3.1.2 晶胞 晶体与晶胞的关系 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件围绕晶胞展开，涵盖晶体定义、晶胞概念、晶体与晶胞关系、均摊法及相关计算等核心知识。通过“温故知新”复习晶体，以“如何研究晶体结构”设问引入晶胞，搭建从宏观晶体到微观晶胞的知识支架。 其亮点在于结合铜、NaCl等晶胞实例，通过均摊法计算及密度、距离推导，培养科学思维中的模型建构与证据推理能力，X射线衍射原理介绍体现科学探究与实践。学生能深化微观结构认识，教师可借助系统例题提升教学效率。

氯化钠晶体结构 铜晶体结构 晶体： 温故知新: 原子、离子或分子在三维空间里呈( )排列而构成的具有( )的固体。 周期性 规则几何外形 找岀晶体中最小的重复结构单元 晶体结构如此复杂，如何研究晶体结构？ 巢房是蜂巢的最小重复结构单元 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 第二课时 晶胞 晶体与晶胞的关系 描述晶体结构的基本单元 一.晶胞 定义: 铜晶体 铜晶胞 晶体中最小的重复结构单元 注意： (1)晶胞是人为划定的 (2)同一晶体中，所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的 二.晶体和晶胞的关系 常规的晶胞是 ，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 平行六面体 a.平行六面体 平行面相同 ( )根平行棱相同 (3套：x轴、y轴、z轴) ( )个顶点相同 8 4 (3套：前面和后面、顶面和底面、左面和右面) b.“无隙”是指相邻晶胞之间 。 无任何间隙 (与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面) 铜晶胞 平行 相同 形状 种类、个数 d.所有晶胞的 及内部的原子________ ，几何排列(包括取向)是完全相同的。 c.并置”是指所有晶胞都是 排列的，取向 。 图示不同颜色只是为更好区分晶胞个数 ——晶胞具有平移性 例:下图中的晶胞是指”大立方体”还 是”小立方体”？为什么？ 晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和 相同的平行棱 晶胞是指”大立方体” 小立方体平行面、平行棱不同(小立方体 不具有平移性) 练习:判断下列六面体是否是晶胞？ 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”(不具有平移性)，不是晶胞。 A图是晶胞 C图中的晶体结构不满足晶胞“平行棱分别相同”(不具有平移性) ，不是晶胞 D图中的晶体结构不满足“平行面分别相同” (不具有平移性)，不是晶胞 练习:判断下列六面体是否是晶胞？ (2).晶胞无隙并置形成晶体，如果原子在一个晶胞的顶点位置，它被几个晶胞共用呢？ (1).1个铜晶胞含有几个铜原子呢？ 14个 8个(上、上(后)、右、右(后)、 本身、本身(后)、右上、 右上(后)) 思考: ？ 铜晶胞 内部： 面上： 棱心: 顶角： 三.晶胞中原子个数的计算 --均摊法 ①平行六面体晶胞 1/2 1 1/8 1/4 (原子位置与属于某个晶胞 的关系) 对平行六面体晶胞：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的 ( )属于这个晶胞 1/n ——均摊法 内部: 棱心: 面心: 顶角: 1 1/4 1/2 1/8 例:计算下列立方晶胞中原子数 简单立方 体心立方 面心立方 8× 8 1 8× 8 1 8× 2 1 8 1 ＝4 ＝2 ＝1 原子占据晶胞中的位置: 顶点 原子占据晶胞中的位置: 顶点、体心 ＋1 原子占据晶胞中的位置: 顶点、面心 ＋6× Na晶胞 Zn晶胞 8 1 8× 练：计算下列立方晶胞中原子数 8× ＋1 ＝2 ＋1 8 1 ＝2 原子占据晶胞中的位置: 顶点、体心 原子占据晶胞中的位置: 顶点、体心 I2晶胞 8× 2 1 8 1 铜晶胞 8× 8 1 2 1 ＝4 ＋6× ＝4 ＋6× 分子占据晶胞中的位置: 顶点、面心 原子占据晶胞中的位置: 顶点、面心 8个原子 练:请计算出NaCl晶胞Na+和Cl-的个数。 1 4 Cl-数＝ Na+数: Cl-数= 氯化钠的化学式为: 一个晶胞含( )个NaCl 4 1:1 Na+数＝ 离子晶体化学式只表示每个晶胞或晶体中各 类粒子的最简整数比 ＝4 +6 × 8× ＝4 +1 12× NaCl晶胞 r(Na)( )r(Cl ) _ + < 1 8 1 2 NaCl 1.话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是(　　) A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3 D 练一练 2.2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图是该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 Mg原子的数目： B B原子的数目： 12×1/6 6 +2×1/2 =3 顶点、面心 内部 ②六棱柱晶胞 顶角: 1/6 侧棱心: 1/3 上下棱心: 1/4 内部: 1 面上: 1/2 ③正三棱柱晶胞 顶点： 1/12 内部： 1 侧棱心： 1/6 上下棱心: 1/4 晶胞1 X： Y： Z： 练:计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。 