魯科版 (2019)選擇性必修2第1節(jié) 認識晶體圖片課件ppt

這是一份魯科版 (2019)選擇性必修2第1節(jié) 認識晶體圖片課件ppt，共50頁。PPT課件主要包含了課前自主學習，周期性重復排列，雜亂無章，晶體的特性，相互作用，最小的重復單元，平行六面體，課堂合作探究，課堂素養(yǎng)達標等內(nèi)容，歡迎下載使用。
學習任務一　晶體的特性任務驅動:　根據(jù)晶體的物理性質的各向異性的特點,人們很容易識別用玻璃仿造的假寶石。你能列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石嗎?1.晶體與非晶體的概念
【想一想】(1)晶體與非晶體都是固態(tài)物質,二者有什么不同?提示:晶體外觀上有規(guī)則的幾何外形;晶體具有自范性、各向異性、對稱性的特性;晶體的內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復性排列。而非晶體則不具有上述特點。
(2)在室溫下,將一塊不規(guī)則的CuSO4·5H2O固體,放入飽和CuSO4溶液中,經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么變化?為什么?提示:CuSO4·5H2O固體會變成規(guī)則的立方體。因為CuSO4·5H2O溶解和結晶是可逆過程。根據(jù)晶體的自范性可知,在溶解和結晶的過程中,離子會自發(fā)地規(guī)則排列,形成規(guī)則的立方體。
3.晶體的分類(1)依據(jù):根據(jù)晶體內(nèi)部微粒種類和微粒間的_________。(2)類型:
學習任務二　晶胞任務驅動:晶胞 1.概念晶體中_______________。2.形狀晶胞都是從晶體中截取下來的大小、形狀完全相同的___________。
3.實例(1)六方晶胞:如鎂晶胞。 (2)面心立方晶胞:如銅晶胞
【想一想】(1)晶胞是否全是平行六面體?提示:不一定,如有的晶胞呈六棱柱形。(2)由晶胞構成的晶體,其化學式是否表示一個分子中原子的數(shù)目?提示:不表示,只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數(shù)比。
學習任務三　晶胞中微粒數(shù)的求算——切割法任務驅動:“在觀察晶胞圖時,切記晶胞只是晶體微觀空間里的一個基本單元,在它的上、下、左、右、前、后“無隙并置”地排列著無數(shù)晶胞,而且所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)以及幾何排列都是完全相同的”。體現(xiàn)了怎樣的含義?1.“切割法” 計算一個晶胞中實際擁有的微粒數(shù)某個微粒為n個晶胞所共有,那么切割后的每個晶胞對這個微粒分得的份額是____。
2.平行六面體形(正方體)晶胞中不同位置的微粒數(shù)的計算(1)處于頂點上的微粒,同時為__個晶胞所共有,每個微粒有____屬于該晶胞。(2)處于棱邊上的微粒,同時為__個晶胞所共有,每個微粒有____屬于該晶胞。(3)處于面心上的微粒,同時為__個晶胞所共有,每個微粒有____屬于該晶胞。(4)處于晶胞內(nèi)部的微粒,則_____屬于該晶胞。如圖所示,銅晶胞中含有的銅原子數(shù)為________________。
8× +6× =4
探究任務一　晶體與非晶體【圖片情境】如圖是某些固體的微觀結構示意圖,觀察圖片,下列固體在外形上有什么區(qū)別?
