鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体图片课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体图片课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了课前自主学习，周期性重复排列，杂乱无章，晶体的特性，相互作用，最小的重复单元，平行六面体，课堂合作探究，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。

学习任务一　晶体的特性任务驱动:　根据晶体的物理性质的各向异性的特点,人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗?1.晶体与非晶体的概念
【想一想】(1)晶体与非晶体都是固态物质,二者有什么不同?提示:晶体外观上有规则的几何外形;晶体具有自范性、各向异性、对称性的特性;晶体的内部微粒在空间按一定规律做周期性重复性排列。而非晶体则不具有上述特点。
(2)在室温下,将一块不规则的CuSO4·5H2O固体,放入饱和CuSO4溶液中,经过一段时间后会发生什么变化?为什么?提示:CuSO4·5H2O固体会变成规则的立方体。因为CuSO4·5H2O溶解和结晶是可逆过程。根据晶体的自范性可知,在溶解和结晶的过程中,离子会自发地规则排列,形成规则的立方体。
3.晶体的分类(1)依据:根据晶体内部微粒种类和微粒间的_________。(2)类型:
学习任务二　晶胞任务驱动:晶胞 1.概念晶体中_______________。2.形状晶胞都是从晶体中截取下来的大小、形状完全相同的___________。
3.实例(1)六方晶胞:如镁晶胞。 (2)面心立方晶胞:如铜晶胞
【想一想】(1)晶胞是否全是平行六面体?提示:不一定,如有的晶胞呈六棱柱形。(2)由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目?提示:不表示,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
学习任务三　晶胞中微粒数的求算——切割法任务驱动:“在观察晶胞图时,切记晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元,在它的上、下、左、右、前、后“无隙并置”地排列着无数晶胞,而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数以及几何排列都是完全相同的”。体现了怎样的含义?1.“切割法” 计算一个晶胞中实际拥有的微粒数某个微粒为n个晶胞所共有,那么切割后的每个晶胞对这个微粒分得的份额是____。
2.平行六面体形(正方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算(1)处于顶点上的微粒,同时为__个晶胞所共有,每个微粒有____属于该晶胞。(2)处于棱边上的微粒,同时为__个晶胞所共有,每个微粒有____属于该晶胞。(3)处于面心上的微粒,同时为__个晶胞所共有,每个微粒有____属于该晶胞。(4)处于晶胞内部的微粒,则_____属于该晶胞。如图所示,铜晶胞中含有的铜原子数为________________。
8× +6× =4
探究任务一　晶体与非晶体【图片情境】如图是某些固体的微观结构示意图,观察图片,下列固体在外形上有什么区别?
【问题探究】1.区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么?试根据示意图判断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。 提示:最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。例如,将单一波长的X射线分别通过晶体SiO2和非晶体SiO2时,晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。根据结构图可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,为晶体;Ⅱ中微粒排列不规则为非晶体。
2.将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化,各有什么现象发生?该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质?提示:加热晶体Ⅰ,温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化,在全部熔化以前,继续加热,温度基本保持不变,完全熔化后,温度才开始升高,所以晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时,温度升高到某一程度后非晶体Ⅱ开始软化,流动性增强,最后变为液体。从软化到完全熔化,中间经过较大的温度范围,所以非晶体无固定的熔点。
3.有规则的几何外形的固体一定是晶体吗?提示:有规则几何外形或美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如,玻璃制品可以塑造出规则的几何外形,也可以具有美观对称的外观,但不是晶体。4.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也不一定是晶体,如某些无定形体也有固定的组成,如无定形SiO2。
【探究总结】1.晶体与非晶体的比较
2.晶体呈现自范性的条件晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固,有时得到晶体,但凝固速率过快时,常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。
【探究训练】1.(双选)关于晶体的性质叙述中,正确的是(　　)A.石蜡和玻璃都是非晶体,但它们都有固定的熔点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【解析】选C、D。非晶体没有固定的熔沸点,A错误。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错误。
