3.1.2晶胞 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 晶体的结构与性质　 第2课时 晶胞 晶体结构测定 人教版选择性必修2 lijinhu (l) - 情境引入 晶体的内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性有序排列。为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 铜晶体 铜晶胞 学习目标 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，能计算简单晶胞中粒子的数目。 2 知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。 认识晶胞的结构 重难点 阅读课本73-76页，回答以下问题 1.什么是晶胞？晶胞如何组成晶体？ 2. 晶胞的顶角、面、棱上、体内原子被几个晶胞共用？ 氯化钠晶胞中含几个钠离子和氯离子？ 3.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图， 数一数，它们分别平均含几个原子？ 4.如何测定晶体的结构？ 无隙并置 一、晶胞 1. 概念：描述晶体结构的基本单元。 2. 晶体中晶胞的排列——“无隙并置” 一般来说，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”：所有晶胞平行排列，取向相同。 注：所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。 一、晶胞 3. 判断晶胞的方法： （1）8个顶角相同 （2）三套各4根平行棱分别相同 （3）三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体 思考1：结合所学内容并判断下列图中哪个结构属于晶胞？ A图中晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行无隙并置”，不是晶胞。 A 一、晶胞 4. 晶胞中所含粒子数的计算 思考：金属铜晶胞中平均含有几个铜原子？ 铜晶胞 (1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/n。 (2)方法——均摊法 平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算 晶胞中粒子数目的计算——均摊法 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 1 顶点：1/8 棱边：1/4 面心：1/2 体内：1 平行六面体晶胞中粒子的计算方法 教学过程 铜晶胞 8 1 8× ＝1 面上位置： 2 1 6× ＝3 金属铜的一个晶胞的原子数 2 1 8 1 ＝ 8× ＋ 6× ＝4 顶角位置： 例：铜晶胞中原子数目计算 教学过程 练习1：下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？ Cl－位于顶点和面心 顶点位置：8× ＝1 8 1 面心位置：6× ＝3 2 1 Na+位于棱心和体心 棱点位置：12× ＝3 4 1 体心位置：1 4 4 教学过程 练习2.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？ 2 2 8 8 知识扩展： 六方晶胞中粒子的计算方法         内部1     内部：1   正三棱柱晶胞中粒子的计算方法 根据晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式（A表示阳离子） A B 化学式： AB 化学式： AB C 化学式： ABC3 ——粒子最简整数比 5. 晶胞分子式的确定 ①先确定一个晶胞中微粒个数N（均摊法） ②再确定一个晶胞的边长a。 6、晶体密度的计算方法 注意：单位换算 1cm = 107nm = 1010pm 例：如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为anm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿佛加德罗常数，则CsCl晶体的密度为 （单位：克/cm3） A、8M/a3NA B、a3M/8NA C、M×1021/a3NA D、a3M/NA 教学过程 练习：已知晶体中Na+和Cl-间最小核距离为a pm，计算NaCl晶体的密度。 Na+：12× + 1 = 4 1 4 Cl-：8× + 6× = 4 1 8 1 2 教学过程 二、晶体结构的测定 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。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。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐的衍射峰。 例如，石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。 教学过程 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，包括晶胞形状和大小、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，以及结合晶体化学组成的 信息推出原子之间的相互关系。 例如，通过晶体X射线衍射实验，对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，晶胞中含有4个乙酸分子。并且，测定晶胞中各个原子的位置（坐标），根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而，得出 分子的空间结构。 根据下列晶体的晶胞结构，判断化学式正确的是(　) 典例1． 【答案】C　 课堂练习 典例2． 【答案】D　 课堂练习 最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　) A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni C．MgCNi2 D．MgCNi3 已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，晶体中相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如下图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(　) 典例3． 【答案】A　 课堂练习 课堂小结 晶胞 概念 计算原子个数—均摊法 特点 结构的测定—X射线衍射实验 晶体 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 8个顶角相同、3套各4根平行棱分别相同、3套各2个平行面分别相同的最小平行六面体 课后小任务 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体，具有与晶体相似的长程有序的原子排列，但不具备晶体的平移对称性。各向异性是指材料在不同方向上展现出不同的物理性质，准晶的原子排列在不同方向上有所不同，因此表现出各向异性。 $$