新教材2025版高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第1節(jié)認(rèn)識(shí)晶體學(xué)案魯科版選擇性必修2

第1節(jié)相識(shí)晶體課程標(biāo)準(zhǔn)1．了解晶體的重要特征，能說(shuō)出晶體與非晶體的區(qū)分。2．了解晶胞的概念及其與晶體的關(guān)系。3．學(xué)會(huì)運(yùn)用“切割法”確定晶胞中的粒子數(shù)目和晶體的化學(xué)式。學(xué)法指導(dǎo)1.運(yùn)用“結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)觀，理解晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，進(jìn)而能夠區(qū)分晶體和非晶體。2．運(yùn)用“宏微結(jié)合”的化學(xué)觀并結(jié)合模型，分析理解晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及微觀結(jié)構(gòu)與宏觀晶體外形之間的關(guān)系。3．理解宏觀的晶體與微觀的晶胞之間的關(guān)系(無(wú)隙并置)，通過(guò)建立微觀的晶胞模型，學(xué)會(huì)分析并計(jì)算晶胞所含微粒數(shù)。必備學(xué)問(wèn)·自主學(xué)習(xí)——新知全解一遍過(guò)學(xué)問(wèn)點(diǎn)一晶體的特性1.晶體與非晶體的概念固體類型內(nèi)部微粒排列方式晶體原子、離子或分子微粒在空間按肯定規(guī)律做____________構(gòu)成的固體物質(zhì)非晶體微粒無(wú)周期性排列的固體物質(zhì)2.晶體的特性晶體的特性詳細(xì)表現(xiàn)舉例或應(yīng)用自范性在相宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形水晶完好時(shí)呈六棱柱狀對(duì)稱性由于晶體內(nèi)部的微粒在空間依據(jù)肯定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，使晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中依據(jù)內(nèi)部微粒的________排列形成________的多面體幾何外形，從而具有特定的對(duì)稱性規(guī)則的食鹽晶體具有立方體外形，它既有對(duì)稱軸也有________________在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)(如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、強(qiáng)度、光學(xué)性質(zhì)等)石墨在與層______的方向上的電導(dǎo)率數(shù)值約為在與層________的方向上的電導(dǎo)率數(shù)值的1萬(wàn)倍具有固定的__________加熱晶體，溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)即起先熔化，在沒(méi)有全部熔化之前，接著加熱，溫度不再上升，完全熔化后，溫度才接著上升氯化鈉、冰等都具有固定的熔、沸點(diǎn)能使X射線產(chǎn)生衍射當(dāng)入射光的波長(zhǎng)與光柵縫隙大小相當(dāng)時(shí)，能產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。X射線的波長(zhǎng)與晶體中原子之間的距離大小相近，所以晶體是志向的光柵，它能使________區(qū)分晶體和非晶體最牢靠的科學(xué)方法是對(duì)固體進(jìn)行________試驗(yàn)3.晶體的分類(1)依據(jù)：依據(jù)晶體內(nèi)部微粒種類和微粒間的________不同。(2)類型晶體類型構(gòu)成微粒種類微粒間的相互作用實(shí)例離子晶體陰、陽(yáng)離子離子鍵NaCl金屬晶體金屬原子金屬鍵Cu共價(jià)晶體原子共價(jià)鍵金剛石分子晶體分子分子間作用力冰4.晶體與非晶體的用途(1)晶體①把機(jī)械能變成電能。②制作紅外夜視儀。③做電子元件。(2)非晶體①某些非晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度比相應(yīng)的晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度高。②非晶態(tài)硅對(duì)陽(yáng)光的汲取系數(shù)比單晶硅大，可以有效汲取陽(yáng)光。微點(diǎn)撥(1)有規(guī)則幾何外形或美觀、對(duì)稱外形的固體，不肯定是晶體。如玻璃制品既可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀、對(duì)稱的外形。(2)具有固定組成的物質(zhì)不肯定是晶體，如某些無(wú)定形體也有固定的組成。(3)晶體不肯定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。(4)晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)分在于晶體中的微粒在空間呈現(xiàn)周期性有序排列。學(xué)思用1．推斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)有規(guī)則幾何外形的固體就是晶體。()(2)熔融態(tài)的晶體冷卻凝固，得到的固體不肯定呈規(guī)則的幾何外形。