【問題探究】1.區(qū)分晶體與非晶體的最可靠的科學方法是什么?試根據(jù)示意圖判斷固體Ⅰ、Ⅱ的類型。 提示:最可靠的科學方法是對固體進行X射線衍射實驗。例如,將單一波長的X射線分別通過晶體SiO2和非晶體SiO2時,晶體SiO2能使X射線產(chǎn)生衍射,而非晶體SiO2沒有周期性結構,不能使X射線產(chǎn)生衍射,只有散射效應。根據(jù)結構圖可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,為晶體;Ⅱ中微粒排列不規(guī)則為非晶體。
2.將固體Ⅰ、Ⅱ分別加熱至熔化,各有什么現(xiàn)象發(fā)生?該現(xiàn)象能說明晶體、非晶體的哪種性質?提示:加熱晶體Ⅰ,溫度達到熔點時晶體Ⅰ開始熔化,在全部熔化以前,繼續(xù)加熱,溫度基本保持不變,完全熔化后,溫度才開始升高,所以晶體有固定的熔點。加熱非晶體Ⅱ時,溫度升高到某一程度后非晶體Ⅱ開始軟化,流動性增強,最后變?yōu)橐后w。從軟化到完全熔化,中間經(jīng)過較大的溫度范圍,所以非晶體無固定的熔點。
3.有規(guī)則的幾何外形的固體一定是晶體嗎?提示:有規(guī)則幾何外形或美觀、對稱外形的固體不一定是晶體。例如,玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形,也可以具有美觀對稱的外觀,但不是晶體。4.有固定組成的物質一定是晶體嗎?提示:具有固定組成的物質也不一定是晶體,如某些無定形體也有固定的組成,如無定形SiO2。
【探究總結】1.晶體與非晶體的比較
2.晶體呈現(xiàn)自范性的條件晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當。熔融態(tài)物質冷卻凝固,有時得到晶體,但凝固速率過快時,常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的,而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。
【探究訓練】1.(雙選)關于晶體的性質敘述中,正確的是(　　)A.石蠟和玻璃都是非晶體,但它們都有固定的熔點B.晶體的各向異性和對稱性是矛盾的C.晶體的對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列的必然結果D.晶體的各向異性直接取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性【解析】選C、D。非晶體沒有固定的熔沸點,A錯誤。晶體的各向異性取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性,而對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列的必然結果,B錯誤。
2.(雙選)下列關于晶體與非晶體的說法正確的是(　　)A.晶體一定比非晶體的熔點高B.氦是由原子直接構成的分子晶體C.非晶體無自范性而且排列無序D.固體SiO2一定是晶體【解析】選B、C。晶體有固定的熔點,非晶體沒有固定的熔點,A項錯誤;氦是由原子直接構成的分子晶體,故B項正確,非晶體無自范性而且排列無序,C項正確;晶體形成也需要一定條件,當條件不具備時,不一定形成晶體,如熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的固體SiO2就不是晶體,故D項錯誤。
3.下列物質都是固體,其中不是晶體的是(　　)①橡膠?、谒А、郾、芨杀、萁饘兮c?、奘灐、卟Ａ.①⑥⑦B.①②⑦C.②④⑤⑦D.①③⑥⑦【解析】選A。橡膠、石蠟、玻璃都是混合物,不是晶體;水晶(SiO2)、冰、干冰、金屬鈉都是晶體。
探究任務二　晶胞中微粒的個數(shù)的確定【圖片情境】晶體與晶胞的關系可用蜂巢與蜂室的關系比喻。 現(xiàn)有甲、乙、丙(如圖所示)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)。
【問題探究】1.甲晶體中X與Y的個數(shù)比是多少?提示:甲晶體中,體心X為1,頂角Y為6× ,所以N(X)∶N(Y)=1∶ =4∶3。2.乙晶體中A與B的個數(shù)比是多少?提示:乙晶體中,體心A為1,頂角B為8× =1,所以N(A)∶N(B)=1∶1。
3.丙晶體中每個晶胞包含有C離子、D離子各為多少?提示:丙晶體中,C離子個數(shù)為12× +1=4,D離子個數(shù)為8× +6× =4。4.若晶胞是六棱柱,那么頂點上的一個微粒被幾個六棱柱共用?提示:被6個六棱柱共用。
【探究總結】　均攤法確定晶胞中微粒的個數(shù)均攤法:若某個粒子為n個晶胞所共有,則該粒子的 屬于這個晶胞。(1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算:
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算:
如圖所示,六方晶胞中所含微粒數(shù)目為12× +3+2× =6。 【特別提醒】　非長方體和六方晶胞中粒子數(shù)目計算時視具體情況而定,如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形,每個碳原子被三個六邊形共用,每個碳原子對六邊形的貢獻為1/3。
【典例】(2020·廊坊高二檢測)(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結構如圖所示,該氯化物的化學式是________。? (2)Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有________個銅原子。?
(3)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,如圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為_____,該功能陶瓷的化學式為____.
(4)某晶體結構模型如圖所示。該晶體的化學式是______________,在晶體中1個Ti原子、1個C原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為______個、______個.
