2014-2015高中化學(xué) 第3章 第1節(jié) 第2課時(shí) 晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元-晶胞學(xué)案 魯科版選修3

第2課時(shí)晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元——晶胞學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道晶胞的概念以及晶胞與晶體的關(guān)系。2.會(huì)用“切割法”確定晶胞中粒子數(shù)目(或粒子數(shù)目比)和晶體的化學(xué)式。晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元——晶胞1．晶胞(1)概念：晶體中最小的____________單元。(2)形狀：每個(gè)晶胞都是大小、形狀完全相同的______________________。2．晶胞(或結(jié)構(gòu)單元)中微粒數(shù)的計(jì)算——切割法(1)平行六面體形晶胞晶胞任意位置上的一個(gè)原子如被x個(gè)晶胞共有，那么切割后每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是__________。①每個(gè)頂點(diǎn)被8個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己頂點(diǎn)上的每個(gè)原子只占________份額。②每條棱被4個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己棱上的每個(gè)原子只占________份額。③每個(gè)面被2個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己面上(不含棱)的每個(gè)原子只占________份額。④晶胞內(nèi)的原子不與其他晶胞共享。(2)非平行六面體形結(jié)構(gòu)單元若結(jié)構(gòu)單元不是長(zhǎng)方體形，則粒子對(duì)結(jié)構(gòu)單元的貢獻(xiàn)視情況而定，與長(zhǎng)方體形晶胞不同的是計(jì)算頂點(diǎn)以及側(cè)棱上的微粒情況。以下圖的三棱柱形結(jié)構(gòu)單元為例，要12個(gè)三棱柱才能將一個(gè)頂點(diǎn)完全蓋住，所以頂點(diǎn)為12個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，相應(yīng)的其側(cè)棱被6個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，上下邊為4個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，中間為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元獨(dú)有：A：6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)B：3×eq\f(1,6)＋6×eq\f(1,4)＝2C：1×1＝1因此，A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比為______________。1．下列有關(guān)晶胞的敘述，正確的是()A．晶胞的結(jié)構(gòu)就是晶體的結(jié)構(gòu)B．不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同C．晶胞中的任何一個(gè)粒子都屬于該晶胞D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成2．晶體結(jié)構(gòu)型式和晶胞匹配的是()A．A3型最密堆積——六方晶胞B．A2型密堆積——面心立方晶胞C．A1型最密堆積——體心立方晶胞D．NaCl型離子晶體——簡(jiǎn)單立方晶胞3．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(gè)鈦離子周圍與它最接近的且等距離的鈦離子共有______個(gè)。(2)該晶體結(jié)構(gòu)中，元素氧、鈦、鈣的個(gè)數(shù)比是______________________________。練基礎(chǔ)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一晶胞中所擁有的各種粒子的數(shù)目的計(jì)算1．對(duì)于A1型密堆積的描述錯(cuò)誤的是()A．A1型密堆積晶體的晶胞也叫面心立方晶胞B．面心立方晶胞的每個(gè)頂點(diǎn)上和每個(gè)面的中心上都各有一個(gè)原子C．平均每個(gè)面心立方晶胞中有14個(gè)原子D．平均每個(gè)面心立方晶胞中有4個(gè)原子2.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的原子個(gè)數(shù)之比依次為()A．1∶3∶1B．2∶3∶1C．2∶2∶1D．1∶3∶3知識(shí)點(diǎn)二根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定化合物的化學(xué)式3．下圖所示是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，其對(duì)應(yīng)的化學(xué)式正確的是(圖中：○—X，●—Y，?—Z)()A．X2YB．XY3C．XY3ZD．XYZ4.已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是()A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12知識(shí)點(diǎn)三晶體空間結(jié)構(gòu)的推斷5．(1)水在不同的溫度和壓強(qiáng)條件下可以形成11種不同結(jié)構(gòu)的晶體，密度從比水輕的0.92g·cm－3到約為水的一倍半。