()(3)同一物質(zhì)可能是晶體，也可能是無(wú)定形體。()(4)溶質(zhì)從溶液中析出可以得到晶體。()(5)晶體具有自范性，非晶體沒(méi)有自范性。()2．下列物質(zhì)具有自范性、各向異性的是()A．鋼化玻璃B．塑料C．水晶D．陶瓷學(xué)問(wèn)點(diǎn)二晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單元——晶胞1.晶胞的定義(1)定義：晶體中的微粒呈現(xiàn)________________排列，晶體結(jié)構(gòu)中基本的________稱為晶胞，晶胞的形態(tài)為_(kāi)_______。(2)金屬銅和金屬鎂晶體及其中截取出的晶胞金屬金屬銅及其晶胞金屬鎂及其晶胞圖示結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8個(gè)頂點(diǎn)各有1個(gè)粒子，6個(gè)面的面心各有1個(gè)粒子8個(gè)頂點(diǎn)各有1個(gè)粒子，體心有1個(gè)粒子2.晶胞與晶體的關(guān)系將一個(gè)個(gè)晶胞及其中包含的微粒____________并置，就構(gòu)成了整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。因此，知道了晶胞的大小和形態(tài)以及晶胞中包含的微粒的________、________和________，就可以了解整個(gè)晶體的結(jié)構(gòu)。3．晶胞中微粒數(shù)求法——切割法某晶胞中的微粒，假如被n個(gè)晶胞所共有，則微粒的________屬于該晶胞。微點(diǎn)撥在由分子構(gòu)成的晶體中，盡管其構(gòu)成微粒(分子)通常比金屬(原子)要困難，但同樣可看作其構(gòu)成微粒(分子)在空間的周期性重復(fù)排列。學(xué)思用1．推斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)晶胞都是正八面體。()(2)晶胞就是晶體中的最小立方體。()(3)不同的晶體中晶胞的大小和形態(tài)都相同。()(4)晶胞中的任何一個(gè)粒子都只屬于該晶胞。()(5)晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元。()(6)位于晶胞頂點(diǎn)上的粒子肯定被8個(gè)晶胞共有。()2.某離子化合物的晶胞如圖所示。陽(yáng)離子位于晶胞的中心，陰離子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，則該離子化合物中陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比為()A．1∶8B．1∶4C．1∶2D．1∶1關(guān)鍵實(shí)力·課堂探究——學(xué)科素養(yǎng)全通關(guān)提升點(diǎn)一晶體與非晶體的區(qū)分1.晶體與非晶體的區(qū)分晶體非晶體外觀具有規(guī)則的幾何外形不具有規(guī)則的幾何外形微觀結(jié)構(gòu)微粒在三維空間周期性有序排列微粒排列相對(duì)無(wú)序自范性有沒(méi)有各向異性各向異性各向同性熔點(diǎn)固定不固定能否發(fā)生X射線衍射能不能本質(zhì)區(qū)分微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列2.晶體與非晶體鑒別方法(1)間接方法：看是否具有固定的熔點(diǎn)或依據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性。晶體有固定的熔點(diǎn)，溶化過(guò)程中溫度不變，某些物理性質(zhì)也會(huì)呈現(xiàn)各向異性。(2)科學(xué)方法：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)。X射線通過(guò)晶體時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，而非晶體不能產(chǎn)生此現(xiàn)象?；?dòng)探究問(wèn)題1晶體的各向異性及對(duì)稱性是由哪些因素引起的？問(wèn)題2同種元素組成的物質(zhì)可能既屬于晶體也屬于無(wú)定形體嗎？舉例說(shuō)明。典例示范[典例1]下列關(guān)于晶體的說(shuō)法正確的是()A．將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體B．可用X射線衍射試驗(yàn)鑒別晶體硅和玻璃C．石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點(diǎn)D．藍(lán)寶石在不同方向上的硬度肯定相同素養(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練1]云母屬于晶體，是單斜晶系一族層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的總稱。用燒熱了的針去接觸涂有薄薄一層石蠟的云母片的反面時(shí)，熔化了的石蠟呈現(xiàn)橢圓形，這是因?yàn)?)A．云母是熱的不良導(dǎo)體，傳熱不勻稱B．石蠟是熱的不良導(dǎo)體，傳熱不勻稱C．石蠟具有各向異性，不同的方向?qū)嵝圆煌珼．云母具有各向異性，不同的方向?qū)嵝圆煌嵘c(diǎn)二晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算——切割法1.平行六面體晶胞中不同位置的微粒數(shù)的計(jì)算某個(gè)微粒為n個(gè)晶胞所共有，則該微粒有1n2．