2018-2019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)識晶體學(xué)案 魯科版選修3.doc

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第1節(jié)　認(rèn)識晶體 1．了解晶體的重要特征，簡單了解晶體的分類。 2．通過等徑圓球與非等徑圓球的堆積模型認(rèn)識晶體中微粒排列的周期性規(guī)律。(重點) 3．了解晶胞的概念，以及晶胞與晶體的關(guān)系，會用“切割法”確定晶胞中的粒子數(shù)目(或粒子數(shù)目比)和晶體的化學(xué)式。(重難點) 晶 體 的 特 性 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　晶體 1．晶體的概念 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)晶體的自范性：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。 (2)晶體的各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。 (3)晶體有特定的對稱性：晶體具有規(guī)則的幾何外形。 1．晶體與玻璃、橡膠等非晶體有什么不同？ 【提示】　晶體與非晶體不同之處：晶體外觀上有規(guī)則的幾何外形；晶體的特性：自范性、各向異性、對稱性；晶體的結(jié)構(gòu)：內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)性排列。 2．用什么方法區(qū)別晶體和非晶體？ 【提示】　測定熔點法。晶體有固定的熔點，非晶體無固定熔點。 教材整理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 (1)1 mol NaCl晶體含NA個NaCl分子。() (2)金屬晶體是由金屬鍵為基本作用形成的，還含有離子鍵。() (3)SiO2屬于原子晶體。(√) (4)構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，故稀有氣體形成的晶體不屬于分子晶體。() [核心突破] 晶體和非晶體的區(qū)別 固體 外觀 微觀結(jié)構(gòu) 自范性 各向異性 熔點 晶體 具有規(guī)則的幾何外形 粒子在三維空間周期性有序排列 有 各向異性 固定 非晶體 不具有規(guī)則的幾何外形 粒子排列相對無序 沒有 各向同性 不固定 本質(zhì)區(qū)別 微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列 [題組沖關(guān)] 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】　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。 【答案】　C 2．下列不屬于晶體的特點的是(　　) A．一定有固定的幾何外形 B．一定有各向異性 C．一定有固定的熔點 D．一定是無色透明的固體 【解析】　晶體的特點有：有規(guī)則的幾何外形(由晶體的自范性決定)、固定的熔點及各向異性，但不一定是無色透明的固體，如紫黑色的碘晶體、藍(lán)色的硫酸銅晶體。 【答案】　D 3．普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于(　　) A．外形不一樣 B．普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無規(guī)則地排列，水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)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(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換 【解析】　晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別就是粒子(原子、離子或分子)在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。 【答案】　B 4．下列晶體中由原子直接構(gòu)成的分子晶體是(　　) A．氯化鈉 B．氦氣 C．金剛石 D．金屬 【解析】　A項，氯化鈉是由Na＋和Cl－通過離子鍵結(jié)合形成的離子晶體；B項，氦氣是由氦氣原子(分子)通過分子間作用力結(jié)合形成的分子晶體；C項，金剛石是由碳原子通過共價鍵結(jié)合形成的原子晶體；D項，金屬是由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵結(jié)合形成的金屬晶體。 【答案】　B 5．下列晶體熔化時不需要破壞化學(xué)鍵的是(　　) A．金剛石 B．食鹽 C．干冰 D．金屬鉀 【解析】　熔化時金剛石斷裂共價鍵，食鹽斷裂離子鍵，干冰斷裂分子間作用力(范德華力)，金屬鉀斷裂金屬鍵。 【答案】　C 6．關(guān)于晶體與化學(xué)鍵關(guān)系的下列說法中，正確的是(　　) A．離子晶體中一定存在共價鍵 B．原子晶體中可能存在離子鍵 C．金屬晶體中含有離子，但卻不存在離子鍵 D．分子晶體中一定存在共價鍵 【解析】　A項，離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價鍵；B項，原子晶體中只存在共價鍵；D項，分子晶體中可能存在共價鍵。 【答案】　C 【規(guī)律總結(jié)】　判斷晶體類型的依據(jù) (1)依據(jù)構(gòu)成晶體微粒的種類。離子晶體：陰、陽離子；分子晶體：分子；原子晶體：原子；金屬晶體：金屬陽離子和自由電子。 (2)依據(jù)構(gòu)成晶體微粒之間的作用。離子晶體：離子鍵；分子晶體：分子間作用力；原子晶體：共價鍵；金屬晶體：金屬鍵。 晶 體 結(jié) 構(gòu) 的 堆 積 模 型 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　等徑圓球的密堆積——金屬晶體 1. 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)等徑圓球在每一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種。(√) (2)金屬鎂的晶體屬于A3型最密堆積。(√) (3)金屬銅的晶體屬于A1型最密堆積。(√) (4)金屬晶體的配位數(shù)都相同。() 教材整理2　非等徑圓球的密堆積 所有晶體微粒都采取緊密堆積的排列方式嗎？ 【提示】　不一定。 [合作探究] [探究背景] 中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)：NaCl、蔗糖、干冰、ZnCl2、銅、玻璃、鈉、金剛石、SiO2、甲烷晶體。 [探究問題] 1．