冰是人們迄今已知的由一種簡(jiǎn)單分子堆積出結(jié)構(gòu)花樣最多的化合物。其中冰-Ⅶ的晶體結(jié)構(gòu)為一個(gè)如下圖所示的立方晶胞，每個(gè)水分子可與周圍__________個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合，晶體中，1mol水可形成________mol氫鍵。(2)已知下列元素的電負(fù)性數(shù)據(jù)：H為2.1，O為3.5，F(xiàn)為4.0。OF2與水的立體結(jié)構(gòu)相似，但水分子的極性比OF2強(qiáng)得多，其原因有：①OF2中氧原子上有兩對(duì)孤對(duì)電子，抵消了F—O鍵中共用電子對(duì)偏向F而產(chǎn)生的極性；②從電負(fù)性上看，__________________________________________________________________。練高考真題6．[2010·山東理綜，32(4)]鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4＋處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心，該化合物化學(xué)式為________________，每個(gè)Ba2＋與__________個(gè)O2－配位。7．[2008·山東理綜，32(4)]X＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，它與N3－形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。X的元素符號(hào)是____________，與同一個(gè)N3－相連的X＋有______個(gè)。練綜合拓展8．金屬鐵單質(zhì)的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如下圖所示。體心立方晶胞和面心立方晶胞中實(shí)際含有的鐵原子個(gè)數(shù)之比為________。9．現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)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)，可推知：甲晶胞中x與y的個(gè)數(shù)比是________，乙晶胞中a與b的個(gè)數(shù)比是________，丙晶胞中有________個(gè)c離子，有________個(gè)d離子。10．鈦和鈦的合金已被廣泛用于制造電訊器材、人造骨骼、化工設(shè)備、飛機(jī)等航天航空材料，被譽(yù)為“未來世界的金屬”。試回答下列問題：(1)鈦有eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti兩種原子，它們互稱為______________。Ti元素基態(tài)原子的電子排布式為________________________。(2)如圖是偏鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，可推知它的化學(xué)式為____________(用元素符號(hào)表示)。第2課時(shí)晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元——晶胞雙基落實(shí)1．(1)結(jié)構(gòu)重復(fù)(2)平行六面體2．(1)eq\f(1,x)①eq\f(1,8)②eq\f(1,4)③eq\f(1,2)(2)1∶4∶2課堂練習(xí)1．D2．A[對(duì)應(yīng)關(guān)系為A1型最密堆積——面心立方晶胞，A2型密堆積——體心立方晶胞，NaCl型離子晶體——六方晶胞。]3．(1)6(2)3∶1∶1課時(shí)作業(yè)1．C[如圖為A1型密堆積晶體的晶胞，它為面心立方晶胞，面心和頂點(diǎn)上各有1個(gè)原子，故A、B均正確；平均每個(gè)面心立方晶胞中所擁有的原子個(gè)數(shù)為：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，故D正確。]2．A3.C4.A5．(1)42(2)氧與氫的電負(fù)性差大于氧與氟的電負(fù)性差解析(1)觀察圖示的立方晶胞的中心水分子可知，該水分子與周圍4個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合；每2個(gè)水分子間形成的1個(gè)氫鍵，每個(gè)水分子只分得一半，故晶體中，1mol水可形成4mol×0.5＝2mol氫鍵。(2)根據(jù)題中所給出的元素的電負(fù)性數(shù)據(jù)：H為2.1，O為3.5，F(xiàn)為4.0，氧與氫的電負(fù)性差(1.4)大于氧與氟的電負(fù)性差(0.5)，因此，雖然OF2與水的立體結(jié)構(gòu)相似，但水分子的極性比OF2強(qiáng)得多。6．BaPbO3127．Cu6解析X＋中所有電子正好充滿K(2個(gè))、L(8個(gè))、M(18個(gè))三個(gè)電子層，則其電子總數(shù)為28，X原子的核電荷數(shù)是29，X為銅元素；根據(jù)題給圖示晶體結(jié)構(gòu)，可以計(jì)算出晶胞中的小球數(shù)和大球數(shù)，小球數(shù)為12×eq\f(1,4)＝3，大球數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，結(jié)合化學(xué)式Cu3N可判斷大球?yàn)镹3－，位于小立方體的頂點(diǎn)上，與同一個(gè)N3－相連的Cu＋有6個(gè)(上、下、左、右、前、后)。8．1∶29．4∶31∶144解析處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為4個(gè)立方體共有，位于立方體面的微粒為2個(gè)立方體共有，所以x∶y＝1∶6×eq\f(1,8)＝4∶3；a∶b＝1∶8×eq\f(1,8)＝1∶1；丙晶胞中c離子為12×eq\f(1,4