第3章 第1节 第2课时 晶胞 晶体结构的测定（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版 单选）

该高中化学课件聚焦晶胞及晶体结构测定，系统梳理晶胞概念、结构特征、粒子数计算（均摊法）及X射线衍射测定原理，通过复习晶体常识导入，搭建从宏观晶体到微观晶胞的认知支架，衔接物质聚集状态与晶体性质的知识脉络。 其亮点在于以科学思维和科学探究与实践为核心，通过金刚石、锌晶胞等实例训练均摊法计算，结合X射线衍射仪原理培养证据推理能力。采用归纳总结与应用体验结合的教学方法，帮助学生建立微观粒子与宏观晶体的联系，提升模型认知，也为教师提供系统的知识框架和多样化例题，助力高效教学。

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 第三章　晶体结构与性质 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 新知学习探究 01 随堂巩固演练 02 知能达标训练 03 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 新 知 学 习 探 究 栏目导航 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 基本单元 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 平行六面体 无隙并置 任何间隙 平行 相同 形状 种类 个数 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 8 4 2 4 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 X射线衍射仪 斑点 衍射峰 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 随 堂 巩 固 演 练 栏目导航 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 知 能 达 标 训 练 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 谢谢观看 栏目导航 第三章　晶体结构与性质 1 [素养目标]　 1.了解晶胞，知道晶体是由晶胞“无隙并置”而成，能从三维空间角度认识微观晶胞与宏观晶体之间的联系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2.能够根据晶胞计算所含粒子数，建立晶胞分析推理、计算的模型，能认识晶胞结构，组成及其相互关系，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 3.认识晶体结构的测定方法。 知识点一　晶胞　晶体结构的测定 一、晶胞 1．概念：描述晶体结构的____________。 2．结构 常规的晶胞都是______________。晶体可以看作是数量巨大的晶胞“____________”而成。 (1)无隙：相邻晶胞之间无____________。 (2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。 (3)所有晶胞的________及其内部的原子________、________及几何排列是完全相同的。 3．晶胞中粒子数的计算 二、晶体结构的测定 1．常用仪器：________________。 2．原理：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________或者明锐的__________，而非晶体则没有。 3．应用：通过获得的衍射图，经过计算、分析推出原子之间的相互关系。 1．晶胞有________套平行棱，有________套平行面。 提示：3　3 2．下列空间结构示意图是否是晶胞，并说明原因。 (1)　(2)　(3) 提示：(1)不是，8个顶角不相同。 (2)不是，三套各两个平行面不相同。 (3)不是，4根平行棱不相同。 3．下图所示为金刚石(C)晶胞示意图： 该晶胞含有碳原子数为____________。 提示：8×＋6×＋4＝8 4．已知金属锌晶胞的结构示意图为，其中顶面示意图为：，则一个晶胞中含有Zn原子个数为____________。 提示：8×＋1＝2 5．只含镁、镍、碳三种元素的超导体，其超导晶体的晶胞如图所示。 (1)该晶体的化学式是什么？ (2)该晶体中，与Mg原子等距且最近的Mg原子有________个，与Mg原子等距且最近的镍原子有________个，与Mg原子等距且最近的C原子有________个。 提示：(1)MgCNi3。Mg原子处于顶角上，故有8×＝1个；C原子处于晶胞的体心，完全属于该晶胞；Ni处于面心上，故有6×＝3个，故该晶体的化学式为MgCNi3。 (2)6　12　8 晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定 1．晶体的化学式的含义 晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。 2．均摊法确定晶胞中粒子的个数 如晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： (2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献： 1．如图a、b、c分别代表三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为(　　) A．3∶2∶1　　　　　 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 解析　利用“均摊法”，晶胞a中，金属原子位于顶点和面心、内部，所含原子数为12×＋2×＋3＝6，晶胞b中金属原子，位于顶点和面心，所含原子数为8×＋6×＝4，晶胞c中金属原子位于顶点和体心，所含原子数为8×＋1＝2，则6∶4∶2＝3∶2∶1，故选A。 答案　A 2．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成的晶体的晶胞结构如图所示。 (1)该晶体中阳离子与阴离子个数比为________。 (2)该晶体中Xn＋中n＝________。 (3)X元素的原子序数是________。 (4)晶体中每个N3-被________个等距离的Xn＋包围。 解析　(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其个数为12×＝3，N3-位于晶胞的顶角，其个数为8×＝1，故Xn＋与N3-的个数比为3∶1。(2)由晶体的化学式X3N知n为1。(3)因为K、L、M三个电子层充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29。(4)N3-位于晶胞顶角，故其被6个Xn＋包围。 答案　(1)3∶1　(2)1　(3)29　(4)6 知识点二　晶胞密度的计算 1．