屬于離子晶體的是NaCl、ZnCl2，屬于分子晶體的是蔗糖、干冰、甲烷晶體，屬于金屬晶體的是銅、鈉，屬于原子晶體的是金剛石、SiO2。 2．不服從緊密堆積原理的晶體是金剛石、SiO2，并解釋其原因。 【提示】　形成原子晶體微粒間以共價鍵進(jìn)行堆積，因共價鍵有飽和性和方向性，決定了一個原子周圍的其他原子數(shù)目不僅是有限的，而且堆積方向也是一定的。金剛石、SiO2晶體中原子之間以共價鍵結(jié)合，故不服從緊密堆積原理。 [核心突破] 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。 [題組沖關(guān)] 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】　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。 【答案】　B 2．如圖為金屬鎘的堆積方式，下列說法正確的是(　　) A．此堆積方式屬于非最密堆積 B．此堆積方式為A1型 C．配位數(shù)(一個金屬離子周圍緊鄰的金屬離子的數(shù)目)為8 D．鎘的堆積方式與銅的堆積方式不同 【解析】　據(jù)圖可看出，鎘的堆積方式為“…ABAB…”形式，為A3型，而銅的堆積方式為A1型，故A、B兩項錯誤，D項正確；A3型密堆積的配位數(shù)為12，即中間一層有6個，上下兩層各有3個，C項錯誤。 【答案】　D 3．下列晶體按A1型進(jìn)行緊密堆積的是(　　) A．干冰、NaCl、金屬銅 B．ZnS、金屬鎂、氮化硼 C．水晶、金剛石、晶體硅 D．ZnS、NaCl、金屬鎂 【解析】　干冰、NaCl、Cu、ZnS均為A1型緊密堆積，Mg為A3型緊密堆積，水晶、金剛石、氮化硼、晶體硅為原子晶體，不遵循緊密堆積原則，故只有A正確。 【答案】　A 4．將晶體劃分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體的本質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是(　　) A．基本構(gòu)成微粒種類 B．晶體中最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的種類 C．微觀粒子的密堆積種類 D．晶體內(nèi)部微粒的種類及微粒間相互作用的種類 【解析】　根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間的相互作用的不同，可將晶體分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體。 【答案】　D 【規(guī)律方法】　晶體類型不同，堆積模型不同 (1)金屬晶體采用等徑圓球的密堆積。 (2)離子晶體采用不等徑圓球密堆積，大球先做等徑圓球密堆積，小球再填充空隙。 (3)原子晶體不是緊密堆積。 (4)分子晶體盡可能采用緊密堆積。 晶 體 結(jié) 構(gòu) 的 最 小 重 復(fù) 單 元——晶 胞 [基礎(chǔ)初探] 概念 晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元 形狀 大小、形狀完全相同的平行六面體 類型 A3型——六方最密堆積——六方晶胞 A1型——面心立方最密堆積——面心立方晶胞 “切割法”計算 某晶胞中的微粒，如果被n個晶胞所共有，則微粒的1/n屬于該晶胞 面心立方最密堆積(A1型)和六方最密堆積(A3型)所示的圖形均代表一個晶胞嗎？ 【提示】　A1型所示圖形為一個晶胞，而A3型所示圖形為三個晶胞。 [核心突破] 晶胞中粒子數(shù)目的計算——切割法 1．平行六面體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算 某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子有屬于這個晶胞。 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。 如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占該粒子的1/3。 3．氣態(tài)團(tuán)簇分子不能用切割法 如圖所示，由金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，頂角和面上的原子是M原子，棱中心和體心的原子是N原子，則分子式可表示為M14N13或N13M14。 [題組沖關(guān)] 1．有下列離子晶體的空間結(jié)構(gòu)示意圖：以M代表陽離子，以N代表陰離子，代表陽離子，代表陰離子，化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為(　　) 【解析】　利用切割法計算立方晶胞微粒個數(shù)的過程如下：A中陽離子處于頂點位置，故其在晶胞中的數(shù)目為8＝1個，而陰離子位于體心，其數(shù)目為1，故A的化學(xué)式為MN；同理可得，B中，M為4＝，N為1，化學(xué)式為MN2；C中M為4＝，N為4＋1＝，化學(xué)式為MN3；D中M為8＋4＝3，N為1，化學(xué)式為M3N。 【答案】　B 2．如圖所示是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，圖中—X、?—Y、?—Z。其對應(yīng)的化學(xué)式不正確的是(　　) A　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D 【解析】　A圖中X、Y原(離)子的位置、數(shù)目完全等同，化學(xué)式XY正確；B圖化學(xué)式應(yīng)為XY，不正確；C圖中X的數(shù)目為4＋1＝，Y的數(shù)目為4＝，化學(xué)式X3Y正確；D圖中X的數(shù)目為8＝1，Y的數(shù)目為6＝3，Z位于內(nèi)部，數(shù)目為1，化學(xué)式XY3Z正確。 【答案】　B 3．X(Zn)與Y(S)所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。 【導(dǎo)學(xué)號：66240024】 (1)在1個晶胞中，X離子的數(shù)目為________。 (2)該化合物的化學(xué)式為________。 【解析】　一個晶胞中Zn2＋的數(shù)目＝1(8個頂點)＋3(6個面心)＝4，S2－的數(shù)目＝4(4個體內(nèi))。 【答案】　(1)4　(2)ZnS 4．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(jié)構(gòu)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(xué)式為________。 【解析】　由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)切割法，可得B原子為8＋1＝2個，N原子為4＋1＝2個，則該功能陶瓷的化學(xué)式為BN。 【答案】　2　BN