3.1.3物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)（第三課時(shí)）學(xué)案高二化學(xué)人教版選擇性必修二

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)第3課時(shí)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.鞏固物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)知識(shí)。2.鞏固晶胞的概念和“均攤法”突破晶胞組成的計(jì)算。預(yù)習(xí)（閱讀教材，完成學(xué)案）二、合作探究深度學(xué)習(xí)三、聚焦展示知識(shí)點(diǎn)一物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)除了固、液、氣三種聚集狀態(tài)，還有非晶體、液晶、納米材料和等離子體等聚集狀態(tài)。聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能非晶體內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無(wú)章(長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序)的分布狀態(tài)的固體。某些非晶體合金強(qiáng)度和硬度高、耐腐蝕性強(qiáng)，非晶態(tài)硅對(duì)光的吸收系數(shù)大。等離子體由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成，整體上呈電中性，帶電離子能自由移動(dòng)。具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長(zhǎng)軸方向呈現(xiàn)出有序的狀態(tài)。既具有液體的流動(dòng)性、黏度、形變性，又具有晶體的導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。(1)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)不一定都由分子構(gòu)成，也可能由原子或離子等微粒構(gòu)成；由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其聚集狀態(tài)也不一定只有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，也可能為晶態(tài)，非晶態(tài)等。(2)同種物質(zhì)在不同條件下可形成不同的聚集狀態(tài)，物質(zhì)的聚集狀態(tài)會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)，如硬度、熔點(diǎn)等。(3)(思維升華)液晶內(nèi)部沿分子長(zhǎng)軸方向呈有序排列，因此液晶也屬晶體。提示：液晶內(nèi)部是沿分子長(zhǎng)軸方向呈有序排列，但晶體是三維有序，因此液晶不屬于晶體。(4)等離子體就是氣態(tài)電解質(zhì)嗎？提示：不是。等離子體由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成，而氣態(tài)電解質(zhì)由陰離子和陽(yáng)離子或分子組成。知識(shí)點(diǎn)二晶體與非晶體1．晶體與非晶體的比較比較類別晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子排列相對(duì)無(wú)序性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定各向異性有無(wú)鑒別方法間接方法看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等2.晶體呈現(xiàn)自范性的條件：晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快時(shí)，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。關(guān)于晶體與非晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對(duì)稱的外觀。(3)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無(wú)定形體也有固定的組成。(4)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如食鹽。(5)(思維升華)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中能否慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊？提示：能。缺角的NaCl從溶液中析出，可形成完美NaCl晶體。知識(shí)點(diǎn)三、“均攤法”突破晶胞組成的計(jì)算均攤法：若某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子1/n屬于該晶胞。1．長(zhǎng)方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算（見第二課時(shí)、下同）2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算(1)晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算，要正確分析晶胞中任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共用。(2)根據(jù)均攤法計(jì)算出1個(gè)晶胞中，各種原子個(gè)數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)比可確定該物質(zhì)的化學(xué)式。(3)對(duì)于獨(dú)立原子構(gòu)成的分子，其分子式的確定則不能用均攤法。如由金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示，頂角和面上的原子是M原子，棱中心和體心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用關(guān)系，所以由氣態(tài)團(tuán)簇分子結(jié)構(gòu)圖可知，其分子式可由示意圖查原子個(gè)數(shù)來(lái)確定，M原子共14個(gè)，N原子13個(gè)，即分子式為M14N13。四、教師歸納總結(jié)五、課堂測(cè)評(píng)1.有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（

）A.

在NaCl晶體中，距Na最近的Cl形成正八面體B.

在CaF2晶體中，每個(gè)晶胞平均占有4個(gè)CaC.

在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)的比為1：2D.

該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EF或FE2.我國(guó)科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說(shuō)法正確的是（

）A.

11BN和10BN的化學(xué)性質(zhì)相似

B.

該晶體具有良好的導(dǎo)電性C.

該晶胞中含有14個(gè)B原子，4個(gè)N原子

D.

B原子周圍等距且最近的B原子數(shù)為63.硼鎂化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄．該化合物晶體結(jié)構(gòu)中的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元如圖所示，12個(gè)鎂原子間形成正六棱柱，兩個(gè)鎂原子分別在棱柱的上底和下底的中心．六個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)，該化合物的化學(xué)式可表示為（

）A.

Mg14B6

B.

MgB2

C.

Mg9B12

D.

Mg3B24.一種AlFe合金的晶胞如圖所示。則該合金的化學(xué)式為（

）A.Fe2Al

B.

FeAl

C.

Fe5.以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。氧化鎳原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)A為（0，0，0），B為（1，1，1），則C的坐標(biāo)參數(shù)為（

）A.

（12，12，12）

B.

（1，1，C.

（12，1，12）

D.

（1，12，16.儲(chǔ)氫合金是一類能夠大性吸收氫氣，并與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的材料，如鑭（La）鎳（Ni）合金．它吸收氫氣可結(jié)合成金屬氫化物。某鑭鎳儲(chǔ)氫合金晶胞結(jié)構(gòu)如圖．該材料中La、Ni、H2的粒子個(gè)數(shù)比為（

）A.

8:9:10

B.

1:5:6

C.

1:5:3

D.

1:5:57.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，它的化學(xué)式是（

）A.

BaTi8O12

B.

BaTiO3

C.

BaTi2O4

D.

