3.1.3晶胞 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

新人教版 选择性必修2 3.1.3晶胞 物质结构与性质 1.认识简单的晶胞，通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法 2.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数和化学式 3.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法 学习目标 晶体为什么具有如此漂亮完美的外形？ 内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的 课堂探究 课堂导入 观察下列物质的结构模型，思考晶体内部、非晶体的内部微粒排列各有什么特点？ 组成晶体的微粒在空间按一定规律呈周期性重复排列，而组成非晶体的微粒在空间杂乱无章地排列。 课堂探究 新知讲解 1、晶胞 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 课堂探究 新知讲解 铜晶胞点阵图 铜晶体结构 铜晶胞堆积图 一、晶胞的常识 能展示粒子的相对大小，晶胞对粒子的占有率，粒子与粒子的堆积接触和空隙。 能清晰展示粒子在晶胞中的相对位置，有利于分析点、线、面、角的关系。 课堂探究 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 新知讲解 一般来说，晶胞都是____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 平行六面 课堂探究 新知讲解 所有晶胞的_____________及其内部的原子 ___________及几何排列是完全相同的 “无隙”是指相邻晶胞之间___________。 “并置”是指所有晶胞都是_______排列的，取向________。 无任何间隙 平行 相同 形状 种类、个数 要点说明 课堂探究 新知讲解 1、晶胞 8个顶角相同 三套各4根平行棱 分别相同 三套各两个平行面 分别相同 如何判断一个结构是否是晶胞呢？以铜晶胞为例，从顶点、棱、面三个方面，总结平行六面体晶胞需要满足什么条件？ 晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。 课堂探究 是晶胞 不满足晶胞 “8个顶角相同” 不满足晶胞 “三套各4根平行棱分别相同” 不满足晶胞“三套各两个平行面分别相同” 问题1：判断下列六面体是否是晶胞？ 课堂探究 思考交流 晶胞示意图 2、常见的三类晶胞 类型一：简单立方晶胞 结构特点 仅在平行六面的8个顶角上有粒子 课堂探究 新知讲解 晶胞示意图 类型二：面心立方晶胞 结构特点 除8个顶角上有粒子外 平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子 课堂探究 新知讲解 2、常见的三类晶胞 晶胞示意图 类型三：体心立方晶胞 结构特点 除8个顶角上有粒子外 平行六面体的体心有1个粒子 课堂探究 新知讲解 2、常见的三类晶胞 铜晶体 铜晶胞 “均摊法”是计算每个晶胞平均拥有的粒子数目的常用方法。其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有_____属于这个晶胞。 问题2：我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗? 课堂探究 思考交流 3、晶胞中粒子数目的计算——均摊法 晶胞内时，1个晶胞平均占有的原子 晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的 晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的 晶胞面上的原子是2个晶胞共用的 晶胞内 晶胞棱 晶胞的顶角 晶胞面 课堂探究 新知讲解 3、立方晶胞中粒子数目的计算 顶角位置： 铜晶胞平均含有的铜原子数目 8 1 8× ＝1 课堂探究 新知讲解 面上位置： 2 1 6× ＝3 铜晶胞平均含有的铜原子数目 3、立方晶胞中粒子数目的计算 课堂探究 新知讲解 金属铜的一个晶胞的原子数 2 1 8 1 ＝ 8× ＋6× ＝4 铜晶胞平均含有的铜原子数目 3、立方晶胞中粒子数目的计算 课堂探究 新知讲解 练习1：请计算出NaCl晶胞Na+和Cl-的个数 Na+ 数＝12× +1 ＝4 1 4 Cl- 数＝8× +6 × ＝4 1 2 1 8 Na+ 数: Cl- 数=1:1 氯化钠的化学式为NaCl 化学式不是实际数目，只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比 一个晶胞含4个Na+和4个Cl- Cl-周围有6个Na+ Na+周围有6个Cl- 课堂练习 练习2.请计算出下列晶胞中原子的个数 课堂练习 练习3.因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测得A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下： 则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是：____ 、____。 2 4 课堂练习 练习4.下图为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具 有代表性的最小重复单元。 (1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共 有 个 (2）该晶体结构单元中, 氧、钛、钙离子的个数比是 ______ 。 6 3 : 1 : 1 Ti O Ca O：12×1/4＝3 Ti: 8 ×1/8＝1 Ca：1 课堂练习 练习5. 科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ） A.Ti14C13 B.Ti4C4  C.TiC D.Ti13C14 特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，故不能采用均摊法来确定化学式！所含微粒为其本身所有，不与其他分子共用,其化学式就是其分子式，应直接数出原子数。 A 课堂练习 4、正六棱柱晶胞中粒子数目的计算 示意图 位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 共用该微粒的晶胞数 每个晶胞分摊的微粒数 6 2 3 4 1 1 6 1 2 1 3 1 4 1 正六边形度数为120°，每个顶点6个晶胞共用 课堂探究 新知讲解 4、正三棱柱晶胞中粒子数目的计算 示意图 位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 共用该微粒的晶胞数 每个晶胞分摊的微粒数 12 2 6 4 1 1 12 1 2 1 6 1 4 1 正三边形度数为60°，每个顶点12个晶胞共用 课堂探究 新知讲解 晶胞1 晶胞2 X：6/12=1/2 Y：6/4+3/6=2 Z：1 Mg：12/6+2/2=3 B:（在体内） 6 练习6：计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。 化学式：X2ZY4 化学式：MgB2 课堂练习 自然形成的晶体多种多样，千姿百态，鬼斧神工： 思考：如何测定这些晶体的结构呢？ 课堂探究 新知讲解 5、晶体结构的测定 常用仪器：_____________ X射线衍射仪 X射线单晶衍射仪 课堂探究 新知讲解 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 或者 。 电子 分立的斑点 明锐的衍射峰 单晶衍射图 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱 (水晶) 晶态SiO2 (石英玻璃) 非晶态SiO2 注意：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 课堂探究 新知讲解 5、晶体结构的测定 晶体结构有关信息 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 通过X射线衍射实验可以获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 原子在晶胞里的数目和位置 课堂探究 新知讲解 乙酸晶体 X射线 衍射实验 测定晶胞中各个 原子的位置(坐标) 计算原子间的距离 判断原子之间存在的 化学键，确定键长和键角 晶胞中含有4个乙酸分子 例如：根据X射线衍射实验测定乙酸分子的空间结构 乙酸分子 的空间结构 乙酸晶胞 课堂探究 新知讲解 练习7. 下列有关说法正确的是（ ） A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同 C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数， 不能推出乙酸分子的空间结构 D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定键长和键角 A 课堂练习 感谢您的观看! $$