2012高中化學(xué) 第3章第1節(jié) 第一節(jié)晶體的常識(shí)同步導(dǎo)學(xué)課

單擊此處編輯母版文本樣式,第一節(jié)晶體的常識(shí),日常生活中，我們都會(huì)見到許多固體物質(zhì)，如蠟狀的白磷、黃色的硫磺、紫黑色的碘和高錳酸鉀、藍(lán)色的硫酸銅、,白色的碳酸鈣等。另外，,自然界中的礦物也絕大部分是固體。我們常見的固體，用肉眼來分辨，,大體上可分為晶體、玻璃體,(,非晶體,),和粉末。其實(shí)，在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下，固體粉末也是由晶體組成的，只是晶粒太小，,肉眼看不到而已。這樣，固體物質(zhì)主要可分為晶體和非晶體兩大類，如圖是水晶的圖片。,那么，晶體和非晶體的主要區(qū)別是什么呢？晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要特征是什么？從微觀的角度看，晶體又是怎樣形成的呢？,1,了解晶體的特點(diǎn)。,2,了解晶體與非晶體的本質(zhì)差異。,3,了解晶胞的概念，能夠計(jì)算晶胞中的粒子個(gè)數(shù)。,1,晶體與非晶體的本質(zhì)差異,自范性,微觀結(jié)構(gòu),晶體,原子在三維空間里呈,排列,非晶體,原子排列相對,有,沒有,周期性有序,無序,2.,獲得晶體的途徑,3,晶體的特點(diǎn),晶體與非晶體的區(qū)別與聯(lián)系,(1),晶體與非晶體的區(qū)別,本質(zhì)差異,固定熔、,沸點(diǎn),各向,異性,自范性,微觀結(jié)構(gòu),晶體,有,微粒在三維空間里呈周期性有序排列,有固定,熔沸點(diǎn),有,非晶體,沒有,微粒排列相對無序,無固定,熔沸點(diǎn),無,(2),晶體與非晶體的判定方法,測熔點(diǎn)：晶體具有固定的熔沸點(diǎn)，而非晶體則沒有固定的熔沸點(diǎn)。,可靠方法：對固體進(jìn)行,X,射線衍射實(shí)驗(yàn)。,1.,普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于,(,),A,外形不一樣,B,普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無規(guī)則地排列，水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列,C,水晶有固定的熔點(diǎn)，普通玻璃無固定的熔點(diǎn),D,水晶可用于能量轉(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換,解析：,晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別就是粒子,(,原子、離子或分子,),在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。,答案：,B,1,概念：,描述晶體結(jié)構(gòu)的,。,2,結(jié)構(gòu),晶胞一般都是,，晶體是由無數(shù)晶胞,“,”,而成。,3,特點(diǎn),所有晶胞的,形狀,及內(nèi)部的原子,及幾何排列是完全相同的。,基本單元,平行六面體,無隙并置,種類、個(gè)數(shù),晶體與晶胞、均攤法的應(yīng)用,(1),晶體和晶胞,晶胞,描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。,晶胞的結(jié)構(gòu),一般來說，晶胞都是平行六面體，晶胞只是晶體微觀空間里的一個(gè)基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，而且所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。,晶體和晶胞的關(guān)系,整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞無隙并置而成，所謂無隙是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙，所謂并置，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。,非長方體,(,正方體,),晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn),(1,個(gè)碳原子,),被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占該粒子的,1/3,。,2,鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型的變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，它的化學(xué)式是,(,),A,BaTi,8,O,12,B,BaTi,4,O,6,C,BaTi,2,O,4,D,BaTiO,3,解析：,由一個(gè)晶胞想像出在整個(gè)晶體中，每個(gè)原子為幾個(gè)晶胞共用是解題的關(guān)鍵。仔細(xì)觀察鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)示意圖可知：,Ba,在立方體的中心，完全屬于該晶胞；,Ti,處于立體的,8,個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè),Ti,為與之相連的,8,個(gè)立方體所共用，即只有,1/8,屬于該晶胞；,O,處于立方體的,12,條棱的中點(diǎn)，每條棱為四個(gè)立方體共用，故每個(gè),O,只有,1/4,屬于該晶胞。即晶體中,N,(Ba),N,(Ti),N,(O,),1,(8,×,1/8),(12,×,1/4),1,1,3,。,答案：,D,(2011·,青島高二質(zhì)檢,),關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是,(,),A,破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體,B,缺角的氯化鈉晶體在飽和,NaCl,溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊,C,圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的體現(xiàn)了晶體的自范性,D,由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性,晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一適宜條件一般指的是自動(dòng)結(jié)晶析出的條件，,A,選項(xiàng)所述過程不可能實(shí)現(xiàn)；,C,選項(xiàng)中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；,D,項(xiàng)中玻璃是非晶體。,答案：,B,晶體的基本性質(zhì),(1),自范性,指晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。