化学选择性必修2第1节 认识晶体教案配套课件ppt

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基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.通过了解晶体的重要特征,能说出晶体与非晶体的区别,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过了解晶胞的概念,以及晶胞与晶体的关系,会用“切割法”确定晶胞中的微粒数目(或微粒数目比)和晶体的化学式。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
一、晶体的特性1.定义人们把内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质称为晶体。
2.晶体的特性(1)在适宜条件下,晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。(2)晶体的外形往往还表现出一定的对称性。例如,规则的食盐晶体具有立方体外形,它既有对称轴也有对称面。(3)晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质,这称为晶体的各向异性。(4)能使X射线产生衍射。利用这种性质,人们建立了测定晶体的重要实验方法。
3.晶体的分类(1)分类标准:根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同,将它们分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体。(2)分类
4.非晶体人们把内部微粒无周期性重复排列的固体物质称为非晶体。如橡胶、玻璃、石蜡等。
【微思考1】晶体的各向异性及对称性是由哪些因素引起的?提示 晶体内部的微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列,且微粒的空间排布具有特定的对称性,只有这样才能使晶体在生长过程中依据内部微粒的规则排列,形成规则的多面体几何外形;内部微粒在不同方向上排列的规律不同,从而使晶体具有各向异性。
二、晶体结构的基本重复单元——晶胞
铜晶胞中的原子及其切割示意图
【微思考2】晶体的化学式表达的意义是什么?提示 晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比,由晶胞构成的晶体,其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。
1.正误判断:(1)熔融态的晶体冷却凝固,得到的固体不一定呈规则的几何外形。(　　)(2)晶胞都是平行六面体。(　　)(3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。(　　)(4)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。(　　)
2.(2021山东德州高二期中)下列物质属于晶体的是(　　)A.塑料B.石英C.玻璃D.石蜡答案 B
图2　X射线衍射测定晶体结构的实验原理示意图
1.有固定组成的物质一定是晶体吗?提示 具有固定组成的物质不一定是晶体,如某些无定形体也有固定的组成,如无定形SiO2。2.图2实验有什么作用?提示 晶体能使X射线产生衍射,利用这种性质,人们建立了区分晶体和非晶体最可靠的科学方法。
1.晶体与非晶体的区别
2.晶体与非晶体的区别方法
【微点拨】晶体有固定的熔点。加热晶体,温度达到熔点时即开始熔化,在没有全部熔化之前,继续加热,温度不再升高,完全熔化后,温度才继续升高。
【典例1】下列叙述中正确的是(　　)A.具有规则几何外形的固体一定是晶体B.具有特定对称性的固体一定是晶体C.具有各向异性的固体一定是晶体D.依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体
答案 C解析 有些人工加工而成的非晶体也具有规则几何外形和对称性,故A、B两项错误;具有各向异性的固体一定是晶体,C项正确;晶体可分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体,依据的是构成晶体的微粒的种类和微粒间相互作用的不同,故D项错误。
易错警示晶体具有规则的几何外形,但具有规则几何外形的固体不一定是晶体。非晶体也可以打磨成规则的几何外形,但仍不是晶体。
变式训练1-1(2021安徽合肥第一中学高二检测)下列有关晶体和非晶体的说法正确的是(　　)A.无色透明的固体一定是晶体B.晶体能自发地呈现规则的多面体外形,非晶体不能C.晶体研碎后即变为非晶体D.将玻璃加工成规则的固体即变成晶体
答案 B解析 无色透明的玻璃属于非晶体,将其加工成有规则几何外形的玻璃制品,仍为非晶体,A、D选项错误。组成晶体的粒子在空间呈现周期性重复排列,因此,晶体研碎成小的颗粒仍然是晶体,所以C项错误。
变式训练1-2如图是a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法正确的是(　　)A.a是晶体B.a是非晶体C.b是晶体D.a、b都是非晶体
答案 A解析 晶体有固定的熔点,由图a分析知,中间有一段温度不变,但一直在吸收能量,此时所对应的温度即为此晶体的熔点;b曲线温度一直在升高,没有一段温度是不变的,表示b物质没有固定的熔点,为非晶体。
