《2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì) 第1節(jié) 認(rèn)識晶體教學(xué)案 魯科版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì) 第1節(jié) 認(rèn)識晶體教學(xué)案 魯科版選修3.doc（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1節(jié)　認(rèn)識晶體 [課標(biāo)要求] 1．知道晶體的特性和堆積模型。 2．能計算晶體中構(gòu)成粒子的數(shù)目。 1.晶體是內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。 2．晶體的三大特性包括對稱性、自范性、各向異性。 3．晶體通常分為金屬晶體、離子晶體、原子晶體、分子晶體。 4．晶體鎂是A3型最密堆積(…ABAB…)，晶體銅是A1型最密堆積(…ABCABC…)。 5．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元。 6．晶胞粒子數(shù)目計算方法——切割法：若某微粒被幾個晶胞共用，則該晶胞占有該微粒的。 1．晶體 (1)概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。 (2)晶體的特性 ①自范性：在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。 ②各向異性：晶體在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。 ③對稱性：晶體具有規(guī)則的幾何外形。 ④固定的熔、沸點：加熱晶體，溫度達(dá)到熔點時即開始熔化，在沒有全部熔化之前，繼續(xù)加熱，溫度不再升高，完全熔化后，溫度才繼續(xù)升高。 ⑤能使X射線產(chǎn)生衍射：利用這種性質(zhì)，人們建立了測定晶體的重要實驗方法。 2．晶體的分類 (1)分類標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間相互作用的不同。 (2)分類 晶體類型 構(gòu)成微粒 微粒間的相互作用 實例 離子晶體 陰、陽離子 離子鍵 NaCl 金屬晶體 金屬陽離子、 自由電子 金屬鍵 銅 原子晶體 原子 共價鍵 金剛石 分子晶體 分子 分子間作用力 冰 [特別提醒] (1)有規(guī)則幾何外形或美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。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、對稱的外形。 (2)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。 (3)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。 (4)晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于晶體中的微觀粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性有序排列。 1．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 解析：選C　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。 2．下列有關(guān)晶體和非晶體的說法中正確的是(　　) A．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體 B．晶體具有自范性，非晶體沒有自范性 C．晶體研碎后即變?yōu)榉蔷w D．將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體 解析：選B　晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，因此，A、D選項錯誤。組成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，所以C項錯誤。自范性是晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別，B項正確。 1．等徑圓球的密堆積 (1)列——等徑圓球同一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種，即所有的圓球都在一條直線上排列。 (2)層——等徑圓球在一個平面上進(jìn)行最緊密堆積的方式只有一種，即每個等徑圓球與周圍其他六個球相接觸，這樣形成的層稱為密置層。 (3)密置層間堆積方式 密置層間堆積方式 表達(dá)符號 舉例 A3型最密堆積 …ABAB… 晶體鎂 A1型最密堆積 …ABCABC… 晶體銅 2．