第3章 第1节 第2课时 晶体结构的基本重复单元——晶胞-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套课件PPT（鲁科版）

该高中化学课件聚焦晶体结构的基本重复单元——晶胞，系统讲解晶胞的概念、形状、特点及与晶体的关系，通过金属铜、镁晶体实例引入，搭建从晶体整体到晶胞单元的学习支架，帮助学生建立微观结构认知。 其亮点在于以切割法（均摊法）为核心，结合长方体、正三棱柱、六棱柱等晶胞类型，通过钇钡铜氧化合物等典例培养科学思维中的模型建构与证据推理能力，题点多维训练和课时跟踪检测强化科学探究，助力学生掌握微粒数目计算方法，教师可高效开展晶体结构教学。

第二课时　晶体结构的基本 重复单元——晶胞 新知探究——晶胞 命题热点——晶胞中微粒数目的计算 课时跟踪检测 目录 新知探究——晶胞 1.晶胞 概念 晶体结构中基本的重复单元称为晶胞 形状 晶胞的形状为____________ 特点 一种晶体所有晶胞的大小和形状及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置是完全相同的 平行六面体 2.晶胞与晶体的关系 (1)金属铜和金属镁晶体及其中截取出的晶胞分析   金属铜晶体及晶胞 金属镁晶体及晶胞 图示 结构 特点 顶点上的微粒为8个晶胞共有，面心上的微粒为2个晶胞共有 顶点上的微粒为8个晶胞共有，体心有1个微粒 [微点拨]　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 将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。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。 整块晶体可看作数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，也就是说晶体就是晶胞周期性地在三维空间并置堆砌而成的，如金刚石晶体结构与晶胞的关系如下图所示。 题点多维训练 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)晶胞的结构就是晶体的结构。( ) (2)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞。( ) (3)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。( ) (4)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目。( ) × × √ × 2.(2025·北京市大兴区上学期期中)下列关于晶体和晶胞的叙述中，正确的是 (　　) A.不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 B.晶胞是晶体中最小的平行六面体 C.晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形 D.由晶体X射线衍射图经过计算可以获得晶胞的形状、大小以及微粒在晶胞里的位置 √ 解析:不同晶体的构成微粒不同，微粒的半径不同，所以晶胞的大小不同，晶胞的形状可能相同，也可能不同，A错误;晶胞是从晶体上取出的一个具有代表性的基本单元，不一定是平行六面体，B错误;晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，非晶体也可以有规则几何外形，如玻璃，C错误;X射线衍射图经过计算可以获得晶胞的形状、大小，分子或原子在微观空间有序列排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目、位置等，D正确。 命题热点——晶胞中微粒数目的 计算 1.切割法(也称均摊法)计算的含义 是指每个晶胞(或指定结构)中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞(或指定结构)所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞(或指定结构)。 2.切割法计算的类型 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 (3)六棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 [典例]　(2025·天津河东高二检测)钇钡铜氧化合物晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式可能是 (　　) A.YBa2Cu3O4 B.YBa2Cu2O5 C.YBa2Cu3O5 D.YBaCu4O4 √ [解析]　题给晶胞中，位于顶点的铜原子(最上层平面和最下层平面)共8个，位于棱上(中间两个平面)的铜原子也是8个，这个晶胞含有的铜原子个数为8×+8×=3;位于晶胞面上(不含棱)的氧原子的个数是7，位于晶胞棱上的氧原子的个数是6，这个晶胞含有的氧原子个数为7×+6×=5;钇原子、钡原子均位于体心，所含个数分别为1、2，所以该晶体每个晶胞中平均分摊到(即单独占有)的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5，化学式为YBa2Cu3O5。 题点多维训练 1.如图为铜晶胞中的原子切割示意图，则铜的一个晶胞中实际拥有的微粒数为 (　　) A.3 B.4 C.7 D.9 解析:根据“切割法”计算，题给晶胞中有8个原子位于顶点，6个原子位于面心，所以一个晶胞中铜原子的个数为8×+6×=4。 √ 2.(2025·天津河西高二检测)某晶体的晶胞如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是 (　　) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4 解析:题给晶体的晶胞是正三棱柱结构，晶胞中A、B、C三种粒子数之比为∶∶1=1∶4∶2。 √ 3.(2025·山东德州高二检测)现有下列离子晶体的空间结构示意图(如图所示)，以M代表阳离子，以N代表阴离子， 代表阳离子， 代表阴离子，其中表示化学式为MN2的晶体结构为(　　) √ 解析:A项，题给空间结构示意图中M的个数为8×=1，N的个数为1，故化学式为MN;B项，题给空间结构示意图中M的个数为4×=，N的个数为1，故化学式为MN2;C项，题给空间结构示意图中M的个数为4×=，N的个数为4×+1=，故化学式为MN3;D项，题给空间结构示意图中M的个数为8×+4×=3，N的个数为1，故化学式为M3N。 4.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 解析:Mg处于晶胞的顶角，故有8×=1，Ni处于晶胞的面心，故有6×=3;C处于晶胞的体心，故为1;则Mg、C、Ni的粒子数之比为1∶1∶3，故选D。 √ 5.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。 (1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有____个、 ____个、 ____个。   解析:据题图可知，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有6个、8个、6个。 6 8 6 (2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数之比是_________，该物质的化学式可表示为________。   