化学式： 6/12 +6/4 1 XZ2Y4 顶点 6 侧棱 上下棱 3 6 内部 1 =1/2 3/6 =2 四.有关晶胞的计算 ②1个晶胞的体积为V,则1mol晶胞的体积为： ①1个晶胞中若有n个微粒，则1mol晶胞中该微粒的物质的量为: 单位换算: V•NA 1mol晶胞的质量为: n•M n mol cm 10 1nm= 1pm= ρ= nM VNA = 注意统一单位 质量 体积 若晶胞为正方体 ( )个 NA nM a NA 3 = (1)晶体密度的计算 -10 cm 10 -7 例:已知CsCl的摩尔质量为168.5g/mol，其晶胞如图。晶胞边长为apm。阿伏伽德罗常数为NA，CsCl晶体的密度为( )g/cm3 顶点Cs＋ 中心Cl﹣ a3 NA 1个晶胞中含有( )个CsCl 1 ρ= nM VNA = 168.5 (ax10 ) NA 3 -10 a pm= cm ax10 -10 ×1030 168.5 练:ZnS在荧光体颜料等行业中应用广泛。立方 ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0pm ，则该晶体密度为 g·cm-3 (列式不必计算，ZnS相对分子质量为97)。 4×97 (5.4×10-8)3·NA 540 pm= cm 5.4x10 -8 1个ZnS晶胞中含有( )个ZnS 4 ρ= nM a NA 3 = 4x97 (5.4x10 ) NA 3 -8 练:测知氯化钠晶体中相邻的Na+与Cl- C 则阿伏加德罗常数可表示为(　　) 的距离为a cm,该晶体密度为d g·cm-3, ρ= nM VNA = 4x58.5 (2a) NA 3 =d 1个氯化钠晶胞中含有( )个NaCl 4 例:若CaTiO3的相对分子质量为M，密度为 Ag/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为_________。 (2)计算晶胞微粒间的距离 晶体中钙离子与钛离子间的 最短距离为: 体对角线长度 的一半 设晶胞的边长为a ρ= nM a NA 3 a = 3 nM ρNA = 1个晶胞中含有( )个CaTiO3 1 M ANA 体对角线长为： a M ANA = a = M ANA 28 A ①先确定原子，观察一个晶胞，再向空间延伸 D.16个 C.12个 B.8个 A.6个 与它最接近且等距的Cs＋的个数共有(　　) 是Cl－所处位置，在该晶体中，每个Cs＋周围 氯化铯晶体具有立方体结构，立方体中的圆圈 ②考虑是否重复计算 (3)确定晶胞某原子周围与其等距且最近的原 子数 与图中画圈的Cs最接近的Cs在其： + + 上、下、左、右、前、后 X射线衍射仪 五.晶体结构的测定 1.X射线衍射原理 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,会在记录仪上产生分立的( )或明锐的衍射峰。 电子 斑点 ——X射线衍射 2.X射线衍射实验获得的信息 通过晶体X射线衍射实验,可以测定晶胞中各个原子的( ) 位置(坐标) 距离 键长 键角 空间结构 坐标,可以计算原子间的( ) ,根据原子 原子之间存在化学键,确定( )和( ),得出分子的( )。 ,判断哪些 练:晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述正确的是(　　) A.形成晶体硅的速率越快越好 B.晶体硅没有固定的熔点 C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D.粉末状的固体一定不是晶体 C 我们学习了晶体、非晶体和晶胞等概念。2011年，以色列化学家谢赫特曼(D.Shechtman)因发现准晶获诺贝尔化学奖。那么，什么是准晶呢？ ——准晶 拓展阅读 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，有晶胞，这一点和晶体相似；但准晶不具备平移性，这一点和晶体不同。在准晶中，原子之间的距离之比也往往趋近于黄金分割数0.618值。准晶的另一特点是准周期性。准晶有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，与大多数金属不同的是其导电、导热性很差。 练:准晶体材料具有硬度高，不易损伤，使用 寿命长等特点.下列叙述错误的是( ) A.自然界中的固体可分为晶体、准晶体和非 晶态物质 B.准晶体是一种介于晶体和非晶态物质之间 的固体 C.准晶体材料的应用具有较大的发展空间 D D.化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀硝 酸发生反应 　(2012·新课标全国高考节选)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为____g·cm－3(列式并计算)，a位置S2－与b位置Zn2＋之间的距离为______pm(列式表示)。 $