(5)有一種鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子,如圖所示,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,它的化學式為________。?　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.Ti14C13 D.Ti4C3
【解題指南】晶胞只是晶體微觀結構里的一個基本單元,在它的上、下、左、右、前、后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞,因此,確定晶胞中的粒子數(shù)目,必須考慮晶胞中的粒子是幾個晶胞共有的,有幾分之一屬于這個晶胞。如1個Cu晶胞中含有4個Cu原子,切不可簡單而錯誤地認為一個銅晶胞中含有14個銅原子?！窘馕觥?1)晶胞中灰球代表的微粒4個,白球代表的微粒6× +8× =4個,所以化學式為CuCl。(2)晶胞中含氧原子數(shù)為 ×8+ ×6+4=8,則該晶胞中銅原子數(shù)目是氧原子的2倍,即16個。
(3)每個氮化硼晶胞中含有白球表示的原子個數(shù)為8× +1=2,灰球表示的原子個數(shù)為1+4× =2,所以每個晶胞中含有N原子和B原子各2個;N的電負性大于B,所以該陶瓷的化學式為BN。(4)晶胞中含有O:6× =3個,含C:8× =1個,含Ti:1個,故化學式為CTiO3。Ti原子位于晶胞的中心,其周圍距離最近的O原子位于6個面的中心,所以周圍距離最近的O原子數(shù)目為6個;C原子位于晶胞的頂點,O原子位于晶胞的面心,所以C原子周圍距離最近的O原子數(shù)目為12個。
(5)由題意知該物質是氣態(tài)團簇分子,故題目中圖示應是該物質的一個完整的分子,由14個Ti原子和13個C原子構成。選項A正確。答案:(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN　(4)CTiO3　6　12　(5)A
【易錯提醒】(1)晶體的晶胞不一定只是一個小立方體。(2)晶胞中粒子個數(shù)的計算,要正確分析晶胞中任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共用。(3)對于獨立原子構成的分子則不能用均攤法。由于原子并不存在共用關系,所以氣態(tài)團簇分子的分子式可由示意圖查原子個數(shù)來確定。
1.(雙選)普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于(　　) A.水晶是二氧化硅的結晶體,而玻璃只是含有二氧化硅的熔融狀態(tài)混合物B.普通玻璃的基本構成微粒無規(guī)則性地排列,水晶的基本構成微粒按一定規(guī)律做周期性重復排列C.水晶有固定的熔點,普通玻璃無固定的熔點D.水晶可用于能量轉換,普通玻璃不能用于能量轉換
【解析】選A、B。水晶是二氧化硅的結晶體,而玻璃只是含有二氧化硅的熔融狀態(tài)混合物,A項正確;普通玻璃為非晶體,水晶為晶體,它們的根本區(qū)別在于內(nèi)部微粒是否按一定規(guī)律做周期性重復排列,B項正確。
2.(2020·日照高二檢測)北京大學和中國科學院的化學工作者通過合作已成功研制出堿金屬與C60制成的石墨夾層離子化合物。將石墨置于熔融的鉀或氣態(tài)的鉀中,石墨吸收鉀而形成稱為鉀石墨的物質,其組成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。在鉀石墨中,鉀原子把價電子交給石墨,但在遇到與金屬鉀易反應的其他物質時還會收回。下列分析中正確的是(　　)
A.題干中所舉出的6種鉀石墨屬于同素異形體B.若某種鉀石墨的原子分布如圖一所示,則它所表示的是C24KC.若某種鉀石墨的原子分布如圖二所示,則它所表示的是C12KD.另有一種灰色的鉀石墨C32K,其中K的分布也類似圖二中的中心六邊形,則最近兩個K原子之間的距離為石墨鍵長的4 倍
【解析】選D。同素異形體是指同種元素形成的不同單質,題中所給的鉀石墨屬于離子化合物,不屬于單質,A項錯誤;將圖一中的6個K原子連起來形成一個六邊形,該六邊形中含24個碳原子,而每個K原子只有 屬于該六邊形,即所含K原子個數(shù)為6× =2,故它所表示的是C12K,B項錯誤;將圖二中外圍的6個K原子連起來也形成一個六邊形,該六邊形中也含24個碳原子,而所含K原子個數(shù)為6× +1=3,故它所表示的是C8K,C項錯誤; D項,按圖二算出最近的兩個K原子之間的距離為石墨中C—C鍵鍵長的2 倍,現(xiàn)在要變成C32K,則六邊形的邊長變成原來的2倍(面積就是原來的4倍,即容納的碳原子數(shù)為24×4=96),最近兩個K原子之間的距離為石墨中C—C鍵鍵長的4 倍,D項正確。