非等徑圓球的密堆積 晶體類型 排列方式 離子晶體 構(gòu)成晶體的離子可被視為占據(jù)一定體積的圓球，大球先按一定方式做等徑圓球的密堆積，小球再填充到大球所形成的空隙中 分子晶體 分子間盡可能采取緊密堆積方式，但分子的堆積方式與分子的形狀有關(guān) 原子晶體 由于共價鍵的方向性和飽和性，決定了這種晶體中微粒堆積不服從緊密堆積原理 [特別提醒] (1)不同晶體的堆積方式 (2)配位數(shù)：在密堆積中，一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子的數(shù)目。 1．關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)型式的說法正確的是(　　) A．所有晶體的空間排列都服從緊密堆積原理 B．晶體盡量采用緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定 C．金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式可以歸結(jié)為非等徑圓球的密堆積 D．等徑圓球的密堆積有A1、A3兩種結(jié)構(gòu)型式，其中Cu屬于A3型密堆積 解析：選B　離子晶體、分子晶體、金屬晶體的空間排列服從緊密堆積原理，而原子晶體的構(gòu)成微粒為原子，微粒間的相互作用為共價鍵，由于共價鍵有方向性和飽和性，所以原子晶體的空間排列不服從緊密堆積原理，A項不正確；金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式為等徑圓球的密堆積，C項不正確；Cu屬于A1型密堆積，D項不正確。 2．金屬晶體、離子晶體和分子晶體采取密堆積方式的原因是(　　) A．構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球 B．金屬鍵、離子鍵、分子間作用力均無飽和性和方向性 C．三種晶體的構(gòu)成微粒相同 D．三種晶體的構(gòu)成微粒多少及相互作用力相同 解析：選B　金屬鍵、離子鍵、分子間作用力均無方向性和飽和性，趨向于使原子、離子或分子吸引盡可能多的其他原子、離子或分子分布于周圍，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。 1．晶胞有哪些類型？ 提示：平行六面體和非平行六面體。 2．計算晶胞中的微粒數(shù)目為什么采用切割法？ 提示：整塊晶體可以看做是數(shù)量巨大的晶胞無隙并置而成，所謂無隙是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙，所謂并置是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。位于晶胞頂點、棱上、面上的微粒不完全屬于晶胞所有，只占該微粒的1/n，因此，需采用切割法。 晶胞中粒子數(shù)目的計算方法——切割法 (1)平行六面體晶胞 (2)非平行六面體晶胞 晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定，如正六棱柱形晶胞，頂點上的每個微粒對晶胞的貢獻(xiàn)為，水平棱邊為，豎直棱邊為，面為，內(nèi)部為1。 1．某離子化合物的晶胞如圖所示。陽離子位于晶胞的中心，陰離子位于晶胞的8個頂點上，則該離子化合物中陰、陽離子的個數(shù)比為(　　) A．1∶8　　　　　　　 B．1∶4 C．1∶2 D．1∶1 解析：選D　陰離子位于晶胞的8個頂點上，個數(shù)為8＝1，陽離子位于晶胞的中心，個數(shù)為1。 2．如圖所示的甲、乙、丙三種晶體： 試推斷甲晶體的化學(xué)式(X為陽離子)為________，乙晶體中A、B、C三種微粒的個數(shù)比是________，丙晶體中每個D周圍結(jié)合E的個數(shù)是________個。 解析：甲中X位于立方體體心，有1個，Y位于立方體的頂點，實際有4＝個，N(X)∶N(Y)＝1∶＝2∶1，故甲的化學(xué)式為X2Y；乙中A有 8＝1個，B有 6＝3個，C在體心，有1個，故N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1；丙中D點被8個同樣的晶胞共用，故結(jié)合E的個數(shù)是8個。 答案：X2Y　1∶3∶1　8 [三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列敘述不屬于晶體特征的是(　　) A．水溶性　　　　　　　　 B．具有各向異性 C．有規(guī)則的幾何外形 D．有對稱性 解析：選A　晶體的特征是指：有規(guī)則的幾何外形、各向異性、對稱性、自范性。 2．下列關(guān)于晶體的說法不正確的是(　　) A．粉末狀的固體肯定不是晶體 B．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元 C．