3.1.2晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定課件高二化學(xué)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(shí)第2課時(shí)晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單晶胞的結(jié)構(gòu)特征。2.會(huì)進(jìn)行各種典型的晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算和晶體化學(xué)式的確

定(重、難點(diǎn))。3.了解晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法。玻璃、瀝青、松香、塑料、石蠟、橡膠石英、云母、明礬、食鹽、膽礬、味精、鉆石、蔗糖、常見(jiàn)的晶體：常見(jiàn)的非晶體：比較晶體非晶體是否有自范性有無(wú)是否均一均一不均一是否有固定的熔沸點(diǎn)有無(wú)是否具有各向異性有無(wú)是否發(fā)生X射線衍射能不能復(fù)習(xí)1.晶體：內(nèi)部粒子（原子、分子或離子）在三維空間里呈周期性有序排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。如食鹽、水晶、碘等。引入新課如何描述晶體在微觀空間里原子的排列？在晶體微觀空間里取出一個(gè)基本單元——晶胞氯化鈉晶體碘晶體結(jié)構(gòu)銅晶體一、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)系金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石晶胞常規(guī)的晶胞都是平行六面體，整塊晶體是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成的。晶胞的特征：(1)“無(wú)隙”：相鄰晶胞之間沒(méi)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(gè)數(shù)及幾何排列(包括取向)是完全相同的。晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。堆積圖特點(diǎn)：能展示粒子的相對(duì)大小，晶胞對(duì)粒子的占有率，粒子與粒子的堆積接觸和空隙。點(diǎn)陣圖特點(diǎn)：能清晰展示粒子在晶胞中的相對(duì)位置，有利于分析點(diǎn)、線、面、角的關(guān)系。兩種晶胞圖

一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體(其邊長(zhǎng)不一定相等也不一定垂直)。通過(guò)上、下、左、右、前、后的平移能與下一個(gè)晶胞完全重合。晶胞的形狀和大小由具體晶體的結(jié)構(gòu)所決定。晶胞不一定都取平行六面體類型一：簡(jiǎn)單立方晶胞晶胞示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)僅在平行六面的8個(gè)頂角上有粒子類型二：面心立方晶胞晶胞示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)除8個(gè)頂角上有粒子外平行六面體的6個(gè)面的面心上均有1個(gè)粒子類型三：體心立方晶胞晶胞示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)除8個(gè)頂角上有粒子外平行六面體的體心有1個(gè)粒子【思考】晶胞都是平行六面體嗎？六棱柱（六方）晶胞三棱柱晶胞一、晶胞如何判斷一個(gè)結(jié)構(gòu)是否是晶胞呢？金剛石晶胞CO2晶胞NaCl晶胞銅晶胞Na＋Cl－討論：分析以下幾種晶胞，總結(jié)平行六面體晶胞滿足的條件：一、晶胞8個(gè)頂角相同xzy三套各4根平行棱分別相同xzy三套各兩個(gè)平行面分別相同晶胞是8個(gè)頂角相同、三套各4根平行棱分別相同、三套各兩個(gè)平行面分別相同的最小平行六面體。如何判斷一個(gè)結(jié)構(gòu)是否是晶胞呢？判斷下列4個(gè)圖中結(jié)構(gòu)，屬于晶胞的是（

）A課堂檢測(cè)3.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算(均攤法)(1)銅晶胞①位于頂角的銅原子

完全屬于某一晶胞的銅原子數(shù)：124376858個(gè)晶胞共用②位于面心的銅原子122個(gè)晶胞共用

一、晶胞一個(gè)銅晶胞含有幾個(gè)銅原子？14？

一、晶胞晶胞124376851221341體內(nèi)：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：3.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算

平行六面體1/43.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算(均攤法)(2)NaCl晶胞①Cl－位于頂角和面心，共有4個(gè)②Na＋位于棱上和體心，共有4個(gè)Cl－Na＋Cl－

一、晶胞應(yīng)用體驗(yàn).如圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖。平均含有的原子數(shù)為鈉____個(gè)；鋅___個(gè)；碘___個(gè)；金剛石___個(gè)。2288一、晶胞②六方晶胞中粒子的計(jì)算方法