非平行六面體形結(jié)構(gòu)單元若結(jié)構(gòu)單元不是平行六面體形，則微粒對(duì)結(jié)構(gòu)單元的貢獻(xiàn)視狀況而定，與平行六面體形晶胞不同的是計(jì)算頂點(diǎn)以及側(cè)棱上的微粒狀況。以如圖的三棱柱形結(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)單元全部，中間為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元獨(dú)有：A：4×112＝B：3×16＋6×1C：1×1＝1因此，A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比為1∶6∶3。3．氣態(tài)團(tuán)簇分子不能用切割法如圖所示，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，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，則分子式可表示為M14N13或N13M14。4．切割法在計(jì)算其他結(jié)構(gòu)中微粒數(shù)的應(yīng)用在其他結(jié)構(gòu)中要依據(jù)詳細(xì)狀況分析粒子在晶胞中的位置以及共有狀況，然后運(yùn)用切割法詳細(xì)計(jì)算。如石墨晶體中每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被3個(gè)六邊形所共有，每個(gè)六邊形占有該粒子的13。則每個(gè)六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6×1互動(dòng)探究問(wèn)題1晶胞是否全是平行六面體？問(wèn)題2由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式是否表示一個(gè)分子中原子的數(shù)目？問(wèn)題3科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造出的物質(zhì)具有超導(dǎo)性能，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該物質(zhì)中K和C60的個(gè)數(shù)之比為多少？典例示范[典例2](1)Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有________個(gè)銅原子。(2)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)_______________。(3)某晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示。該晶體的化學(xué)式是________，在晶體中1個(gè)Ti原子、1個(gè)Co原子四周距離最近的O原子數(shù)目分別為_(kāi)_______個(gè)、________個(gè)?！舅季S建?！克仞B(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練2]硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域。下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。(1)已知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1∶4，圖中Z表示____________原子(填元素符號(hào))，該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_____________________________________；(2)已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度ρ＝____________g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。課堂總結(jié)[學(xué)問(wèn)導(dǎo)圖][誤區(qū)警示]1．晶體是由多數(shù)個(gè)晶胞積累得到的。知道晶胞的大小和形態(tài)以及晶胞中粒子的種類、數(shù)目和粒子所處的空間位置，就可以相識(shí)整個(gè)晶體的結(jié)構(gòu)。2．晶胞中微粒個(gè)數(shù)的計(jì)算，其關(guān)鍵是正確分析晶胞中隨意位置上的一個(gè)微粒被幾個(gè)晶胞所共用。不同形態(tài)的晶胞，狀況不同。隨堂檢測(cè)·強(qiáng)化落實(shí)——基礎(chǔ)知能練到位1．下列敘述正確的是()A．具有規(guī)則幾何外形的固體肯定是晶體B．具有特定對(duì)稱性的固體肯定是晶體C．具有各向異性的固體肯定是晶體D．依據(jù)構(gòu)成粒子的積累方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、共價(jià)晶體2．晶體是一類特別重要的材料，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)已能夠拉制出直徑為300毫米，重量達(dá)81千克的大直徑硅單晶，晶體硅大量用于電子產(chǎn)業(yè)。下列對(duì)晶體硅的敘述正確的是()A．晶體硅沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)B．形成晶體硅的速率越快越好C．可用X射線衍射試驗(yàn)來(lái)鑒別晶體硅和玻璃D．晶體硅的形成與晶體的自范性有關(guān)，形成的晶體無(wú)各向異性3．