外觀特征？觀察思考二、晶體與非晶體資料卡片

晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。晶體的自范性二、晶體與非晶體晶體與非晶體有什么本質(zhì)的差異？思考討論為什么晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形？微觀結(jié)構(gòu)宏觀性質(zhì)決定晶體的自范性是晶體內(nèi)部微粒在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象。二、晶體與非晶體資料卡片

晶體自范性的條件之一是生長的速率適當(dāng)水晶球瑪瑙水晶二、晶體與非晶體熔融態(tài)物質(zhì)凝固氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)溶質(zhì)從溶液中析出除了冷卻，還有沒有其它途徑得到晶體？思考討論二、晶體與非晶體資料卡片晶體在不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。晶體的各向異性如光學(xué)性質(zhì)（折射率等）力學(xué)性質(zhì)（硬度等）、熱學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)熱性等）、電學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)電性）。二、晶體與非晶體云母片的蠟熔化成橢圓形，玻璃片的蠟熔化成圓形思考討論

云母片上的長軸方向與短軸方向傳熱速度不同，熱導(dǎo)率有各向異性。蠟滴玻璃片云母片蠟滴二、晶體與非晶體不同方向觀察紅寶石，發(fā)現(xiàn)寶石的顏色不同思考討論

在不同方向，晶體對光線的吸收與反射是不同的，折射率有各向異性。二、晶體與非晶體石墨在平行于層的方向上電導(dǎo)率高;而在垂直于層的方向上電導(dǎo)率低。思考討論

在不同方向，石墨的導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電率有各向異性。二、晶體與非晶體思考討論為什么晶體各向異性？微觀結(jié)構(gòu)宏觀性質(zhì)決定晶體的各向異性是晶體內(nèi)部的微粒在空間各個方向上排列規(guī)律不同的宏觀表象。ABCD二、晶體與非晶體資料卡片晶體有確定的熔點晶體加熱至熔點開始熔化，熔化過程中溫度保持不變，熔化成液態(tài)后溫度才繼續(xù)上升。非晶體在加熱時，由開始軟化到完全熔化，整個過程中溫度不斷的變化，沒有溫度停頓的時候，很難指出哪一點是熔點二、晶體與非晶體思考討論為什么晶體有確定的熔點？微觀結(jié)構(gòu)宏觀性質(zhì)決定晶體有確定的熔點晶體內(nèi)部微粒在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象。二、晶體與非晶體學(xué)以致用外觀自范性各向異性熔、沸點晶體具有規(guī)則幾何外形有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則幾何外形無各向同性不固定本質(zhì)區(qū)別微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列二、晶體與非晶體一些不法商人用玻璃制造假寶石來牟取暴利，如何鑒別真假寶石？常見非晶體：玻璃、石蠟、松香、瀝青、橡膠、炭黑。許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形，但在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下可觀察到規(guī)則的晶體外形。觀察思考晶體結(jié)構(gòu)的周期大小和X-射線的波長相當(dāng)（1-10000pm)，使它成為天然的三維光柵，能夠?qū)-射線產(chǎn)生衍射:X-射線衍射實驗區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法二、晶體與非晶體資料卡片晶體材料的應(yīng)用二、晶體與非晶體資料卡片非晶體的優(yōu)異性能非晶態(tài)合金強度、硬度比相應(yīng)晶態(tài)合金的高5-10倍非晶態(tài)合金在中性或酸性溶液中耐腐蝕性能比不銹鋼好的多二、晶體與非晶體1．下列敘述中正確的是()A．玻璃是一種常見晶體B．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有各向異性C．非晶體材料也具有某些優(yōu)異性能D．晶體一定比非晶體的熔點高課堂練習(xí)2．下圖是食鹽和石英晶體的幾何外形以及石墨的微觀結(jié)構(gòu)，有關(guān)說法不正確的是（

）A．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B．石英晶體有固定的幾何外形C．石墨晶體是優(yōu)良導(dǎo)體，但其在不同方向上的導(dǎo)電性有差異D．石墨晶體的各向異性和對稱性是相互矛盾的課堂練習(xí)3．下列有關(guān)晶體制取的說法不正確的是（

）A．可以用凝華的方式獲取碘晶體B．熔融態(tài)SiO2快速凝固可獲得水晶C．一定條件下可使用白磷晶體制備紅磷晶體D．圓形容器中結(jié)出圓形的冰，并不是晶體自范性的體現(xiàn)課堂練習(xí)4．圖1是元素M的晶態(tài)單質(zhì)和非晶態(tài)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖，有關(guān)說法正確的是()A．b是晶態(tài)單質(zhì)B．現(xiàn)有一份粉末狀的M單質(zhì)，一定是aC．鑒別a、b最可靠的方法是利用其熔點的差異D．a(chǎn)、b表面凝固的石蠟受熱后，產(chǎn)生圖2所示現(xiàn)象課堂練習(xí)

