第三章 第一节　第2课时　晶胞　晶体结构的测定-【优化探究】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套教参（人教版，单选）

第2课时　晶胞　晶体结构的测定 　晶胞及晶体结构的测定 授课提示：对应学生用书第64页 认真阅读教材，学会快速提取信息，提升化学学科阅读理解能力。 一、晶胞 1．概念：描述晶体结构的基本单元。 2．结构：常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 (2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 (3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。 3．晶胞中粒子数目的计算 (1)铜晶胞 ①位于顶角上的铜原子为8个晶胞共有。 ②位于面心上的铜原子为2个晶胞共有。 因此铜晶体中完全属于一个晶胞的铜原子数是8×＋6×＝4。 (2)NaCl晶胞 ①Cl－位于顶点和面心，共有4个。 ②Na＋位于棱上和体心，共有4个。 二、晶体结构的测定 1．常用仪器：X射线衍射仪。 2．测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 3．作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息。 4．通过X射线衍射实验得到晶体结构的信息，包括晶胞的形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。 思考并判断下列说法是否正确，加深对本任务中概念或原理的认识，消除对本任务内容的错误理解。 1．晶胞是晶体的构成粒子。(×) 2．晶胞在晶体中按照任一方向平移一个晶胞单位都会与另一个晶胞重合。(√) 3．通过晶胞确定晶体的化学式是利用了“均摊”的思想。(√) 4．通过X射线衍射实验可以测定原子坐标，计算原子间距，据此可以判断出化学键，确定键长和键角。(√) 5．X射线衍射图是X射线与晶体中的电子相互作用的可视化输出。(√) 授课提示：对应学生用书第65页 　探究确定晶胞中粒子个数的方法——均摊法 问题1　如图是铜晶胞中所填入的原子及其切割示意图。结合示意图提供的信息分析下列问题。 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)。 (1)分析铜晶胞的切割示意图，你能获取哪些有关晶胞粒子组成的信息？ (2)甲晶体中X与Y的个数比是多少？乙晶体中A与B的个数比是多少？ (3)丙晶体中每个晶胞包含C离子、D离子各为多少？ (4)若晶胞是六棱柱，那么顶角上的一个粒子被几个六棱柱共用？ 提示：(1)位于晶胞顶角的粒子是8个晶胞共用的；晶胞面上的粒子是2个晶胞共用的。 (2)甲晶体每个晶胞中，体心X个数为1，顶角Y个数为6×，所以甲晶体中N(X)∶N(Y)＝1∶＝4∶3。乙晶体每个晶胞中，体心A个数为1，顶角B个数为8×＝1，所以乙晶体中N(A)∶N(B)＝1∶1。 (3)丙晶体每个晶胞中，C离子个数为12×＋1＝4，D离子个数为8×＋6×＝4。 (4)被6个六棱柱共用。 　 问题2　钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图所示。研究发现，此高温超导体中的Cu元素有两种价态，分别为＋2价和＋3价，Y元素的化合价为＋3价，Ba元素的化合价为＋2价。 (1)根据晶胞结构分析该物质的化学式。 (2)计算该物质中Cu2+与Cu3+的个数比。 提示：(1)由图可知，该晶胞中N(Cu)＝8×＋8×＝3，N(Ba)＝2，N(Y)＝1，N(O)＝12×＋8×＝7。即该物质的化学式为YBa2Cu3O7。 (2)根据题中各元素的化合价，再结合化合物中各元素的正、负化合价的代数和为零可知，＋2价铜与＋3价铜的化合价之和为＋7，即N(Cu2+)∶N(Cu3+)＝2∶1。 　晶胞中粒子数目的计算——均摊法 如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。 (1)立方晶胞中粒子数的计算方法： (2)正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 (3)正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 1．某物质的晶胞中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数比为(　　) A.1∶2∶1　　　　　 B．1∶3∶1 C.2∶2∶1 D．1∶3∶3 解析：根据均摊法，A位于顶点，被8个晶胞共用，每个晶胞占有，A的个数为8×＝1；B位于面上，被2个晶胞共用，每个晶胞占有，B的个数为6×＝3；C位于体心，全部属于该晶胞，即C的个数为1，三种原子的个数比为1∶3∶1，B项正确。 答案：B 2．如图所示是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为(　　) A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D．Mg3B2 解析：根据题图进行分析，计算属于该“单元”的Mg与B原子数。镁原子：位于正六棱柱顶点的镁原子，属于本“单元”的为；上下底面的镁原