晶體內(nèi)部的粒子按一定規(guī)律作周期性有序排列 D．晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定 解析：選A　晶體的粉末依然是晶體，如NaCl粉末，A錯誤；晶胞是晶體的最小重復(fù)單元；晶體的內(nèi)部粒子按一定規(guī)律作周期性排列；微粒采取緊密堆積方式，體系能量低，晶體穩(wěn)定。 3. 下列晶體的結(jié)構(gòu)不服從“緊密堆積原理”的是(　　) A．金屬銅 B．氯化鈉 C．金剛石 D．干冰 解析：選C　金剛石屬于原子晶體，碳原子之間以共價鍵相結(jié)合，由于共價鍵具有飽和性和方向性，所以原子晶體不服從緊密堆積原理。 4.某物質(zhì)的晶體內(nèi)部一截面上原子的排布情況如右圖所示，則該晶體的化學(xué)式可表示為(　　) A．A2B B．AB C．AB2 D．A3B 解析：選B　由該晶體一截面上原子的排布情況可知，每一個A原子周圍有2個B原子，每一個B原子周圍有2個A原子，故該晶體的化學(xué)式可表示為AB。 5．(1)將等徑圓球在二維空間里進(jìn)行排列，可形成密置層和非密置層。在圖甲所示的等徑圓球排列中，A屬于______層，配位數(shù)是________；B屬于________層，配位數(shù)是________。 (2)將非密置層一層一層地在三維空間里堆積，得到如圖乙所示的一種金屬晶體的晶胞，它被稱為簡單立方堆積。在這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是__________，平均每個晶胞所分?jǐn)偟脑訑?shù)目是________。 解析：(1)在晶體微粒堆積的空間里，一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子的數(shù)目稱為配位數(shù)。密置層配位數(shù)是6。(2)圖乙所示簡單立方晶胞的8個頂點各有一個原子，平均每個晶胞所分?jǐn)偟脑訑?shù)目是8＝1；在這種晶體中，每個金屬原子的上、下、左、右、前、后各有一個相鄰的原子，故配位數(shù)為6。 答案：(1)非密置　4　密置　6　(2)6　1 (對應(yīng)課時跟蹤檢測P65) 1．下列敘述中正確的是(　　) A．具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體 B．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)則的幾何外形 C．具有各向異性的固體一定是晶體 D．依據(jù)構(gòu)成微粒的堆積方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體和原子晶體 解析：選C　有些人工加工而成的固體也具有規(guī)則的幾何外形，但不一定是晶體，A項錯誤；晶體與非晶體的根本區(qū)別在于其內(nèi)部微粒在空間是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性是其內(nèi)部微粒按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的外部反映，B項錯誤；具有各向異性的固體一定是晶體，C項正確；晶體劃分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體和原子晶體的依據(jù)是構(gòu)成晶體的內(nèi)部微粒的種類及微粒間的相互作用的不同，D項錯誤。 2．下表列出了有關(guān)晶體的知識，其中錯誤的是(　　) 選項 A B C D 晶體 硫化鉀 干冰 金剛石 碘 構(gòu)成晶體的微粒 陰、陽離子 分子 原子 分子 晶體微粒間存在的作用力 離子鍵 共價鍵 共價鍵 范德華力 解析：選B　干冰為分子晶體，構(gòu)成微粒為分子，微粒間作用力為范德華力。 3．下列有關(guān)晶胞的敘述，不正確的是(　　) A．晶體中的晶胞不一定都是平行六面體 B．晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元 C．已知晶胞的結(jié)構(gòu)，可推知晶體的結(jié)構(gòu) D．使用“切割法”計算晶胞的微粒數(shù)，處于頂點、棱、面、體心對晶胞的貢獻(xiàn)分別為、、、1 解析：選D　在A3型六方晶胞中，處于頂點上的微粒對晶胞的貢獻(xiàn)為。 4．如圖是a、b兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，下列說法正確的是(　　) ①a是晶體　②b是晶體?、踑是非晶體?、躡是非晶體 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：選D　由題可知a有固定熔點，屬于晶體，b沒有固定熔點，屬于非晶體。 5．下列說法中錯誤的是(　　) A．分子晶體中范德華力沒有方向性和飽和性，所以分子晶體一般都采用密堆積，但要受到分子形狀的影響 B．離子晶體一般都是非等徑圓球的密堆積 C．由于共價鍵的方向性和飽和性，原子晶體堆積的緊密程度大大降低 D．金屬晶體采用非等徑圓球的密堆積 解析：選D　由于離子鍵、分子間作用力、金屬鍵都沒有方向性和飽和性，所以離子晶體、分子晶體、金屬晶體都盡可能地采用密堆積形式，而分子晶體的堆積方式要受分子本身形狀的影響。離子晶體遵循非等徑圓球的密堆積，金屬晶體遵循等徑圓球的密堆積。 6．關(guān)于如圖說法不正確的是(　　) A．此種最密堆積為面心立方最密堆積 B．該種堆積方式稱為A1型的最密堆積 C．該種堆積方式可用符號“…ABCABC…”表示 D．金屬Mg就屬于此種最密堆積方式 解析：選D　從圖示可看出，該堆積方式的第一層和第四層重合，所以這種堆積方式屬于A1型堆積，這種堆積方式可用符號“…ABCABC…”表示，屬于金屬面心立方最密堆積，而金屬Mg屬于A3型密堆積，選項D不正確。 7.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其原子排列方式如圖所示，晶胞中A、B、C的原子個數(shù)比為(　　) A．1∶3∶1 B．2∶3∶1 C．1∶2∶1 D．1∶3∶3 解析：選C　該晶體結(jié)構(gòu)單元中含A為8＝1，含B為4＝2，含C為1，因此N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶2∶1，故C正確。 8.許多物質(zhì)在通常條件下是以晶體的形式存在，而一種晶體又可視做由若干相同的基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，這些基本結(jié)構(gòu)單元在結(jié)構(gòu)化學(xué)中被稱作晶胞。已知某化合物是鈣、鈦、氧三種元素組成的晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該物質(zhì)的化學(xué)式為(　　) A．Ca4TiO3 B．Ca4TiO6 C．CaTiO3 D．Ca8TiO12 解析：選C　晶胞中微粒數(shù)目：Ca為1，Ti為8＝1，O為12＝3，則化學(xué)式為CaTiO3。 9．如下圖所示，現(xiàn)有甲、乙、丙三種晶體的晶胞： 甲中X處于晶胞的中心，乙中A處于晶胞的中心，可推知，甲晶體中X與Y的個數(shù)比是________，乙是A與B的個數(shù)比是________，丙晶胞中有________個C離子，有________個D離子。 解析：注意甲中并不是8個頂點上都有Y，而只有6個頂點上存在Y原子。甲中N(X)∶N(Y)＝1∶(6)＝4∶3；乙中N(A)∶N(B)＝1∶(8)＝1∶1；丙中C的個數(shù)為(8)＋6＝4，D的個數(shù)為(12＋1)＝4。 答案：4∶3　1∶1　4　4 10.金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個頂點各有一個金原子，各個面的中心有一個金原子，每個金原子被相鄰的晶胞所共用(如圖所示)。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。 (1)金晶體每個晶胞中含有________個金原子。 (2)如果金原子是鋼性球且面對角線上三個小球兩兩相切，那么一個晶胞的體積為________。 (3)金晶體的密度是______________。 解析：(1)由晶胞構(gòu)型可知，每個金晶胞中金原子數(shù)為：8＋6＝4。 (2)由A1型密堆積模型知，面對角線上三個小球相切，根據(jù)小球直徑計算出立方體的棱長為2d， 則每個晶胞體積為：(2d)3＝2d3。 (3)每個晶胞質(zhì)量為，故金的密度為： ＝。 答案：(1)4　(2)2d3　(3) 1.如圖為銅的面心立方晶胞，則銅的一個晶胞中實際擁有的微粒數(shù)為(　　) A．3　　　　　　　 B．4 C．7 D．9 解析：選B　根據(jù)切割法計算，面心立方晶胞中有8個原子位于頂點，6個原子位于面心，所以晶胞中銅原子的個數(shù)為8＋6＝4。 2.最近發(fā)現(xiàn)一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為(　　) A．Ti14C13 B．TiC C．Ti4C4 D．Ti4C3 解析：選A　由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，題目中的圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個完整的分子，由14個Ti原子和13個C原子構(gòu)成，A項正確。 3.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為(　　) A．2∶3　　　　　　　　 B．2∶1 C．1∶3 D．3∶2 解析：選A　每個碳原子被3個共價鍵共用，每共價鍵被2個碳原子共用，則石墨晶體中每個碳原子與其分?jǐn)偟降墓矁r鍵數(shù)之比為1∶3＝2∶3。 4.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種微粒數(shù)之比是(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 解析：選B　該晶體中含A原子個數(shù)為6＝，B原子個數(shù)為6＋3＝2，C原子個數(shù)為1；則A、B、C的個數(shù)比為∶2∶1＝1∶4∶2。 5.硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高紀(jì)錄。如圖是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個鎂原子；6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為(　　) A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 解析：選B　六棱柱的頂點上的鎂原子被6個晶胞共用，棱柱的上下底面上的鎂原子被2個晶胞共用，1個晶胞中含有鎂原子：12＋2＝3,6個硼原子位于棱柱內(nèi)，完全屬于1個晶胞，N(Mg)∶N(B)＝3∶6＝1∶2。 6．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式：六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積。a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞a、b、c內(nèi)金屬原子個數(shù)比為(　　) A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 解析：選A　a晶胞中原子個數(shù)：12＋2＋3＝6(個)，b晶胞中原子個數(shù)：8＋6＝4(個)，c晶胞中原子個數(shù)：8＋1＝2(個)，所以a、b、c晶胞中原子個數(shù)比為6∶4∶2＝3∶2∶1。 7．下列是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，其對應(yīng)的化學(xué)式正確的是(圖中：－X，●－Y，?－Z)(　　) 　A．X2Y　　 B．XY3　　　C．XY3Z　　　D．XYZ 解析：選C　A圖所示的晶胞中X的個數(shù)為1，Y的個數(shù)為8＝1，化學(xué)式為XY；B圖所示的晶胞中X的個數(shù)為1＋4＝，Y的個數(shù)為4＝，化學(xué)式為X3Y；C圖所示的晶胞中X的個數(shù)為8＝1，Y的個數(shù)為6＝3，Z的個數(shù)為1，化學(xué)式為XY3Z；D圖所示的晶胞中X的個數(shù)為8＝1，Y的個數(shù)為12＝3，Z的個數(shù)為1，化學(xué)式為XY3Z。 8.某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X位于立方體的頂點，Y位于立方體的中心。 (1)晶體中每個Y同時吸引著________個X，每個X同時吸引著________個Y，該晶體的化學(xué)式為________。 (2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有________個。 (3)晶體中距離最近的兩個X與一個Y形成的夾角∠XYX為________(填角的度數(shù))。 解析：(1)Y位于立方體的中心，在立體的八個頂點中，X占據(jù)四個頂點，因此每個Y同時吸引看4個X，而在X周圍八個立方體中，只有1個Y，因此，每個X同時吸引著8個Y，N(Y)∶N(X)＝8∶4＝2∶1，化學(xué)式為Y2X或XY2。 (2)晶體中，在每個X周圍與之最接近且距離相等的X位于每個晶胞的三個頂點，即每個晶胞有3個，每個X周圍有8晶胞，這樣在每個X的上方、下方、水平面各有4個X，共有34＝12個。 (3)觀察圖，4個X和1個Y構(gòu)成了一個正四面體(如圖)，故∠XYX＝109.5。 答案：(1)4　8　Y2X或XY2　(2)12　(3)109.5 9.晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體，其中含有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角各有一個硼原子，如圖所示。 (1)B—B鍵角為________。 (2)晶體硼中的硼原子數(shù)為_______；B—B鍵有________個。 解析：(1)3個B原子構(gòu)成等邊三角形，則B—B鍵角為60。 (2)在等邊三角形中，頂點上的B原子為5個等邊三角形所有，每等邊B—B鍵為2個等邊三角形所有，因此，每個等邊三角形所占有的B原子數(shù)、B—B鍵數(shù)分別為31/5，31/2，則20個等邊三角形含有的B原子數(shù)、B—B鍵數(shù)分別為2031/5＝12,2031/2＝30。 答案：(1)60　(2)12　30