,(2),均一性,指晶體的化學(xué)組成、密度等性質(zhì)在晶體中各部分都是相同的。,(3),各向異性,同一晶格構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。,(4),對稱性,晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。,這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上做有規(guī)律的重復(fù)，就是對稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點(diǎn)重復(fù)規(guī)律的體現(xiàn)。,(5),最小內(nèi)能,在相同的熱力學(xué)條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。,(6),穩(wěn)定性,晶體由于有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。,1,水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到,165 K,時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述中正確的是,(,),A,水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小,B,水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹,C,玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài),D,玻璃態(tài)水能使,X­,射線產(chǎn)生衍射,解析：,玻璃態(tài)水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，故玻璃態(tài)水不是晶體，不能使,X­,射線產(chǎn)生衍射；因密度與普通水相同，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時(shí)體積不變。,答案：,C,(2011·,湖南師大附中模擬,),元素,X,的某價(jià)態(tài)離子,X,n,中所有電子正好充滿,K,、,L,、,M,三個(gè)電子層，它與,N,3,形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。,(1),該晶體的陽離子與陰離子個(gè)數(shù)比為,_,。,(2),該晶體中,X,n,離子中,n,_,。,(3)X,元素的原子序數(shù)是,_,。,(4),晶體中每個(gè),N,3,被,_,個(gè)等距離的,X,n,離子包圍。,答案：,(1)3,1,(2)1,(3)29,(4)6,(2),對于獨(dú)立原子構(gòu)成的分子則不能用均攤法。由金屬原子,M,和非金屬原子,N,構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示，頂角和面上的原子是,M,原子，棱中心和體心的原子是,N,原子，由于,M,、,N,原子并不存在共用關(guān)系，所以由氣態(tài)團(tuán)簇分子結(jié)構(gòu)圖可知，其分子式可由示意圖查原子個(gè)數(shù)來確定，,M,原子共,14,個(gè)，,N,原子,13,個(gè)，即分子式,M,14,N,13,。,(3),晶體的晶胞不一定只是一個(gè)小立方體。例如食鹽晶體的晶胞是由,8,個(gè)小立方體構(gòu)成的大立方體。,2,有四種晶體，其粒子排列方式如下圖所示，其中化學(xué)式不是,AB,的是,(,),答案：,C,1,下列關(guān)于晶體的敘述不正確的是,(,),A,晶體有自范性,B,晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列高度有序,C,晶體的某些物理性質(zhì)常會(huì)表現(xiàn)出各向異性,D,粉末狀固體一定不是晶體,解析：,故,A,、,B,、,C,正確，當(dāng)晶體晶粒小時(shí)，即為粉末狀，故,D,項(xiàng)不對。,答案：,D,2,下列物質(zhì)中屬于晶體的是,(,),A,瑪瑙,B,玻璃,C,陶瓷,D,膽礬,解析：,玻璃屬玻璃態(tài)物質(zhì)，介于晶體和非晶體之間；瑪瑙、陶瓷屬于非晶體，膽礬是一種晶體，化學(xué)式為,CuSO,4,·5H,2,O,。,答案：,D,3.,納米材料的表面粒子數(shù)占粒子總數(shù)的比例很大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某硼鎂化合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示,(,六個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi),),，則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的百分比為,(,),A,22% B,70%,C,66.7% D,33.3%,答案：,B,4.,氯化銫晶體具有立方體結(jié)構(gòu)，如圖所示，立方體中的圓圈是,Cs,或,Cl,所處位置，在該晶體中，每個(gè),Cs,周圍與它最接近的且距離相等的,Cs,的個(gè)數(shù)共有,(,),A,6,個(gè),B,8,個(gè),C,12,個(gè),D,16,個(gè),解析：,根據(jù)氯化銫的晶體結(jié)構(gòu)可以看出每個(gè),Cs,的正上、正下、左、右、前、后各有一個(gè),Cs,與之等距離且最近，故每個(gè),Cs,周圍與它最接近的且距離相等的,Cs,共有,6,個(gè)。,答案：,A,5,如下圖所示的甲、乙、丙三種晶體：,試推斷甲晶體的化學(xué)式,(X,為陽離子,),為,_,，乙晶體中,A,、,B,、,C,三種微粒的個(gè)數(shù)比是,_,，丙晶體中每個(gè),D,周圍結(jié)合,E,的個(gè)數(shù)是,_,個(gè)。,答案：,X,2,Y,1,31,8,6.,如圖所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物,鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。,(1),在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)鈦離子周圍與它最接近且距離相等的氧原子、鈣離子，各有,_,、,_,。,(2),該晶體結(jié)構(gòu)中，元素氧、鈦、鈣的離子個(gè)數(shù)比是,_,，該物質(zhì)的化學(xué)式可表示為,_,。,(3),若鈣、鈦、氧三元素的相對質(zhì)量分別為,a,、,b,、,c,，晶體結(jié)構(gòu)圖中正方體邊長,(,鈦原子之間的距離,),為,d,nm(1 nm,10,9,m),，則該晶體的密度為,_g/cm,3,。,解析：,(1),以鈦離子為頂點(diǎn)，應(yīng)有,8,個(gè)立方晶胞緊靠在一起，這樣鈦原子成為空間角坐標(biāo)系的中心原點(diǎn)，它的三維方向上前后左右上下最近且相鄰各有一個(gè)氧原子共,6,個(gè)，它周圍的,8,個(gè)立方晶胞內(nèi)各含一個(gè)鈣離子。,