1.晶胞的常见类型有哪些?提示 晶胞的结构有很多种,常见的有如下几类:(1)简单立方:仅在平行六面体的8个顶点上有粒子。(2)体心立方:除8个顶点上有粒子外,平行六面体的体心还有一个粒子。(3)面心立方:除8个顶点和体心有粒子外,平行六面体的6个面的面心上都各有一个粒子。
2.计算晶胞中的微粒数目为什么采用切割法?提示 整块晶体可以看做是数量巨大的晶胞堆积而成。位于晶胞顶点、棱上、面上的微粒并不为一个晶胞所独占,因此,需采用切割法。3.晶体与晶胞的关系是怎么样的呢?提示 将一个个晶胞及其包含的微粒上、下、前、后、左、右并置,就构成了整个晶体结构。因此,知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置,就可以了解整个晶体的结构。晶体与晶胞的关系好比蜂巢与蜂室的关系。
1.切割法的知识要点晶胞任意位置上的一个原子若被X个晶胞共用,那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是
2.长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算
3.六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算
【微点拨】进行非长方体形晶胞中粒子数目计算时,视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成一个个六边形,每个碳原子被三个六边形共用,每个碳原子对一个六边形的贡献为
【典例2】(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示,
该氯化物的化学式是　　　　　　。 (2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于6个面心和8个顶点,则该晶胞中有　　　　个铜原子。 
(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　,该功能陶瓷的化学式为　　　　　。 
(4)某晶体结构模型如下图所示。在晶体中1个Ti原子、1个C原子周围距离最近的O原子数目分别为　　　　、　　　　。 
答案 (1)CuCl　(2)16　(3)2　BN (4)6　12
(4)Ti原子位于晶胞的中心,其周围距离最近的O原子分别位于6个面的面心,所以周围距离最近的O原子数目为6;C原子位于晶胞的顶点,O原子位于晶胞的面心,所以C原子周围距离最近的O原子数目为12。
规律方法1.晶胞中原子个数的计算关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个原子被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞情况不同。如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面、侧面的原子,依次被6、3、2、2个晶胞共用。2.确定晶体化学式的方法观察微粒种类→确定微粒在晶胞中的位置→用切割法求各微粒的数目→求各微粒的最简个数比→确定化学式。
变式训练2-1已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为(　　)
解析 该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X粒子数为8× =1;Y位于该晶胞内,共有4个,因此该晶胞中拥有的Y粒子数为4;Z位于晶胞的体心,故该晶体的化学式为XY4Z。
变式训练2-2某离子晶体晶胞结构如图所示,X位于立方体的顶点,Y位于立方体中心,试分析:晶体中每个Y同时吸引着　　　　个X,每个X同时吸引着　　　个Y,该晶体的化学式为　　　　　　　。 
答案 4　8　XY2(或Y2X)
1.下列关于晶体性质的叙述中,不正确的是(　　)A.在适宜条件下,晶体能够自发地呈现封闭、规则的多面体几何外形B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性答案 B解析 晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性,而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果,B项的说法错误。
2.下列说法错误的是(　　)A.同一物质有时可以是晶体,有时可以是非晶体B.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点C.雪花是水蒸气凝华得到的晶体D.溶质从溶液中析出可以得到晶体答案 B解析 A项正确,如晶态SiO2和非晶态SiO2;B项错误,最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。
3.下列叙述不属于晶体特性的是(　　)A.有规则的几何外形B.具有各向异性C.有对称性D.没有固定熔点
答案 D　解析 晶体具有规则的几何外形、各向异性、对称性三大特性,而且晶体有固定的熔点。
4.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞结构如图所示,则下列表示该化合物的化学式正确的是(　　)
5.现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心,乙中a处于晶胞的中心),可推知:甲晶胞中x与y的个数比是　　　　,乙晶胞中a与b的个数比是　　　　,丙晶胞中有　　　　个c离子,有　　个d离子。