圖1

圖25．鐵下圖1是有機物乙腈（CH3CN）的固體模型中的一部分，有關(guān)說法正確的是（

）A．乙腈固體是非晶態(tài)B．乙腈固體具有規(guī)則幾何外形C．X射線通過乙腈固體時，會在記錄儀上留下明銳的衍射峰

D．圖2是乙腈的熔化曲線，Tm表示其具有確定的高熔點課堂練習(xí)

圖1

圖2課堂練習(xí)正確答案：CDBAC課堂練習(xí)第三章第一節(jié)第2課時《晶胞晶體結(jié)構(gòu)測定》人教版選擇性必修2復(fù)習(xí)回顧晶體不同于非晶體的特點有哪些？形成這些特性的微觀原因是什么？晶體特性自范性各向異性熔點固定晶體的構(gòu)成微粒呈周期性的有序排列晶態(tài)二氧化硅非晶態(tài)二氧化硅構(gòu)成微粒相同空間排列不同觀察如下晶體的微觀結(jié)構(gòu)模型，體會微粒的空間排列特點。觀察·思考銅晶體CaF2晶體金剛石晶體苯晶體宏觀可見的整塊晶體是由大量微粒聚集而成的。晶體的構(gòu)成微粒在空間周期性重復(fù)排列，呈現(xiàn)高度對稱性。要研究晶體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)如何入手呢？交流·研討是否需要研究構(gòu)成晶體的所有部分？只需研究基本重復(fù)單元要研究晶體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)如何入手呢？可否作為一個基本重復(fù)單元？晶體非晶體化學(xué)微粒周期性有序排列相對無序排列基本重復(fù)單元選取晶胞具有一定形狀和大小，能表征晶體所含的微粒及微粒在空間的周期性有序排列特點。交流·研討作為晶體的基本重復(fù)單元，晶胞應(yīng)滿足什么要求？在空間按一定周期性有序重復(fù)，堆積成整塊晶體。一、晶胞晶胞的形狀是單一的還是多樣的？相鄰晶胞之間有空隙嗎？如何體現(xiàn)周期性有序重復(fù)？能否選擇球體作為晶胞的形狀？單一形狀無隙堆積平移復(fù)原晶胞將任意晶胞沿著晶胞的周期性排列方向移動到相鄰或其他晶胞時，能夠完全重合，過程中無須轉(zhuǎn)動或改變方向。不滿足無隙堆積生活中常見的地面鋪磚問題就是無隙堆積的典型應(yīng)用。如果用單一形狀鋪滿地面，需要選擇什么形狀？這些形狀是否都能作為二維平面的基本重復(fù)單元的形狀？一、晶胞晶胞的形狀探究活動1平移復(fù)原?相鄰晶胞平移復(fù)原一、晶胞晶胞的形狀探究活動1周期性排列方向任意晶胞正三角形無隙堆積，是否滿足平移復(fù)原？重合時取向改變?nèi)∠蛳嗤叫兴倪呅螣o隙堆積，是否滿足平移復(fù)原？一、晶胞有人說，晶體中的晶胞就好比是蜂巢中的蜂室。那么，正六邊形能否作為二維平面的重復(fù)單元呢？正六邊形也不滿足平移復(fù)原的要求，不能作為二維平面的基本重復(fù)單元，請同學(xué)嘗試課后自己證明這一點。結(jié)論1晶胞在二維平面的形狀只能是平行四邊形。問題解決聯(lián)想·質(zhì)疑結(jié)論2晶胞在三維空間的形狀是平行六面體。三維形狀？一、晶胞也有人常用方磚砌墻來類比晶體中晶胞的堆積情況。請問右圖中的長方形磚可否作為重復(fù)單元？晶胞的排列方式探究活動2晶胞在二維平面如何排列，才能滿足平移復(fù)原要求？共頂角、共棱邊?觀察下圖，你能否小結(jié)出其排列特點？晶胞的排列方式探究活動2晶胞實際晶體具有三維周期性結(jié)構(gòu)，你能想象出三維空間中晶胞是如何按照周期性排列規(guī)律堆積的嗎？各個晶胞的組成與結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)完全等同共頂角共棱共面晶體無隙并置堆積結(jié)論無數(shù)的晶胞無隙并置堆積成整塊晶體。研究一個晶胞，就可以獲知整塊晶體的信息。一、晶胞同一晶體中的成千上萬個晶胞的組成與結(jié)構(gòu)完全等同。怎樣判斷一個晶胞的化學(xué)組成呢？晶胞的組成與結(jié)構(gòu)探究活動3AB某化合物的晶胞如圖所示，其化學(xué)式為_______。ABA原子數(shù)8×