解析: 晶胞中含氧离子个数为12×=3，钙离子个数为1，钛离子个数为8×=1，故O2-、Ti4+、Ca2+的个数之比为3∶1∶1，则该物质的化学式可表示为CaTiO3。 3∶1∶1 CaTiO3 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 一、选择题 1.下列有关晶胞的说法正确的是(　　) A.晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式 B.若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为3个晶胞共用 C.若结构为六棱柱( )，则顶点上的粒子有属于该结构 D.晶胞中不可能存在多个粒子 解析:A项，晶胞中的粒子数不一定为晶体的化学式，如金属铜的晶胞中，铜原子个数为4;B项，平行六面体侧棱上的粒子为4个晶胞共用;C项，如题图所示，顶点为6个晶胞共用;D项，离子晶体的晶胞内至少含有阴、阳离子两种粒子。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 2.某物质的晶体内部一截面上原子的排布情况如图所示，则该晶体的化学式可表示为 (　　) A.A2B B.AB C.AB2 D.A3B 解析:根据物质的结构可知:在1个A周围有4个B;在一个B周围有4个A，A、B原子个数比是1∶1，所以该晶体的化学式是AB。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 3.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为(　　) A.2∶3 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶2 解析:每个碳原子被3个六边形共用，每个共价键被2个六边形共用，则石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为∶=2∶3。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 4.如图是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子;6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 (　　) A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 解析:位于正六棱柱顶点的Mg原子为6个六棱柱共用，每个顶点的镁原子属于该基本单元的仅为;上下底面上的Mg原子为2个正六棱柱共用，属于该单元的仅为，则该结构单元含有的Mg原子的个数为12×+2×=3。6个B原子位于棱柱内，完全属于该结构单元。该结构单元的Mg原子与B原子个数之比为3∶6=1∶2，化学式为MgB2。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 5.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 (　　) A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12 解析:Z处于晶胞中心，被一个晶胞占有，X处于顶点上，被8个晶胞占有，Y处于棱上，被4个晶胞占有，故晶胞中含有Z原子的数目为1，含有X原子的数目为8×=1，含有Y原子的数目为12×=3，所以Z、X、Y的原子个数比是1∶1∶3，所以其化学式为ZXY3。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 6.(2025·山东聊城高二检测)MCl晶体具有立方体结构，其晶胞结构如图所示，在该晶体中，每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有 (　　) A.6个 B.8个 C.12个 D.16个 12 解析:根据MCl的晶胞结构可以看出每个M+的上、下、左、右、前、后各有一个M+与之距离相等且最近，故每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有6个。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 7.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比为 (　　) A.7∶8 B.13∶14 C.1∶1 D.26∶27 解析:由题意知，一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数=8+6+12=26，总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 8.(2025·盐城市阜宁中学上学期期中)下列有关说法正确的是 (　　) A.Ni元素位于周期表的第ⅧB族 B.CaO晶体中Ca2+与O2-的相互作用具有饱和性和方向性C.Cu+转化为基态Cu，得到的电子填充在3d轨道上 D.Cu2S晶胞中S2-位置如图所示，则一个晶胞中含有8个Cu+ 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:Ni元素位于周期表的第Ⅷ族，A错误;CaO晶体为离子晶体，故晶体中Ca2+与O2-的相互作用没有饱和性和方向性，B错误; 基态Cu+原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d10，Cu+转化为基态Cu，得到的电子填充在4s轨道上，C错误; Cu2S晶胞中S2-位置如题图所示，据“切割法”，晶胞中含8×+6×=4个S2-，结合化学式可知，一个晶胞中含有8个Cu+，D正确。 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 9.(2025·江苏省前黄高级中学上学期阶段检测)下列有关铁及其化合物的说法正确的是 (　　) A.Fe元素位于元素周期表的ⅧB族 B.绿矾中Fe2+核外有6个未成对电子 C.K3[Fe(CN)6](赤血盐)是含有配位键的离子化合物 D.若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物之一的晶胞结构如图所示，则其化学式为Fe4C3 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:Fe是26号元素，位于周期表的第Ⅷ族，A项错误;Fe2+价电子排布为3d6，核外有4个未成对电子，B项错误;K3[Fe(CN)6](赤血盐)中Fe3+通过配位键与6个CN-结合为，K3[Fe(CN)6]是含有配位键的离子化合物，C项正确;若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物之一的晶胞结构如题图所示，根据均摊原则，碳原子数为4×+2×=2、铁原子数为8×=1，则其化学式为FeC2，D项错误。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 √ 10.如图所示为几种物质的晶胞结构示意图，下列说法正确的是 (　　) A.X的化学式为Mg3B2 B.Y的化学式为LiO C.Z中A、B、C的个数之比是3∶9∶4 D.W的化学式为MnBi 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:X晶胞中Mg的个数为12×+2×=3，B的个数为6，Mg、B的个数之比为3∶6=1∶2，其化学式为MgB2，A项错误;Y晶胞中Li的个数为8，O的个数为8×+6×=4，则Li、O的个数之比为8∶4=2∶1，其化学式为Li2O，B项错误;Z晶胞中A的个数为6×=，B的个数为6×+3×=2，C的个数为1，则A、B、C的个数之比为∶2∶1=1∶4∶2，C项错误;W晶胞中Mn的个数为12×+2×+1+ 6×=6，Bi的个数为6，所以Mn、Bi的个数之比为6∶6=1∶1，其化学式为MnBi，D项正确。