《晶體的常識》課件.ppt

高二化學(xué)（選修 3）第三章 寧夏固原二中 黃占軍 教學(xué)目標(biāo)： 知識與技能 1.了解分子晶體和原子晶體的特征。 2.通過 NaCl、 CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，學(xué)生知道晶體中粒子 的排列規(guī)律。了解離子晶體的特征。 3.通過對晶胞的分析，學(xué)生會計算晶胞中粒子的個數(shù) 。 過程與方法 通過幾種典型的晶體（干冰、金剛石、石墨、 NaCl、 CsCl、金屬）結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)生能從三維的角度考慮粒 子在空間的分布。 情感態(tài)度與價值觀 通過晶體結(jié)構(gòu)課件的展示，學(xué)生能感受晶體的外在 美和內(nèi)在美。 課時：二課時 第一節(jié) 讓我們一起先欣賞幾種美麗的晶體 雪 花 金剛石 冰糖 石墨 水晶石 觀察 思考 請同學(xué)們判斷下列物質(zhì)是晶體還是非晶體： 水晶石 思考 什么是晶體？什么是非晶體？ 晶體有什么特點和性質(zhì)？ 晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是 什么？ 一、晶體與非晶體 1. 概念 晶體：具有規(guī)則幾何外形的固體 非晶體：沒有規(guī)則幾何外形的固體 2. 分類 晶體 離子型晶體 原子型晶體 分子型晶體 金屬型晶體 混合型晶體 3、晶體與 非晶體的本質(zhì)差異 說明： 晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子微觀空間里 呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。 晶體自范性的條件之一：生長速率適當(dāng)。 自范性 微觀結(jié)構(gòu) 晶體 有（能 自發(fā) 呈現(xiàn)多面體外形） 原子在三維空間里呈周期性有序排列 非晶體 沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形） 原子排列相對無序 石英玻璃 天然水晶球里的瑪瑙和水晶 （ 見教材 P60圖 3 1） 瑪瑙和水晶都是 SiO2的晶體，不同的是瑪瑙是熔 融態(tài) SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熔融態(tài) SiO2緩 慢冷卻形成的。 瑪瑙 水晶 經(jīng)不同途徑得到的晶體 （ 見教材 P61圖 3 2） 4、晶體形成的途徑 熔融態(tài)物質(zhì)凝固。 氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝 固（凝華）。 溶質(zhì)從溶液中析出。 問題與思考 粉末狀的固體是否都為非晶體呢？ 那么怎樣判斷固體是晶體還是非晶體呢？ 一些晶體的顯微照片 ：（ 見教材 P61圖 3 3） 5、晶體的特性 .有規(guī)則的幾何外形 （ 晶體內(nèi)部質(zhì)點和外形質(zhì)點排列的高度有序性） .有固定的熔沸點 .各向異性（強度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等） .當(dāng)一波長的射線通過晶體時，會在記 錄儀上看到分立的斑點或者普線 （教材 3頁圖） 區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是： 對固體進(jìn)行 X 射線衍射實驗。（見課本 P62科學(xué)視野） 學(xué)與問 教材 62頁 1：不是晶體，粒子排列無序，沒有晶體的自范性。 2： A、采用 X射線衍射實驗，當(dāng) X射線照射假寶石 時， 不能使 X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。 B、觀看是否具有對稱性，在外形上假寶石沒有相 等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。 C、用它來刻劃玻璃，真寶石硬度大，可刻劃玻璃； 而假寶石硬度小，不能用來刻劃玻璃。 D、加熱，真寶石沸點很高，而假寶石無固定的熔 沸點，在一定的范圍內(nèi)便開始熔化。 E、可利用寶石的折光率鑒別 你想知道人造鉆石和天然鉆石的區(qū)別嗎？ 思考“學(xué)與問”： 教材 62頁 人造鉆石和天然鉆石的區(qū)別 相同 方面 不同方面 X-射線 親油性 親水性 天然 鉆石 成分 硬度 密度 發(fā)藍(lán)色 熒光 油會融在 鉆石表面 在鉆石表 面水呈小 珠狀 人造 鉆石 發(fā)黃色熒 光和磷光 形成油珠 在鉆石表 面分散流 走 課堂練習(xí)： P64 1、 2 本節(jié)課結(jié)束 第二課時 二 :晶胞 晶體為什么具有上述特征呢 ? 問題研究的方法 : 三種典型立方晶胞結(jié)構(gòu) 簡單立方 體心立方 面心立方 1.晶胞： 晶體中的最小 重復(fù) 單元 2 .晶胞的特征： 通過上、下、左、右、前、后的 平移 能與下一個最 小單元（即晶胞）完全重合 3. 一般來說 ,晶胞都是平行六面體 (-):晶胞 : 4. 