＝1811B原子數(shù)一、晶胞問題解決整理歸納均攤法計算晶胞的組成晶胞不是孤立存在的晶胞表面的原子為相鄰晶胞所共用。晶胞的頂角原子為8個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/8。結(jié)論晶胞面上的原子為2個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/2。晶胞棱上的原子為4個晶胞共用，對每個晶胞的貢獻為1/4。一、晶胞學(xué)以致用如圖是鐵的某種氧化物的晶胞球棍模型，請根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷，該氧化物的化學(xué)式是什么？FeO有同學(xué)選取了更小的結(jié)構(gòu)單元作為該FeO晶體的晶胞，如下圖所示，你贊同他的選取方式嗎？OFeFeO8×

＋6×＝4812112×

＋1

＝441不能平移復(fù)原化學(xué)組成相同，幾何排列不同一、晶胞晶胞的組成與結(jié)構(gòu)探究活動3化學(xué)上等同幾何上等同晶胞之間對晶胞的結(jié)構(gòu)提出了什么要求？同一晶體中的成千上萬個晶胞的組成與結(jié)構(gòu)完全等同。結(jié)論1晶胞的8個頂角必須相同。所含微粒種類與數(shù)目完全相同所含微粒的幾何排列完全相同怎樣調(diào)整能使如圖的結(jié)構(gòu)單元與相鄰結(jié)構(gòu)單元平移重合？一、晶胞若下圖是某晶胞的殘缺結(jié)構(gòu)，要使其恢復(fù)晶胞資格，你認為應(yīng)該如何改動？下圖兩種結(jié)構(gòu)單元能否視為晶胞？晶胞的組成與結(jié)構(gòu)探究活動3結(jié)論2晶胞的平行面必須完全相同。結(jié)論1晶胞的8個頂角必須完全相同。結(jié)論3晶胞的平行棱必須完全相同。一、晶胞平行六面體8個頂角相同3套各2個平行面分別相同3套各4根平行棱分別相同晶胞小結(jié)這些具體物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)是如何測定的呢？觀察如下晶體結(jié)構(gòu)，體會晶胞的結(jié)構(gòu)特點。微粒取向也相同晶胞的結(jié)構(gòu)特點CaTiO3晶胞ZnS晶胞I2晶胞化學(xué)組成相同幾何排列相同一、晶胞二、晶體結(jié)構(gòu)的測定——X射線衍射實驗化學(xué)博覽發(fā)現(xiàn)X射線，獲1901年物理學(xué)獎發(fā)現(xiàn)X射線在晶體中的衍射效應(yīng)勞厄用X射線衍射研究晶體結(jié)構(gòu)布拉格父子倫琴19011914物理學(xué)獎1915物理學(xué)獎1936化學(xué)獎1962化學(xué)獎利用X射線等技術(shù)研究分子結(jié)構(gòu)X射線衍射法測定蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)1964化學(xué)獎X射線衍射法測定復(fù)雜晶體與大分子結(jié)構(gòu)1980化學(xué)獎X射線衍射確定DNA核苷酸順序與基因結(jié)構(gòu)1985化學(xué)獎……X射線衍射實驗給我們提供了哪些關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)的信息呢？發(fā)展了X射線衍射確定晶體與分子結(jié)構(gòu)的方法。Hauptman與Karle備受垂青的X射線衍射實驗

當(dāng)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，在記錄儀上形成衍射圖譜。人們對衍射圖的數(shù)據(jù)進行處理，即可獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。學(xué)科前沿一種X射線衍射儀X射線管鉛板晶體樣品記錄儀二、晶體結(jié)構(gòu)的測定——X射線衍射實驗衍射方向衍射強度X射線管鉛板晶體晶體能產(chǎn)生分立的斑點二、晶體結(jié)構(gòu)的測定——X射線衍射實驗1.衍射方向——晶胞的形狀、大小與取向非晶體衍射圖譜數(shù)據(jù)處理晶體的周期性結(jié)/°晶體能產(chǎn)生明銳的衍射峰二、晶體結(jié)構(gòu)的測定——X射線衍射實驗2.衍射強度——原子的種類與位置晶態(tài)SiO2非晶態(tài)SiO2由X射線衍射實驗的結(jié)果還可以進一步測定分子結(jié)構(gòu)。原子的種類與位置衍射強度綜合分析X射線衍射測定分子結(jié)構(gòu)衍射方向甲烷晶體a邊長為a的立方晶胞C、H原子間的距離是否存在化學(xué)鍵確定鍵長、鍵角問題解決思路·方法二、晶體結(jié)構(gòu)的測定——X射線衍射實驗課堂小結(jié)晶體X射線衍射實驗周期性結(jié)構(gòu)晶胞平行六面體無隙并置堆積化學(xué)組成結(jié)構(gòu)特點頂角相同平行面相同平行棱相同均攤法分子結(jié)構(gòu)課堂練習(xí)1.下列有關(guān)說法錯誤的是A．測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀B．石英玻璃和水晶的衍射圖譜不同C．X射線衍射實驗?zāi)軠y定晶胞