第3章 第1节 第2课时 晶胞 晶体结构的测定（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019 单选版）

第三章 晶体结构与性质 第一节　物质的聚集状态与晶体的常识 第2课时　晶胞　晶体结构的测定 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 课程标准 核心素养目标 1.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。 2．知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。 　　1.证据推理与模型认知：基于晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，构建晶胞结构模型，利用“均摊法”计算简单晶胞中粒子的数目。 2．科学探究与创新意识：体会现代实验手段(X射线衍射实验)在化学研究中的作用，感受化学研究创新发展的前沿与方向。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 一、晶胞 1．晶胞的含义及特征 含义 描述晶体结构的____单元叫做晶胞 特征 常规的晶胞都是平行______，整块晶体可以看作数量巨大的晶胞“________”而成，“____”是指相邻晶胞之间没有任何间隙；“并置”是指所有晶胞都是____排列的，取向____ 基本 六面体 无隙并置 无隙 平行 相同 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2.晶胞的结构 (1)晶胞是晶体微观空间结构里的一个____单元，在它的上下、左右、前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的____及其内部的原子____、个数及________(包括取向)是完全____的。 (2)晶胞的顶角原子是__个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是__个晶胞共用的，晶胞面上的原子是__个晶胞共用的，晶胞内部的原子为__个晶胞单独所用。 (3)晶胞是8个____相同、三套各4根______分别相同、三套各两个______分别相同的最小平行______。 基本 形状 种类 几何排列 相同 8 4 两 1 顶角 平行棱 平行面 六面体 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 二、晶体结构的测定 1．晶体的X射线衍射的原理 常用仪器 测定晶体结构最常用的仪器是____________ 基本原理 (1)在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的____相互作用，会在记录仪上产生分立的____或明锐的______ (2)在同一条件下摄取的非晶体图谱中看不到分立的____或明锐的______ X射线衍射仪 电子 斑点 衍射峰 斑点 衍射峰 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2.晶体的X射线衍射图及分析 (1)通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括____形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的____类型、原子在晶胞里的____和____等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 (2)测定晶胞中各个原子的____(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间的____，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定____和键角，从而得出分子的________。 晶胞 对称 数目 位置 位置 距离 键长 空间结构 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆要点图解 晶胞与晶体的关系 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (1)晶体和晶胞的关系可用蜂巢与蜂室的关系比喻，但蜂巢是有形的。晶胞是人们为了研究晶体的结构而人为划定的。 (2)晶胞是晶体中最小的重复结构单元，能通过平移与其他晶胞重合。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆拓展延伸 三种典型立方晶胞结构 (1)简单立方晶胞(如图1) 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)体心立方晶胞(如图2) 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (3)面心立方晶胞(如图3) 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)从晶体中截取的晶胞都是立方体形结构(　　 　　) (2)每个晶胞有3套各4根平行棱，3套各两个平行面(　　 　　) (3)处于晶胞顶角的粒子一定被8个同样的晶胞所共用(　　 　　) (4)X射线衍射实验是研究晶体结构最可靠的科学方法(　　 　　) √ × × √ 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究一 晶胞的结构特点及分析 晶胞是能完整反映晶体内部原子(或离子)在三维空间分布结构特征的平行六面体最小单元，晶胞中8个顶角相同，3套各4根平行棱分别相同，3套各两个平行面分别相同。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)判断图中A和B结构是否为晶胞？若不是晶胞，说明其中的原因。 提示：A是晶胞；B不是晶胞，B不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”。 (2)判断图中C和D结构是否为晶胞？若不是晶胞，说明其中的原因。 提示：C不是晶胞，不满足晶胞“3套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”；D不是晶胞，不满足“3套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．对于晶胞的理解 (1)晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下、左右、前后“无隙并置”地排列着无数晶胞。 (2)所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．晶胞的结构特征 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．判断平行六面体是否为晶胞的方法 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例1】 下列有关晶胞的叙述正确的是(　　　　　) A．晶胞的结构就是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 D 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 晶胞是描述晶体结构的基本单元，但晶胞的结构并非就是晶体的结构，A错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D正确。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．整块晶体可以看作数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(　　　　　) A．“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙 B．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同 C.晶体是晶胞简单、随意堆积而成 D．常规的晶胞都是平行六面体形结构 C 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究二 利用“均摊法”进行晶胞的计算 在一个平行六面体晶胞中，晶胞顶角的原子是8个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的，晶胞面上的原子是2个晶胞共用的，晶胞内的原子是1个晶胞单独所用。NaCl晶胞的结构模型如图所示： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)分析上述NaCl晶胞的结构模型，确定Na＋、Cl－在晶胞中的具体位置。 Na＋：_____________________________________________________； Cl－：___________________________________________________。 提示：晶胞中12条棱的中点、体心　晶胞的8个顶角、6个面心 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)利用“均摊法”计算NaCl晶胞中平均占有的Na＋和Cl－的个数。 Na＋：__________________________________________________； Cl－：___________________________________________________。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．平行六面体(立方体或长方体)晶胞不同位置的粒子对晶胞的贡献 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．六方晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．确定晶胞中粒子配位数的方法 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的粒子是同种原子(或分子)，则某个原子(或分子)的配位数是指与该原子(或分子)等距离且最近的原子(或分子)的数目。 (2)晶体中离子的配位数：指某个离子周围等距离且最近的带异种电荷离子的数目。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例2】 钴的一种化合物的晶胞结构如图所示， 下列说法正确的是(　　　　　) A．元素钛在元素周期表中的位置为第四周期第 Ⅱ B族 B．每个晶胞中占有1个Co2＋和1个O2－ C．晶胞中与Co2＋距离最近的Ti4＋有4个 D．该化合物的化学式为CoTiO3 D 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs＋与Cl－的个数之比为1∶1，则其化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有a、b、c三种元素的粒子，则该晶体中a、b、c的粒子个数之比为(　　　　　) A．8∶6∶1　　　　　 B．4∶3∶1 C．1∶6∶1 D．1∶1∶3 D 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是(　　　　　) A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP B．该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有4个 C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区 B 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．下列关于测定晶体结构的说法错误的是(　　　　　) A．对乙酸晶体进行测定，晶胞中含有1个乙酸分子 B．经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小 C．经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 D．经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置 A 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 对乙酸晶体进行测定，可以得到晶胞结构中含有4个乙酸分子，A错误。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．某物质的晶体中，含a、b、c三种原子，其晶胞结构的排列方式如图所示(其中前后两面面心上的b原子没有画出)，则该晶体中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 B 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　　　　) A．K＋的配位数为12 B．该物质的化学式为KCaF3 C．与F－距离最近的是K＋ D．将F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变 C 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 4．我国科学家在FeS2表面自组装单原子层Cu5纳米团簇构筑双催化剂实现H2O2到.OH的稳定持续活化。FeS2的晶胞结构如图所示。已知：晶胞参数为a pm。下列说法错误的是(　　　　　) B 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 5．根据下列四种晶体的晶胞示意图，回答相关问题。 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (1)根据图 Ⅰ 分析，铜晶胞平均含有的铜原子数是________。 (2)根据图 Ⅱ 分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子数是________。 (3)根据图 Ⅲ 分析，碘晶体中碘分子的排列有________种不同的方向。 (4)根据图Ⅳ分析，晶体M的化学式可能是______。 答案：(1)4　(2)4　(3)2　(4)AB(或BA) 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第三章 晶体结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 课时梯级训练（13） 谢谢观看！ $$