內(nèi)部1③正三棱柱晶胞中粒子的計(jì)算方法

內(nèi)部：1

立方晶胞體心：1面心：1/2棱邊：1/4頂點(diǎn)：1/83.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算

平行六面體一、晶胞

晶胞正六棱柱晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算示意圖位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱共用該微粒的晶胞數(shù)每個(gè)晶胞分?jǐn)偟奈⒘?shù)62341161213141正六邊形度數(shù)為120°，每個(gè)頂點(diǎn)6個(gè)晶胞共用2.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算

六棱柱3晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算

六棱柱體心1面心1/2棱邊橫1/4豎1/3頂點(diǎn)1/6六棱柱晶胞正三棱柱晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算示意圖位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱共用該微粒的晶胞數(shù)每個(gè)晶胞分?jǐn)偟奈⒘?shù)1226411121216141正三邊形度數(shù)為60°，每個(gè)頂點(diǎn)12個(gè)晶胞共用體心1面心1/2棱邊橫1/4豎1/6頂點(diǎn)1/123.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算

三棱柱三棱柱應(yīng)用體驗(yàn)1.正誤判斷(1)晶胞是晶體中最小的平行六面體(2)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同(3)晶胞中的任何一個(gè)粒子都只屬于該晶胞(4)已知晶胞的組成也無(wú)法推知晶體的組成××××2.(2023·廣州期末)下列結(jié)構(gòu)示意圖中，不能表示晶胞的是√一、晶胞

晶體的化學(xué)式表示的是晶體（也可以說(shuō)是晶胞）中各類原子或離子數(shù)目的最簡(jiǎn)整數(shù)比4.晶體化學(xué)式的確定

一、晶胞

話筒是聲電轉(zhuǎn)換的換能器，在話筒中有一種材料的結(jié)構(gòu)如圖所示，它的主要成分是鈦酸鋇，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，可知它的化學(xué)式是A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3√應(yīng)用體驗(yàn)3.下列各項(xiàng)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(duì)應(yīng)的化學(xué)式不正確的是√4.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)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(xué)式是A.TiC B.Ti6C7C.Ti14C13

D.Ti13C14√一、晶胞團(tuán)簇分子，不可用均攤法，其分子式由原子個(gè)數(shù)直接確定，若是一個(gè)晶胞，則A正確

方法點(diǎn)撥

一、晶胞1、計(jì)算公式①先確定一個(gè)晶胞中微粒個(gè)數(shù)N（均攤法）②再確定一個(gè)晶胞中a晶體密度的計(jì)算

如圖是CsCl晶體的一個(gè)晶胞,相鄰的兩個(gè)Cs+的核間距為acm,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,CsCl的相對(duì)分子質(zhì)量用M表示,則CsCl晶體的密度(g·cm-3)為(

)D2、典型立方晶胞密度計(jì)算(1)簡(jiǎn)單立方晶胞已知金屬釙是簡(jiǎn)單立方堆積，釙原子半徑為rcm，計(jì)算：釙晶胞棱長(zhǎng)為a；釙的密度為ρ。①棱長(zhǎng)a=2r②密度rr(2)面心立方晶胞r已知金屬金是面心立方緊密堆積，金原子半徑為rcm，計(jì)算：金晶胞棱長(zhǎng)為a；金的密度為ρ。①面對(duì)角線=4r②密度棱長(zhǎng)(3)體心立方晶胞已知金屬鉀是體心立方緊密堆積,鉀原子半徑為rcm,請(qǐng)計(jì)算：鉀晶胞棱長(zhǎng)為a；金的密度鉀的密度為ρ。棱長(zhǎng)①立方體對(duì)角線=4r②密度類型圖示粒子數(shù)晶胞邊長(zhǎng)(a)與原子半徑(r)的關(guān)系簡(jiǎn)單立方體體心立方體面心立方體124a=2r典型立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)例題1已知CsCl晶體密度為dg·cm－3，設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值，相鄰兩個(gè)Cs+的核間距為acm，如右圖所示，則CsCl的摩爾質(zhì)量可以表示為_(kāi)_____g·mol-1。例題2金屬銅的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為apm,Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64,金屬銅的密度為dg·cm-3,則怎樣用含a、d的代數(shù)式表示阿伏加德羅常數(shù)?dNAa3NA=例題3Cu單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如上圖甲所示，其晶胞特征如上圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如上圖丙所示。若已知Cu晶胞棱長(zhǎng)為apm，Cu相對(duì)原子質(zhì)量為M，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，Cu原子半徑r=____