晶體和晶胞的關(guān)系： 晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶 胞 “無隙并置” 而成 .(蜂巢和蜂室的關(guān)系教材 66頁圖 3-7) 答案 : B 為什么呢 ? 問題 : 銅晶體的一個晶胞中含有多少個銅原子 ? A: 14 B: 4 C: 8 D: 6 平行六 面體 無隙并置 (二 ):晶胞中原子個數(shù)的計算 體心： 1 面心： 1/2 頂點： 1/8 棱邊： 1/4 為什么 ？ 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 請看 : 1 體心： 1 面心： 1/2 頂點： 1/8 棱邊： 1/4 (二 ): 晶胞中粒子個數(shù)計算規(guī)律 晶胞 頂角 棱上 面上 中心 立方體 1/8 1/4 1/2 1 頂角 棱上 面上 各 4個 綠色： 8 = 4 或 8 1/8+6 1/2 = 4 灰色： 12 +1=4 各 1/2個 練習(xí) : 1: 下面幾種晶胞中分別含有幾個原子 ? 課 堂 練 習(xí) 題 1.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好 , 介電常數(shù)高 ,在小型變 壓器、話筒和擴(kuò)音器 中都有應(yīng)用。其晶體 的結(jié)構(gòu)示意圖如右圖 所示。則它的化學(xué)式 為（ ） 上海市 2001年奧賽初賽試題 A.BaTi8O12 B. BaTi4O6 C. BaTi2O4 D. BaTiO3 Ba Ti O D 石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)， 層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu) （如圖），試回答下列問題： （ 1）圖中平均每個正六邊 形占有 C原子數(shù)為 _個、 占有的碳碳鍵數(shù)為 _個。 碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù) 目之比為 _。 練習(xí)二： 2： 3 2 3 學(xué)與問 （ 教材 64頁 : ） 學(xué)與問答案 : 2 2 8 8 作業(yè)： 教材 P64 3：列式計算下圖晶胞中各有多少個原子 二氧化碳及其晶胞 思考 1.NaCl晶體中，每個 Na+周 圍最近距離的 Cl-有 個？ 每個 Cl-周圍最近距離的 Na+有 個？ 2.在 NaCl晶體中，每個 Na+周 圍最近距離的 Na+有 個？ 3.氯化鈉的化學(xué)式用 “ NaCl”來表示，原因何在？能 否 把 “ NaCl”稱為分子式？ 4.每個晶胞中平均有 個 Na+？ 個 Cl-？（位于頂 點、棱邊、面心、體心上的粒子對該晶胞的貢獻(xiàn)） 5.該晶胞中，若 Na+和 Cl-間的最近距離為 0.5ax10-10m， 則晶體的密度 = 6 6 12 4 4 039/a3 （ g/cm3） 2 1 3 4 a10-8cm 晶體中最小正方體中所含的 Na+和 Cl 的個數(shù)均為 : （個） 8 4 = 1 2 1 6.02 1023 2 1 58.5g 即每個小正方體中平均含 個 “ NaCl”，質(zhì)量為 : 2 1 解 法 2： 而此小正方體體積為 (0.5a 10-8)3 3 6.02 1023 2 1 58.5g (0.5a 10-8)3 3 0.39 a3 g. -3 = 故 NaCl晶體的密度為： 解 法 1： 每個晶胞中所含的 Na+和 Cl 的個數(shù)均為 4個，即含 4個 “ NaCl”。 每個晶胞的質(zhì)量為： 6.02 1023 58.5 4g 每個晶胞的體積為： (a 10-8)3 3 故 NaCl晶體的密度為： 6.02 1023 58.5 4 (a 10-8 )3 = 0.39 a3 g. -3 解 法 3：依 = m/v 每個晶胞中所含的 Na+和 Cl 的個數(shù)均為 4個，即含 4個 “ NaCl”。 每個晶胞的體積為： (a 10-8)3 3 故 NaCl晶體的密度為： = 0.39 a3 g. -3 即含 4個 “ NaCl”所占的體積為： (a 10-8)3 3 那么 1個 “ NaCl”所占的體積為： (a 10-8)3 /4 3 則： 1molNaCl所占的體積為： 6.02 1023 (a 10-8)3 /4 3 而 1molNaCl的質(zhì)量為： 58.5g 6.02 1023(a 10-8)3 /4 3 58.5g 6.02 1023(a 10-8)3 3 58.5 4g = -Cs+ -Cl- CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 返回原處 Cl- 1.在 CsCl晶體中，每個 Cs+周圍最近距離的 Cs+ 有幾個？每個 Cl-周圍最近距離的 Cl-有幾個？ 2.分析 “ CsCl” 化學(xué)式的由來。 思考 6 5 8 7 2 1 3 4 1 6個 2 1 3 4 在晶體結(jié)構(gòu)中確定一個具有代表性 的最小重復(fù)單元為研究對象，運用點、 線、面的量進(jìn)行解答。 （摩爾質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)與密度的關(guān)系） 二、有關(guān)晶體的計算