BaTi4O68.英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎(jiǎng)。制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學(xué)氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型示意圖如下：（1）下列有關(guān)石墨烯說(shuō)法正確的是________________。A.鍵長(zhǎng)：石墨烯>金剛石B.石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面C.12g石墨烯含σ鍵數(shù)為NAD.從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力（2）化學(xué)氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一，催化劑為金、銅、鈷等金屬或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一種或任意組合。①銅原子在基態(tài)時(shí)，在有電子填充的能級(jí)中，能量最高的能級(jí)符號(hào)為________；第四周期元素中，最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有________。②乙醇的沸點(diǎn)要高于相對(duì)分子質(zhì)量比它還高的丁烷，請(qǐng)解釋原因________。③金與銅可形成的金屬互化物合金（如圖，該晶胞中，Au占據(jù)立方體的8個(gè)頂點(diǎn)）：它的化學(xué)式可表示為________；在Au周圍最近并距離相等的Cu有________個(gè)9.非金屬氟化物在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）基態(tài)F原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________

種。（2）O、F、Cl電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開_______；OF2分子的空間構(gòu)型為________；OF2的熔、沸點(diǎn)________

(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________。（3）XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有________個(gè)XeF2分子。313物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)答案與解析1.【答案】D【解析】A．氯化鈉晶體中，距Na+最近的Cl?是6個(gè)，即鈉離子的配位數(shù)是6，6個(gè)氯離子形成正八面體結(jié)構(gòu)，故A不符合題意；B．Ca2+位于晶胞頂點(diǎn)和面心，數(shù)目為8×18+6×12=4，即每個(gè)晶胞平均占有4個(gè)Ca2+，故B不符合題意；C．金剛石晶胞中相連4個(gè)C形成四面體結(jié)構(gòu)，則6個(gè)碳原子形成一個(gè)環(huán)且不在同一平面上，故C不符合題意；D．該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子含有4個(gè)E和4個(gè)F原子，則該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為E4F4或F4E2.【答案】A【解析】A．11B和10B互為同位素，11B和10B的化學(xué)性質(zhì)相似，故11BN和10BN的化學(xué)性質(zhì)相似，A符合題意；B．該晶體為立方氮化硼晶體，屬于由共價(jià)鍵形成的共價(jià)晶體，沒有良好的導(dǎo)電性，B不符合題意；C．用“均攤法”，B原子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，該晶胞中含B：8×D．由晶胞可知，B原子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，以1個(gè)頂點(diǎn)的B原子為研究對(duì)象，1個(gè)晶胞中與頂點(diǎn)B原子等距且最近的B有3個(gè)（位于3個(gè)面心），由于頂點(diǎn)B原子為8個(gè)晶胞共有、面心B原子為2個(gè)晶胞共有，則B原子周圍等距且最近的B原子數(shù)為8×3.【答案】B【解析】Mg原子處于晶胞頂點(diǎn)與面心上，頂點(diǎn)上Mg原子為6個(gè)晶胞共用，面心上的Mg原子為2個(gè)晶胞共用，B原子處于晶胞內(nèi)部，為一個(gè)晶胞獨(dú)有，故晶胞中鎂原子個(gè)數(shù)=12×16+2×12=3；B原子個(gè)數(shù)=6，所以鎂原子和硼原子個(gè)數(shù)比為3：6=1：2，則其化學(xué)式為MgB4.【答案】A【解析】立方體有8個(gè)頂點(diǎn)，頂點(diǎn)上的每個(gè)鐵原子被8個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有其18；面心上的每個(gè)鐵原子被2個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有其12；校上共12個(gè)原子，每個(gè)鐵原子被4個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有其14；體心還有一個(gè)鐵原子，故鐵原子數(shù)為85.【答案】D【解析】由氧化鎳原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)A為（0，0，0）和B為（1，1，1）可知，晶胞的邊長(zhǎng)為1，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，C點(diǎn)位于右側(cè)正方形的的面心，則C的坐標(biāo)參數(shù)為（1，12，16.【答案】C【解析】由晶胞結(jié)構(gòu)可知，鑭原子都在晶胞頂點(diǎn)上，晶胞含有的鑭原子為8×18=1，晶胞中心有一個(gè)鎳原子，其他鎳原子都在晶胞面上，晶胞中含有的鎳原子為1+8×12=5，晶胞中有8個(gè)H2在晶胞的棱上，2個(gè)H2在晶胞的面上，則晶胞中含有的H2為8×14+2×17.【答案】B【解析】Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti為與之相連的8個(gè)立方體所共用，即有屬于該晶胞，Ti原子數(shù)是8×18=18.【答案】（1）B,D（2）3d；K、Cr；乙醇分子間可形成氫鍵而丁烷分子間不能形成氫鍵；Cu3Au或AuCu3；12；【解析】(1)A．金剛石中碳原子之間只存在σ鍵，石墨烯中碳原子之間存在σ鍵和π鍵，因此鍵長(zhǎng)：石墨烯＜金剛石，故A錯(cuò)誤；B．石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以處于同一平面，故B正確；C．一個(gè)碳原子中含有32個(gè)單鍵，即32個(gè)σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為32(2)①銅原子在基態(tài)時(shí)的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，在有電子填充的能級(jí)中，能量最高的能級(jí)符號(hào)為3d；第四周期元素中，最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有3d04s1和3d54s1，即K和Cr，故答案為：3d；K、Cr；②乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而丁烷不存在氫鍵，故答案為：乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而丁烷不存在氫鍵；③該晶胞中含Cu原子個(gè)數(shù)=6×12=3，含有Au=8×18=1，所以其化學(xué)式為Cu3Au或AuCu9.【答案】（1）9（2）F>O>Cl；V型；低于；OF2和Cl2O都是分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，Cl2O的相對(duì)分子質(zhì)量大，Cl2O的熔、沸點(diǎn)高（3）2【解析】（1）