如圖為一塊密度、厚度勻稱的矩形樣品，長(zhǎng)為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對(duì)稱軸測(cè)其電阻均為R，則這塊樣品肯定是()A．金屬B．半導(dǎo)體C．非晶體D．晶體4．(雙選)現(xiàn)有四種晶體，其構(gòu)成粒子(均為單原子核粒子)的排列方式與化學(xué)式對(duì)應(yīng)的是()5．如圖是冰塊溶化過(guò)程中溫度隨時(shí)間的改變圖像。(1)分析圖像可知，冰塊溶化過(guò)程持續(xù)________min，此過(guò)程需________(填“吸熱”或“放熱”)，溫度________(填“上升”“不變”或“降低”)。(2)由以上分析可知，冰是________(填“晶體”或“非晶體”)。區(qū)分晶體與非晶體的重要依據(jù)________________________________________________________________________。第1節(jié)相識(shí)晶體必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)[學(xué)問(wèn)點(diǎn)一]1．周期性重復(fù)排列2．規(guī)則規(guī)則對(duì)稱面各向異性平行垂直熔、沸點(diǎn)X射線產(chǎn)生衍射X射線衍射3．(1)相互作用[學(xué)思用]1．答案：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√2．解析：晶體具有自范性和各向異性，鋼化玻璃、塑料、陶瓷均不屬于晶體。答案：C[學(xué)問(wèn)點(diǎn)二]1．(1)可重復(fù)的周期性重復(fù)單元平行六面體2．上、下、前、后、左、右種類數(shù)目空間位置3．1[學(xué)思用]1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×2．解析：陰離子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，個(gè)數(shù)為8×18答案：D關(guān)鍵能力·課堂探究提升點(diǎn)一[互動(dòng)探究]提示1：晶體內(nèi)部微粒在空間依據(jù)肯定規(guī)律作周期性重復(fù)排列，使晶體具有規(guī)則幾何外形和對(duì)稱性；內(nèi)部微粒在各個(gè)方向上的不同排列是晶體具有各向異性的本質(zhì)緣由。提示2：可能。硅、碳的單質(zhì)既有晶體又有無(wú)定形體兩種狀態(tài)。[典例1]解析：將飽和CuSO4溶液降溫可析出膽礬，膽礬屬于晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B[訓(xùn)練1]解析：晶體的外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列高度有序，物理性質(zhì)表現(xiàn)出各向異性，云母片屬于晶體，具有各向異性，不同方向?qū)嵝阅懿煌?，而石蠟屬于非晶體，不具有各向異性。答案：D提升點(diǎn)二[互動(dòng)探究]提示1：不肯定，如有的晶胞呈六棱柱形，有的呈八面體形。提示2：由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式不表示一個(gè)分子中原子的真實(shí)數(shù)目，只表示每個(gè)晶胞中各類原子的最簡(jiǎn)整數(shù)比。提示3：3∶1。依據(jù)均攤法可知，該晶胞中K的個(gè)數(shù)為2×6×12＝6，C60的個(gè)數(shù)為1＋8×18＝2，所以該物質(zhì)中K和C60[典例2]解析：(1)晶胞中含氧原子數(shù)為18×8＋1(2)每個(gè)氮化硼晶胞中含有白球表示的B原子個(gè)數(shù)為8×18＋1＝2，灰球表示的N原子個(gè)數(shù)為1＋4×1(3)晶胞中含有O：6×12＝3個(gè)，含Co：8×18＝1個(gè)，含Ti：1個(gè)，故化學(xué)式為CoTiO答案：(1)16(2)2BN(3)CoTiO3612[訓(xùn)練2]解析：(1)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)、面心、棱上和體內(nèi)的X原子為8×18＋6×12＋4×14＋3＝8，位于體內(nèi)的Y原子和Z原子分別為4和16，由Ge和O原子的個(gè)數(shù)比為1∶4可知，X為Mg原子、Y為Ge原子、Z為O原子，則晶胞的化學(xué)式為Mg2GeO4；(2)由晶胞的質(zhì)量公式可得：4×185NA＝abc×10－21×ρ，解得ρ答案：(1)OMg2GeO4(2)740abcN隨堂檢測(cè)·強(qiáng)化落實(shí)1．解析：晶體具有規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對(duì)稱性是其內(nèi)部粒子規(guī)律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固體也具有規(guī)則幾何外形和高度對(duì)稱性，故A、B錯(cuò)誤；具有各向異性的固體肯定是晶體，C項(xiàng)正確；晶體劃分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、共價(jià)晶體的依據(jù)是構(gòu)成晶體微粒的種類和微粒間相互作用的不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C2．解析：晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；晶體的形成都要有肯定的形成條件，