pm，Cu單質(zhì)晶體密度計(jì)算式為：______________g·cm-3。例題4如圖為NaCl晶體的一個(gè)晶胞,測(cè)知氯化鈉晶體中相鄰的Na+與Cl-的距離為acm,該晶體密度為dg·cm-3,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為(

)。C例題5硅晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則晶胞中含有___個(gè)硅原子。硅晶體的密度為ρgcm—3，硅的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,經(jīng)測(cè)定，晶胞邊長(zhǎng)為apm，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為:NA=__mol—1。8計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)時(shí)，pm、nm與cm之間的換算：1pm＝10－12m＝10－10cm，1nm＝10－9m＝10－7cm。C三、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.常用儀器：X射線衍射儀2.測(cè)定過(guò)程：

當(dāng)單一波長(zhǎng)的X射線通過(guò)晶體時(shí)，X射線和晶體中的______相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生

或者

。晶體非晶體電子分立的斑點(diǎn)明銳的衍射峰X(qián)射線衍射圖通過(guò)計(jì)算獲得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(duì)稱類型原子在晶胞里的數(shù)目和位置等結(jié)合晶體化學(xué)組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系3.作用：三、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.測(cè)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相同C.通過(guò)乙酸晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)，只能測(cè)定晶胞中含有的乙酸分子數(shù)，

不能推出乙酸分子的空間結(jié)構(gòu)D.晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)不能判斷晶體中存在哪些化學(xué)鍵，也不能確定鍵長(zhǎng)

和鍵角√應(yīng)用體驗(yàn)三、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定應(yīng)用體驗(yàn)2.因生產(chǎn)金屬鐵的工藝和溫度等因素不同，產(chǎn)生的鐵單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、密度和性質(zhì)均不同，對(duì)鐵晶體用X射線衍射進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得A、B兩種晶胞，其晶胞結(jié)構(gòu)示意如圖：則A、B兩種晶胞中含有的鐵原子數(shù)分別是_____、_____。24三、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定自我測(cè)試1.如圖是某化合物的晶胞，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是

√自我測(cè)試3.如圖為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)。(1)在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最接近且等距離的鈦離子有____個(gè)。6(2)該晶胞中元素氧、鈦、鈣的粒子個(gè)數(shù)比是________。3∶1∶1自我測(cè)試4.通過(guò)X射線衍射儀得到的圖譜能獲得下列物質(zhì)晶胞的形狀。(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_____。CuCl(2)實(shí)驗(yàn)室模擬回收某廢舊含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等)生產(chǎn)Ni2O3。加入稀硫酸充分酸浸后過(guò)濾，得到浸出液和浸出渣，其浸出渣的X射線衍射圖譜如右：根據(jù)右圖所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為_(kāi)_____。BaSO4自我測(cè)試4.通過(guò)X射線衍射儀得到的圖譜能獲得下列物質(zhì)晶胞的形狀。(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(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為_(kāi)___，該功能陶瓷的化學(xué)式為_(kāi)___。BN22、氯化銫晶體具有立方體結(jié)構(gòu)，如圖所示，立方體中的圓圈是Cl－所處位置，在該晶體中，每個(gè)Cs＋周圍與它最接近的且距離相等的Cs＋的個(gè)數(shù)共有(

)A．6個(gè) B．8個(gè)C．12個(gè)D．16個(gè)A題型2：觀察晶胞某原子周圍與其等距離且最近的原子數(shù)目●●【思考1】Cu晶胞中與銅原子最近且等距離的銅原子有幾個(gè)？12個(gè)！晶體配位數(shù)計(jì)算點(diǎn)撥①先確定觀察中心原子，觀察一個(gè)晶胞，再向空間延伸②考慮是否重復(fù)計(jì)算練一練：1