2.(双选)下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)A.晶体一定比非晶体的熔点高B.氦是由原子直接构成的分子晶体C.非晶体无自范性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体【解析】选B、C。晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,A项错误;氦是由原子直接构成的分子晶体,故B项正确,非晶体无自范性而且排列无序,C项正确;晶体形成也需要一定条件,当条件不具备时,不一定形成晶体,如熔融态SiO2快速冷却形成的固体SiO2就不是晶体,故D项错误。
3.下列物质都是固体,其中不是晶体的是(　　)①橡胶　②水晶　③冰　④干冰　⑤金属钠　⑥石蜡　⑦玻璃A.①⑥⑦B.①②⑦C.②④⑤⑦D.①③⑥⑦【解析】选A。橡胶、石蜡、玻璃都是混合物,不是晶体;水晶(SiO2)、冰、干冰、金属钠都是晶体。
探究任务二　晶胞中微粒的个数的确定【图片情境】晶体与晶胞的关系可用蜂巢与蜂室的关系比喻。 现有甲、乙、丙(如图所示)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)。
【问题探究】1.甲晶体中X与Y的个数比是多少?提示:甲晶体中,体心X为1,顶角Y为6× ,所以N(X)∶N(Y)=1∶ =4∶3。2.乙晶体中A与B的个数比是多少?提示:乙晶体中,体心A为1,顶角B为8× =1,所以N(A)∶N(B)=1∶1。
3.丙晶体中每个晶胞包含有C离子、D离子各为多少?提示:丙晶体中,C离子个数为12× +1=4,D离子个数为8× +6× =4。4.若晶胞是六棱柱,那么顶点上的一个微粒被几个六棱柱共用?提示:被6个六棱柱共用。
【探究总结】　均摊法确定晶胞中微粒的个数均摊法:若某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子的 属于这个晶胞。(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算:
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算:
如图所示,六方晶胞中所含微粒数目为12× +3+2× =6。 【特别提醒】　非长方体和六方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六边形,每个碳原子被三个六边形共用,每个碳原子对六边形的贡献为1/3。
【典例】(2020·廊坊高二检测)(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,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,其余氧原子位于面心和顶点,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,如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)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是______________,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______个、______个.
(5)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面心的原子是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学式为________。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.Ti14C13 D.Ti4C3
【解题指南】晶胞只是晶体微观结构里的一个基本单元,在它的上、下、左、右、前、后无隙并置地排列着无数晶胞,因此,确定晶胞中的粒子数目,必须考虑晶胞中的粒子是几个晶胞共有的,有几分之一属于这个晶胞。如1个Cu晶胞中含有4个Cu原子,切不可简单而错误地认为一个铜晶胞中含有14个铜原子。【解析】(1)晶胞中灰球代表的微粒4个,白球代表的微粒6× +8× =4个,所以化学式为CuCl。(2)晶胞中含氧原子数为 ×8+ ×6+4=8,则该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍,即16个。
(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8× +1=2,灰球表示的原子个数为1+4× =2,所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个;N的电负性大于B,所以该陶瓷的化学式为BN。(4)晶胞中含有O:6× =3个,含C:8× =1个,含Ti:1个,故化学式为CTiO3。Ti原子位于晶胞的中心,其周围距离最近的O原子位于6个面的中心,所以周围距离最近的O原子数目为6个;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个。
(5)由题意知该物质是气态团簇分子,故题目中图示应是该物质的一个完整的分子,由14个Ti原子和13个C原子构成。选项A正确。答案:(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN　(4)CTiO3　6　12　(5)A
【易错提醒】(1)晶体的晶胞不一定只是一个小立方体。(2)晶胞中粒子个数的计算,要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。(3)对于独立原子构成的分子则不能用均摊法。由于原子并不存在共用关系,所以气态团簇分子的分子式可由示意图查原子个数来确定。
1.(双选)普通玻璃和水晶的根本区别在于(　　) A.水晶是二氧化硅的结晶体,而玻璃只是含有二氧化硅的熔融状态混合物B.普通玻璃的基本构成微粒无规则性地排列,水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换
