物质结构与性质晶体的常识(第2课时).ppt

第三章晶体结构与性质,第一节晶体的常识,第2课时,选修3物质结构与性质,教学目标：知识与技能1.了解分子晶体和原子晶体的特征。2.通过NaCl、CsCl的晶体结构，学生知道晶体中粒子的排列规律。了解离子晶体的特征。3.通过对晶胞的分析，学生会计算晶胞中粒子的个数。过程与方法通过几种典型的晶体（干冰、金刚石、石墨、NaCl、CsCl、金属）结构的分析，学生能从三维的角度考虑粒子在空间的分布。情感态度与价值观通过晶体结构课件的展示，学生能感受晶体的外在美和内在美。,晶体的常识,晶体为什么具有自己的特性呢?,晶胞,1.晶胞：晶体中的最小重复单元（基本单元）,3.晶胞的结构特征：,一般来说,晶胞都是平行六面体(其边长不一定相等也不一定垂直)-通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个晶胞完全重合.,二、晶胞:,2.晶胞的条件：,代表晶体的化学组成（化学式）及对称性,4.晶胞和晶体的关系：,晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的关系-教材63页图3-7),晶胞,“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动,“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面,请理解：,“完全等同”指所有晶胞的形状、内部的原子种类、个数及几何排列完全相同,晶胞,平行六面体,无隙并置,晶胞,2020/4/28,江西省鹰潭市第一中学桂耀荣,7,科目一考试,科目二考试2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频,5.三种典型立方晶胞结构：,简单立方,体心立方,面心立方,晶胞,铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?A:14B:4C:8D:6,答案:B,为什么呢?,问题（P63图3-7）：,晶胞,请看:,体心：1,面心：1/2,顶点：1/8,棱边：1/4,晶胞,6.晶胞中微粒个数的计算,方法：均摊法（或切割法）,原则：,若微粒被n个晶胞共用，均摊一个晶胞中为1n,规律：对立方晶胞,晶胞,晶胞中粒子个数计算规律（切割法）,晶胞,各4个绿色：81/8+61/2=4灰色：12+1=4,各1/2个,练习:下面几种晶胞中分别含有几个原子?,晶胞,课堂练习,1.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。其晶体的结构示意图如右图所示。则它的化学式为（）A.BaTi8O12B.BaTi4O6C.BaTi2O4D.BaTiO3,D,晶胞,学与问P64,2,2,8,8,晶胞,A,B,A2BC2,C,看图写化学式,晶胞,【练习】最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是。,解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13,晶胞,注意：,晶胞,在使用均摊法计算规律时一定先看清楚晶胞构型；若晶胞构型不是立方体，晶胞中的微粒数视情况而定！,石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_。,练习：,2：3,2,3,晶胞,在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）,规律总结,三、有关晶体的计算,晶胞,思考,1.NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的Cl-有个？每个Cl-周围最近距离的Na+有个？2.在NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的Na+有个？3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示，原因何在？能否把“NaCl”称为分子式？4.每个晶胞中平均有个Na+？个Cl-？（位于顶点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.该晶胞中，若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m，则晶体的密度=,6,6,12,4,4,039/a3（g/cm3）,晶胞,晶胞,晶胞,晶胞,解法3：依=m/v,每个晶胞中所含的Na+和Cl的个数均为4个，即含4个“NaCl”。,每个晶胞的体积为：(a10-8)33,故NaCl晶体的密度为：,=,即含4个“NaCl”所占的体积为：(a10-8)33那么1个“NaCl”所占的体积为：(a10-8)3/43则：1molNaCl所占的体积为：6.021023(a10-8)3/43而1molNaCl的质量为：58.5g,=,晶胞,CsCl的晶体结构示意图,晶胞,Cl-,1.在CsCl晶体中，每个Cs+周围最近距离的Cs+有几个？每个Cl-周围最近距离的Cl-有几个？2.分析“CsCl”化学式的由来。,思考,6个,晶胞,晶胞,二氧化碳及其晶胞,晶胞,每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2。每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。在每个CO2周围等距离的最近的CO2有12个(同层4个，上层4个、下层4个),晶胞,1.晶体与非晶体的严格判别可采用()A.有否自范性B.有否各向异性C.有否固定熔点D.有否周期性结构,2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3,【课后巩固练习】,D,A,晶胞,3.1987年2月，未经武（PaulChu）教授等发现钛钡铜氧化合物在90K温度下即具有超导性。若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（）A.YBa2CuO7xB.YBa2Cu2O7xC.YBa2Cu3O7xD.YBa2Cu4O7x,C,晶胞,4.白磷分子如图所示：则31g白磷分子中存在的共价键数目为（）,A4NABNAC1.5NAD0.25NA,C,晶胞,5某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是（）A、18B、14C、12D、11,D,晶胞,6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（）A、2B、3C、4D、6,A,晶胞,7.许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为（）ACa4TiO3BCa4TiO6CCaTiO3DCa8TiO120,C,晶胞,8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是（）A单晶一般都有各向异性B晶体有固定的熔点C所有晶体都有一定的规整外形D多晶一般不表现各向异性,D,多晶指的是多种晶形共存，单晶指只有一种晶形。单晶体-晶体内部的晶格方位完全一致.多晶体许多晶粒组成,晶胞,9.晶体中最小的重复单元晶胞，凡处于立方体顶点的微粒，同时为个晶胞共有；凡处于立方体棱上的微粒，同时为个晶胞共有；凡处于立方体面上的微粒，同时为个晶胞共有；凡处于立方体体心的微粒，同时为个晶胞共有。,8,4,2,1,晶胞,10.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：甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a与b的个数比是_，丙晶胞中有_个c离子，有_个d离子。,4:3,1:1,4,4,晶胞,10.解析：x:y4:3a：b1：14个c4个d处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:yl:6184:3；a:b=1:8181:1；丙晶胞中c离子为1214+14(个)；d离子为818+6124(个),晶胞,11.右图是超导化合物钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答：(1)该化合物的化学式为。(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有个,CaTiO3,6,晶胞,11.解析：这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为81/8=1个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为121/4=3个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：1、3、1.钛位于立方体的顶点上，与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的,与它共棱的离子都是二个，所以，共6个。,晶胞,12右图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为。原硅酸根离子SiO44的结构可表示为_二聚硅酸根离子Si2O76中，只有硅氧键，它的结构可表示为。,1:2,晶胞,干冰晶体结构分析图,CO2分子,晶胞,干冰晶体结构分析图,CO2分子,晶胞,13.在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有_个在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有_个CO2分子。,12,4,晶胞,14.如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成NaCl晶体结构示意图。(2)确定晶体的晶胞，分析其构成。(3)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少个?,晶胞,14.(1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞,(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1.,(3)12个,晶胞,18.解析:设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:,顶点数面数棱边数2,解得:五边形数x=12六边形数y=25,晶胞,