3.云母屬晶體,是單斜晶系一族層狀結構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,熔化了的石蠟呈現(xiàn)橢圓形,這是因為(　　)A.云母是熱的不良導體,傳熱不均勻B.石蠟是熱的不良導體,傳熱不均勻C.石蠟具有各向異性,不同的方向導熱性不同D.云母具有各向異性,不同的方向導熱性不同【解析】選D。云母屬晶體,晶體具有各向異性。
4.某離子化合物的晶胞為如圖所示的立體結構,晶胞是整個晶體中最基本的重復單元。陽離子A位于此晶胞的中心,陰離子B位于8個頂點,該離子化合物的化學式是(　　)A.AB8 D.AB【解析】選D。陽離子為該晶胞獨立擁有,而每個陰離子則為8個晶胞共用,所以晶胞擁有陰離子個數(shù)為 ×8=1,故D項正確。
5.(2020·蚌埠高二檢測)一個新發(fā)現(xiàn)讓整個超導界震動:一種硼和鎂形成的金屬化合物在39 K的溫度下超導,這一溫度是目前金屬化合物超導溫度記錄的2倍。如圖所示的是該化合物的晶體結構:鎂原子間形成正六棱柱,且棱柱的上下底面還各有1個鎂原子,6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學式可表示為(　　)A.MgBD.Mg3B2
【解析】選B。棱柱頂點上的每個鎂原子被六個相同的棱柱所共用,棱柱底面上的每個鎂原子均被兩個相鄰的六棱柱所共用,故每個六棱柱平均擁有鎂原子數(shù)為6×2× +1×2× =3,而硼原子位于棱柱內(nèi),故平均每個六棱柱擁有硼原子數(shù)為6,則該化合物的化學式為MgB2。
6.鈦和鈦的合金已被廣泛用于制造電訊器材、人造骨骼、化工設備、飛機等航天航空材料,被譽為“未來世界的金屬”。試回答下列問題:(1)鈦有 和 兩種原子,它們互稱為________。Ti元素基態(tài)原子的電子排布式為______________。(2)偏鈦酸鋇在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。偏鈦酸鋇晶體中晶胞的結構如圖所示,它的化學式是______________。
【解析】根據(jù)偏鈦酸鋇晶體的晶胞結構,求得Ba、Ti、O原子數(shù)之比=1∶(8× )∶(12× )=1∶1∶3,故它的化學式是BaTiO3。答案:(1)同位素　1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2 )　(2)BaTiO3
7.原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素,其中X的兩種同位素原子間最容易在高溫條件下實現(xiàn)核聚變反應,Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍,Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子,W的原子序數(shù)為29?；卮鹣铝袉栴}:(1)Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為__________,1 ml Y2X2含有σ鍵的數(shù)目為__________。(2)化合物ZX3的沸點比化合物YX4的高,其主要原因是________________。 ? ?
(3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體,元素Z的這種氧化物的分子式是__________。 ? (4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結構如圖所示,該氯化物的化學式是________,它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應,生成配合物HnWCl3,反應的化學方程式為________________________。?
【解析】氚最容易在高溫條件下與氘實現(xiàn)核聚變反應,因此X是H,基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)2倍的元素是C,2p原子軌道上有3個未成對電子的元素是N,原子序數(shù)為29的元素是Cu。(1)C2H2是直線形分子,C原子雜化方式為sp雜化,C2H2分子中有一個碳碳三鍵,因此1 ml C2H2分子中有3 ml σ鍵,即3×6.02×1023個。(2)由于NH3分子間存在氫鍵,使其沸點較高。(3)CO2和N2O都是22個電子,二者互為等電子體。(4)晶胞中Cu的個數(shù)為8× +6× =4,而Cl全在晶胞中,因此該晶體的化學式為CuCl。