【解析】选A、B。水晶是二氧化硅的结晶体,而玻璃只是含有二氧化硅的熔融状态混合物,A项正确;普通玻璃为非晶体,水晶为晶体,它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性重复排列,B项正确。
2.(2020·日照高二检测)北京大学和中国科学院的化学工作者通过合作已成功研制出碱金属与C60制成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中,石墨吸收钾而形成称为钾石墨的物质,其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。在钾石墨中,钾原子把价电子交给石墨,但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析中正确的是(　　)
A.题干中所举出的6种钾石墨属于同素异形体B.若某种钾石墨的原子分布如图一所示,则它所表示的是C24KC.若某种钾石墨的原子分布如图二所示,则它所表示的是C12KD.另有一种灰色的钾石墨C32K,其中K的分布也类似图二中的中心六边形,则最近两个K原子之间的距离为石墨键长的4 倍
【解析】选D。同素异形体是指同种元素形成的不同单质,题中所给的钾石墨属于离子化合物,不属于单质,A项错误;将图一中的6个K原子连起来形成一个六边形,该六边形中含24个碳原子,而每个K原子只有 属于该六边形,即所含K原子个数为6× =2,故它所表示的是C12K,B项错误;将图二中外围的6个K原子连起来也形成一个六边形,该六边形中也含24个碳原子,而所含K原子个数为6× +1=3,故它所表示的是C8K,C项错误; D项,按图二算出最近的两个K原子之间的距离为石墨中C—C键键长的2 倍,现在要变成C32K,则六边形的边长变成原来的2倍(面积就是原来的4倍,即容纳的碳原子数为24×4=96),最近两个K原子之间的距离为石墨中C—C键键长的4 倍,D项正确。
3.云母属晶体,是单斜晶系一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。用烧热了的针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时,熔化了的石蜡呈现椭圆形,这是因为(　　)A.云母是热的不良导体,传热不均匀B.石蜡是热的不良导体,传热不均匀C.石蜡具有各向异性,不同的方向导热性不同D.云母具有各向异性,不同的方向导热性不同【解析】选D。云母属晶体,晶体具有各向异性。
4.某离子化合物的晶胞为如图所示的立体结构,晶胞是整个晶体中最基本的重复单元。阳离子A位于此晶胞的中心,阴离子B位于8个顶点,该离子化合物的化学式是(　　)A.AB8 D.AB【解析】选D。阳离子为该晶胞独立拥有,而每个阴离子则为8个晶胞共用,所以晶胞拥有阴离子个数为 ×8=1,故D项正确。
5.(2020·蚌埠高二检测)一个新发现让整个超导界震动:一种硼和镁形成的金属化合物在39 K的温度下超导,这一温度是目前金属化合物超导温度记录的2倍。如图所示的是该化合物的晶体结构:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有1个镁原子,6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为(　　)A.MgBD.Mg3B2
【解析】选B。棱柱顶点上的每个镁原子被六个相同的棱柱所共用,棱柱底面上的每个镁原子均被两个相邻的六棱柱所共用,故每个六棱柱平均拥有镁原子数为6×2× +1×2× =3,而硼原子位于棱柱内,故平均每个六棱柱拥有硼原子数为6,则该化合物的化学式为MgB2。
6.钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料,被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题:(1)钛有 和 两种原子,它们互称为________。Ti元素基态原子的电子排布式为______________。(2)偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示,它的化学式是______________。
【解析】根据偏钛酸钡晶体的晶胞结构,求得Ba、Ti、O原子数之比=1∶(8× )∶(12× )=1∶1∶3,故它的化学式是BaTiO3。答案:(1)同位素　1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2 )　(2)BaTiO3
7.原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X的两种同位素原子间最容易在高温条件下实现核聚变反应,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。回答下列问题:(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为__________,1 ml Y2X2含有σ键的数目为__________。(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是________________。    
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是__________。   (4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是________,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为________________________。 
【解析】氚最容易在高温条件下与氘实现核聚变反应,因此X是H,基态时最外层电子数是其内层电子总数2倍的元素是C,2p原子轨道上有3个未成对电子的元素是N,原子序数为29的元素是Cu。(1)C2H2是直线形分子,C原子杂化方式为sp杂化,C2H2分子中有一个碳碳三键,因此1 ml C2H2分子中有3 ml σ键,即3×6.02×1023个。(2)由于NH3分子间存在氢键,使其沸点较高。(3)CO2和N2O都是22个电子,二者互为等电子体。(4)晶胞中Cu的个数为8× +6× =4,而Cl全在晶胞中,因此该晶体的化学式为CuCl。