如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构图： (1)该合金的化学式为______________。 提示：LaNi5　该晶胞中La位于顶点，个数为8×＝1，Ni位于面心和体心，个数为8×＋1＝5，故其化学式为LaNi5。 (2)若晶体棱长为a cm，则晶体的密度为________。 提示： g·cm-3 (3)该合金储氢后，含1 mol La 的合金可吸附H2的数目为__________。 提示：3NA　该晶胞中La位于顶点，个数为8×＝1，H2有8个位于棱上，2个位于面心，H2的个数为8×＋2×＝3，故含1 mol La的合金可吸附H2的数目为3NA。 2．中国科学院物理所发现一种仅由镍、镁、碳三种元素构成的超导体，该超导体的晶胞如图所示： 已知该晶胞为正六面体，其边长为a cm，则与Mg原子距离最近的Ni原子之间的距离是多少？ 提示：a cm。与顶点Mg原子距离最近的Ni原子位于相邻的面心上，二者之间的距离为面对角线长度的一半，即a cm。 计算晶体密度 以一个晶胞为研究对象，根据晶胞质量m＝ρ×V，由公式×n＝ρ×a3进行计算，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞棱长。 1．(2025·甘肃卷)某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°。Cs与Pb之间的距离为________________pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为____________，晶体密度计算式为______________g/cm3(用带有阿伏加德罗常数NA的代数式表示， MCs、MPb和MBr分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 解析　某含Pb化合物室温下晶胞如图所示，Cs位于体心，个数为1，Pb位于顶点，个数为8×＝1，Br位于棱心，个数为12×＝3，该化合物的化学式为CsPbBr3。Cs位于体心，Pb位于顶点，Cs与Pb之间的距离为体对角线的一半，由于晶胞参数a≠b≠c，α＝β＝γ＝90 ℃，Cs与Pb之间的距离为 pm，该晶体密度计算式为g/cm3。 答案　　CsPbBr3　 2．(2024·龙岩高二检测)白铜的发明是我国古代冶金技术中的杰出成就，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币和制作仿银饰品。回答下列问题： 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 (1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 (2)若合金的密度为d g·cm-3，晶胞参数a＝__________ nm。 解析　(1)晶胞中Ni处于顶点，Cu处于面心，则晶胞中Ni原子数目为8×＝1，Cu原子数目＝6×＝3，故Cu与Ni原子数目之比为3∶1；(2)属于面心立方密堆积，晶胞质量m＝ g，根据m＝ρV，则 g＝d g·cm-3×(a×10-7cm)3，a＝×107 nm。 答案　(1)3∶1　(2) ×107 1．下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中：—X，—Y，—Z。其中对应的化学式不正确的是(　　) 解析　A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B项中X、Y的个数比为1∶(8×)＝1∶1，化学式为XY，错误；C项中X的数目：4×＋1＝，Y的数目：4×＝，化学式为X3Y，正确；D项中X的数目：8×＝1，Y的数目：6×＝3，Z位于体心，数目为1，化学式为XY3Z，正确。 答案　B 2．某物质的晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未画出)。晶体中A、B、C的原子个数之比为(　　) A．1∶3∶3　　　　　 B．2∶3∶1 C．2∶2∶1 D．1∶3∶1 解析　根据“均摊法”进行计算，A位于晶胞顶点，个数是8×＝1；B位于晶胞面心处，个数是6×＝3；C在晶胞内部，共计1个，所以晶体中A、B、C的原子个数之比为1∶3∶1。 答案　D 3．氧化锌透明度高，常温下有优异的发光性能，在半导体领域中有着广泛的应用，一种氧化锌的立方晶胞结构如图所示(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，下列说法错误的是(　　) A．晶胞的质量为 g B．基态氧原子核外电子有5种空间运动状态 C．锌原子间的最短距离为a pm D．Zn、O均是p区元素 解析　由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的锌原子个数为8×＋6×＝4，位于体内的氧原子个数为4，晶胞的质量为×81 g·mol-1＝ g，故A正确；氧元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4，核外电子分布在1s、2s、2p等5个原子轨道上，则基态氧原子核外电子有5种空间运动状态，故B正确；由晶胞结构可知，顶点与面心上的两个锌原子距离最近，由晶胞的参数为a pm可知，面对角线长度为a pm，则锌原子间的最短距离为a pm，故C正确；锌元素是过渡元素，位于元素周期表第4周期ⅡB族，属于ds区元素，故D错误。 答案　D 4．现有甲、乙、丙(如图)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)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________，乙晶胞中a与b的个数比是________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。 解析　根据题中各晶胞结构图结合“均摊法”可知，甲图中每个晶胞中含有的x原子数为1,y原子数为6×＝，所以x∶y＝4∶3;乙图中每个晶胞中含有的a原子数为1，b原子数为8×＝1，所以a∶b＝1∶1，丙图中每个晶胞中含有的c离子数为1＋12×＝4，d离子数为8×＋6×＝4。 答案　4∶3　 1∶1　 4　4 5．根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题： (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____________。 解析　(1)铜晶胞平均含有的铜原子数为×8＋×6＝4。(2)干冰晶胞平均含有的CO2分子数为×8＋×6＝4。(3)根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向。(4)晶体M的晶胞中，N(A)∶N(B)＝∶1＝1∶1，故M的化学式可能为AB(或BA)。 答案　(1)4　(2)4　(3)2　(4)AB(或BA) $