3.1 认识晶体 教学设计 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修2

第1节 认识晶体 【教学目标】 1、运用“结构决定性质、性质反应结构”的化学观，理解晶体结构和性质之间的关系，进而能够区分晶体和非晶体； 2、通过分析晶体的微观结构特点及微观结构与晶体宏观外形之间的关系，形成宏微结合的化学观； 3、通过建立微观的晶胞模型，学会分析并计算晶胞所含微粒数，发展证据推理与模型认知化学学科核心素养。 【教学重难点】 晶体的特征分类、晶胞及其晶胞的计算 【教学用具】 学案、PPT 【教学过程】 【新课引入】 玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。玻璃属于晶体吗?晶体有哪些特性?如何判断物质是否属于晶体? 【课中讲解】 一、晶体的特性 1. 晶体与非晶体的定义 最大本质区别在于物质内部的微粒是否有序排列 （1）晶体 把内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质称为晶体。 （2）非晶体 把内部微粒无周期性重复排列的固体物质称为非晶体。 注意：①晶体有规则的几何外形，但有规则几何外形的不一定是晶体。是否具有规则的几何外形不能作为区分晶体和非晶体的依据，因为非晶体也可以人为加工成规则的几何外形，如玻璃、塑料等相关制品。②同一物质可以形成晶体，也可以形成非晶体，如自然界中存在结晶SiO₂和无定形SiO₂。 2. 晶体的特性 晶体的特性 具体表现 举例或应用 自范性 在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形 水晶完好时呈六棱柱状 对称性 由于晶体内部的微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列，使晶体在生长过程中依据内部微粒的规则排列形成规则的多面体几何外形，从而具有特定的对称性 规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有对称轴也有对称面 各向异性 在不同的方向上表现出不同的物理性质(如导电性、导热性、强度、光学性质等) 石墨在与层平行的方向上的电导率数值约为在与层垂直的方向上的电导率数值的1万倍 具有固定的熔、沸点 加热晶体，温度达到熔点时即开始熔化，在没有全部熔化之前，继续加热，温度不再升高，完全熔化后，温度才继续升高 氯化钠、冰等都具有固定的熔、沸点 能使X 射线产生衍射 当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时，能产生光的衍射现象。X 射线的波长与晶体中原子之间的距离大小相近，所以晶体是理想的光栅，它能使 X 射线产生衍射 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行 X 射线衍射实验 注意：非晶体不具有这些特性，一般可利用这些特性区别晶体和非晶体 3. 常见的四种晶体类型 根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同，可以将晶体分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体。 二、晶体结构的基本重复单元—晶胞 1. 晶胞的定义 晶体中的微粒呈现可重复的周期性排列，晶体结构中基本的重复单元称为晶胞，晶胞的形状为平行六面体（此处是指常规晶胞，并非所有的晶胞都是平行六面体）。金属铜、金属镁晶体和苯晶体及其中截取出的晶胞如表所示：当把晶胞还原到晶体中时，该晶胞周边的原子实际与相邻晶胞共享 图示 金属铜晶体及其晶胞 金属镁晶体及其晶胞 苯晶体及其晶胞 注意：在由分子构成的晶体中，尽管其构成微粒(分子)通常比金属(原子)要复杂，但同样可看作其构成微粒(分子)在空间的周期性重复排列。 2. 晶体与晶胞的关系 晶体是由一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右“无隙并置”而成。 因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。 三、晶胞中微粒数的求法——切割法 (均摊法) 1. 切割法的知识要点 晶胞中任意位置上的一个原子若被x个晶胞共有，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。计算每个晶胞平均拥有的粒子数目通常采用切割法。如图所示为铜晶胞中的原子及其切割示意图。 2. 用切割法确定晶胞中粒子的个数 简单记作：顶为1/8，棱为1/4，面为1/2，内部为1 （1）立方晶胞中粒子数目的计算方法 如图所示，该立方晶胞中所含 A 微粒的数目为8×1/8 + 6 × 1/2 = 4，所含 B 微粒的数目为 12×1/4+1=4。如铜晶胞中含有的铜原子数为8×1/8 + 6 × 1/2 = 4。 （2）六棱柱晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献如下： 3. 切割法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 在其他结构中要根据具体情况分析粒子在晶胞中的位置以及共有情况，然后运用切割法具体计算。如图所示石墨晶体中每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被3个六边形所共有，每个六边形占有该粒子的1/3,则每个六边形占有的碳原子数为6×1/3 = 2。 【课后练习】 1. 下列叙述正确的是 A.具有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形 C.具有自范性的固体一定是晶体 D.依据构成微粒的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体和共价晶体 2. 下列关于晶体的说法正确的是 ( ) A.溶质从溶液中析出可得到晶体 B.区分晶体和非晶体最好的方法是观察是否具有规则的几何外形 C.水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 D.只有无色透明的固体才是晶体 3. 晶胞是晶体结构中基本的重复单元，C60晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.C60的摩尔质量是 720 B.C60与苯互为同素异形体 C.C60晶胞中有14个C60分子 D.每个C的分子周围与它距离最近且相等的C₆₀分子有12个 4. X 元素的某价态离子X"⁺中所有电子正好充满K三个电子层，它与 N³⁻形成的晶体的晶胞结所示。 （1）该晶体中阳离子与阴离子的个数比为 （2）X"⁺中的n= 。 （3）X 元素的原子序数是 。 （4）晶体中每个 N³⁻被 个距离最近且相等的1包围。 5. M是由X、Y、Z三种元素组成的离子化合物，其晶胞结构如图所示，已知X、Y、Z中只有Z为金属元素，则下列推测错误的是 ( ) A. M的化学式可能是ZXY₃ B. X、Y、Z的电负性由大到小的顺序一定为Z>X>Y C.该离子化合物在熔融状态下能导电 D.M中一定存在离子键，可能存在共价键 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$