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 二、非选择题 11.(7分)回答下列问题。 (1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心，O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为__________________，每个Ba2+与____个O2-配位。  12 解析:每个晶胞含有Pb4+:8×=1个，Ba2+:1个，O2-:12×=3个，故化学式为PbBaO3(或BaPbO3)。Ba2+处于晶胞中心，只有1个，O2-处于晶胞棱边中心，共 12个，故每个Ba2+与12个O2-配位。 PbBaO3(或BaPbO3) 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 (2)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图Ⅰ所示。该合金的化学式为_______。  解析: 每个晶胞中含有La为8×=1个，Ni为1+8×=5个，该合金的化学式为LaNi5。 LaNi5 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 (3)葡萄糖与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成砖红色Cu2O沉淀。在1个Cu2O晶胞中(结构如图Ⅱ所示)，所包含的Cu原子数目为___;每个氧原子与____ 个铜原子配位。  解析: 图Ⅱ晶胞中黑球代表的微粒为4个，白球代表的微粒为1+8×=2个，由Cu2O知黑球代表Cu原子，白球代表氧原子，每个氧原子(白球)周围有4个Cu原子(黑球)。 4 4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 (4)硒化铷晶体晶胞结构如图Ⅲ所示。每个晶胞中包含____个Rb2Se单元，其中Se2-周围与它距离最近且相等的Rb+的数目为___。  解析: 每个晶胞中含有Rb+8个，即白球8个，每个晶胞中含有Se2-:6×+8× =4个，即黑球4个，所以每个晶胞中含有4个Rb2Se单元，Se2-周围与它距离最近且相等的Rb+的离子数目为8个。 4 8 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.(7分)(2025·盐城第一中学第二次学情调研)钛、铬、铁、镍、铜、锌等金属及其化合物在工业上有重要用途。钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。 (1)Ti的基态原子价电子排布为_______。 (2)Fe的基态原子共有___种不同能级的电子。   解析:(1)Ti的原子序数为22，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其价电子排布为3d24s2。(2)Fe的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，共7种不同能级的电子。 3d24s2 7 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 (3)硫化锌(ZnS)也是一种常见含硫化合物，其晶胞结构如图所示，ZnS晶体中，Zn2+的配位数是___;与S2-最近且距离相等的S2-的个数是____。  解析: 由晶胞结构可知，离Zn2+最近的S2-有4个，Zn2+填充在4个S2-构成的四面体中，故Zn2+的配位数是4;与顶点S2-最近且距离相等的S2-位于面心，个数是=12。 4 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 (4)化合物M由K、O两种元素组成，其晶胞结构如图，则M的化学式为_____。  解析:结合晶胞结构，据切割法可计算K+的个数为8×+6×=4;的个数为12×+1=4，则M的化学式为KO2。 KO2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 13.(12分)(2025·邯郸市五校高二上学期月考)不锈钢是由铁、铬、镍、碳及多种不同元素所组成的合金，铁是主要成分元素，铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于11%，不然就不能生成致密氧化膜CrO3。回答下列问题: (1)写出基态Fe2+的电子排布式:___________________________。基态铬原子的未成对电子数为___。  (2)铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族，它们均位于第____周期第 ____。  12 解析:(1)铁是26号元素，基态Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。铬价电子排布为3d54s1，基态铬原子的未成对电子数为6。 (2)铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族，它们均位于第四周期第Ⅷ族。 [Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 6 四 Ⅷ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (3)金属铜及镍都是由金属键形成的晶体，元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1，ICu>INi的原因是______________________ _______________________________________________________________。  12 解析:金属铜及镍都是由金属键形成的晶体，元素铜与镍的第二电离能ICu>INi的原因是Cu+核外电子排布3d能级呈全充满状态，比较稳定，失电子需要能量高，第二电离能数值大。 Cu+核外电子排布3d能 级呈全充满状态，比较稳定，失电子需要能量高，第二电离能数值大 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (4)某镍镧合金是优质储氢材料，其晶胞如图所示，则它的化学式为 _______。  12 解析:某镍镧合金是优质储氢材料，其晶胞中，位于顶点的La原子个数为8×=1，位于面上和体心的Ni原子个数为8×+1=5，则它的化学式为LaNi5。 LaNi5 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (5)Fe的一种晶体如图甲、乙所示。 ①图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为____。  ②若按甲中虚线(面对角线)方向切乙，得到的图像正确的是___ (填字母)。  12 解析:①图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为8。②若按甲中虚线(面对角线)方向切乙，得到的图像正确的是 。 8 C 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $