高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì) 第1節(jié) 認(rèn)識(shí)晶體 第1課時(shí)課件 魯科版選修3

第1課時(shí)晶體的特性和晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型第3章第1節(jié)認(rèn)識(shí)晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.熟知晶體的概念、晶體的類型和晶體的分類依據(jù)。2.知道晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.晶體與非晶體晶體與非晶體(1)晶體：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律做_ 構(gòu)成的固體物質(zhì)。如金剛石、食鹽、干冰等。(2)非晶體：內(nèi)部原子或分子的排列呈 的分布狀態(tài)的固體物質(zhì)。如橡膠、玻璃、松香等。一、晶體的特性周期性重復(fù)排列雜亂無(wú)章2.晶體的特性：晶體的特性：(1)自范性：晶體在適宜條件下可以自發(fā)地呈現(xiàn) 、 多面體外形的性質(zhì)。(2)各向異性：是指在不同的方向上表現(xiàn)出 的物理性質(zhì)，如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。(3)對(duì)稱性：晶體具有特定的對(duì)稱性，如規(guī)則的食鹽晶體具有立方體外形，它既有 性，也有 性。(4)晶體具有 的熔、沸點(diǎn)。封閉的規(guī)則的不同軸對(duì)稱面對(duì)稱固定3.常見(jiàn)的四種晶體類型常見(jiàn)的四種晶體類型晶體類型構(gòu)成微粒種類微粒間的相互作用實(shí)例離子晶體_NaCl金屬晶體_Cu原子晶體_金剛石分子晶體_干冰陰、陽(yáng)離子金屬原子原子分子離子鍵金屬鍵共價(jià)鍵分子間作用力(1)晶體與非晶體的區(qū)別歸納總結(jié)歸納總結(jié) 外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔、沸點(diǎn)晶體具有規(guī)則幾何外形微粒在三維空間呈周期性有序排列有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則幾何外形微粒排列相對(duì)無(wú)序無(wú)各向同性不固定本質(zhì)區(qū)別微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列(2)晶體與非晶體的區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)(3)判斷晶體類型的方法之一：根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)微粒的種類及微粒間的相互作用。例例1不能夠支持石墨是晶體這一事實(shí)的選項(xiàng)是 A.石墨和金剛石是同素異形體B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列C.石墨的熔點(diǎn)為3 625 D.在石墨的X射線衍射圖譜上有明銳的譜線解析解析原子在三維空間里呈有序排列、有自范性、有固定的熔點(diǎn)、物理性質(zhì)上體現(xiàn)各向異性、X射線衍射圖譜上有分明的斑點(diǎn)或明銳的譜線等特征，都是晶體在各個(gè)方面有別于非晶體的體現(xiàn)，故B、C、D能夠支持石墨是晶體這一事實(shí)。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無(wú)聯(lián)系，如無(wú)定形碳也是金剛石、石墨的同素異形體，卻屬于非晶體。答案解析例例2下列敘述中正確的是 A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B.具有特定對(duì)稱性的固體一定是晶體C.具有各向異性的固體一定是晶體D.依據(jù)構(gòu)成粒子的堆積方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶 體、原子晶體答案解析解析解析晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對(duì)稱性是其內(nèi)部粒子規(guī)律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固體也具有規(guī)則幾何外形和高度對(duì)稱性，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；具有各向異性的固體一定是晶體，C項(xiàng)正確；晶體劃分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體是依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒的種類和微粒間相互作用的不同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。晶體具有規(guī)則的幾何外形，但具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體。非晶體也可以打磨成規(guī)則的幾何外形，但仍不是晶體。易錯(cuò)警示1.晶體結(jié)構(gòu)的密堆積的原理晶體結(jié)構(gòu)的密堆積的原理金屬原子、離子或分子在沒(méi)有其他因素(如氫鍵)影響時(shí)，在空間的排列大都服從緊密堆積原理。這是因?yàn)榻饘冁I、離子鍵和分子間作用力均沒(méi)有，因此都趨向于使原子、離子或分子吸引盡可能多的其他原子、離子或分子分布于周圍，并以密堆積的方式 體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。二、晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型方向性降低2.等徑圓球的密堆積等徑圓球的密堆積(金屬晶體金屬晶體) (1) 單列緊密堆積方式：等徑圓球在一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種，即所有的圓球都在一條直線上排列，如圖所示： (2) 同層緊密堆積方式：等徑圓球在一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種，即只有當(dāng)每個(gè)等徑圓球與周圍六個(gè)圓球相接觸時(shí)才能做到最緊密堆積，這樣形成的層稱為 。晶體中一個(gè)原子周圍距離相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)。非密置層的配位數(shù)是 ，密置層的配位數(shù)是 。密置層放置的平面利用率比非密置層放置的要 。密置層46高(3)多層緊密堆積的方式觀察分析圖，并結(jié)合教材內(nèi)容回答下列問(wèn)題：圖1所示密置層排列方式為“ABAB”，這種堆積方式稱為 ，其堆積特點(diǎn)是B的上層與B的下層兩層中的球的 ，其配位數(shù)為 。圖2所示密置層排列方式為“ABCABC”，這種堆積方式稱為_(kāi) ，其堆積特點(diǎn)是A、B、C三層球的 ，其配位數(shù)為 。A3型最密堆積球心相對(duì)應(yīng)12A1型最密堆積球心位置均不同123.非等徑圓球的密堆積非等徑圓球的密堆積(離子晶體離子晶體)(1)由于陰、陽(yáng)離子的半徑不同，因此離子晶體為 的密堆積，可以將這種堆積方式看成是大球先按一定的方式做 的密堆積，小球再填充在大球所形成的 中。(2)在一些離子晶體中，陰離子半徑較大，應(yīng)先將陰離子看成是_進(jìn)行密堆積，而陽(yáng)離子有序地填在陰離子所形成的空隙中。例如，NaCl晶體中的Cl按 方式進(jìn)行最密堆積，Na填在Cl所形成的空隙中；ZnS晶體中S2按 方式進(jìn)行最密堆積，Zn2填入S2所形成的空隙中。不等徑圓球等徑圓球空隙等徑圓球A1型A1型歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)只有晶體微粒間的作用力不具有方向性和飽和性才遵循緊密堆積原理。金屬晶體采用等徑圓球的密堆積，是因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性和飽和性。離子晶體采用不等徑圓球的密堆積，是因?yàn)殡x子鍵無(wú)方向性和飽和性。不含氫鍵的分子晶體盡可能采用緊密堆積方式，因?yàn)榉兜氯A力沒(méi)有方向性和飽和性。分子晶體中分子的堆積與分子的形狀有關(guān)，如干冰中CO2分子呈直線形，CO2晶體在空間是按A1型最密堆積方式形成晶體的。若分子間靠氫鍵形成晶體，則不采取密堆積結(jié)構(gòu)，因?yàn)闅滏I有方向性，一個(gè)分子周圍其他分子的數(shù)目和堆積方向是一定的。如苯甲酸晶體、冰等。原子晶體中微粒堆積不服從緊密堆積原理。原子晶體中微粒間以共價(jià)鍵相結(jié)合，由于共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，就決定了一個(gè)原子周圍的其他原子的數(shù)目不僅是很有限的，而且堆積方向也是一定的。(2)A1型和A3型最密堆積的方式不同，但都是同一層上每個(gè)球與同層中周圍6個(gè)球相接觸，同時(shí)又與上下兩層中各3個(gè)球相接觸，所以它們的配位數(shù)都為12。例例3如圖為金屬鎘的堆積方式，下列說(shuō)法正確的是 A.此堆積方式屬于非最密堆積B.此堆積方式為A1型最密堆積C.配位數(shù)為8D.鎘的堆積方式與銅的堆積方式不同答案解析解析解析據(jù)圖可看出，鎘的堆積方式為“ABAB”，為A3型，而銅的堆積方式為A1型，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；A3型最密堆積的配位數(shù)為12，即中間一層有6個(gè)，上下兩層各有3個(gè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。晶體的A1型和A3型最密堆積中，晶體微粒的配位數(shù)都是12。方法規(guī)律例例4下列敘述中不正確的是 A.氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)為非等徑圓球密堆積B.晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定C.因?yàn)楣矁r(jià)鍵有飽和性和方向性，所以原子晶體不遵循緊密堆積原則D.金屬銅和鎂均以“ABAB”方式堆積答案解析解析解析在NaCl晶體中，半徑較大的Cl按A1型方式進(jìn)行最密堆積，Na填在Cl所形成的空隙中，因此NaCl晶體結(jié)構(gòu)為非等徑圓球密堆積，A項(xiàng)正確；采用密堆積的方式可以降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；密堆積原理適用于沒(méi)有方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力相互作用形成的金屬晶體、離子晶體和分子晶體，而不適用于具有方向性和飽和性的共價(jià)鍵所形成的原子晶體以及存在氫鍵的分子晶體，C項(xiàng)正確；金屬銅采用“ABCABC”方式堆積，金屬鎂采用“ABAB”方式堆積，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。金屬晶體、離子晶體和無(wú)氫鍵的分子晶體中都存在A1型緊密堆積模型的晶體。原子晶體不遵循緊密堆積原則；分子晶體是否密堆積與分子間作用力是否具有飽和性與方向性有關(guān)，與分子內(nèi)共價(jià)鍵的特征(方向性與飽和性)無(wú)關(guān)。規(guī)律總結(jié)學(xué)習(xí)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)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(wú)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(wú)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12345答案解析解析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。62.區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是 A.測(cè)定熔、沸點(diǎn)的高低B.對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射C.看是否有規(guī)則的幾何外形D.比較硬度答案解析123456解析解析晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間里是否有序排列，利用X射線衍射可測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確；晶體具有固定的熔、沸點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)，二者的區(qū)別與熔、沸點(diǎn)的高低無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)法從硬度上區(qū)分晶體和非晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。1234563.如圖為一塊密度、厚度均勻的矩形樣品，長(zhǎng)為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對(duì)稱軸測(cè)其電阻均為R，則這塊樣品一定是 A.金屬 B.半導(dǎo)體C.非晶體 D.晶體解析解析由于AB2CD，而AB、CD間的電阻卻相等，說(shuō)明樣品橫向(AB)與縱向(CD)的導(dǎo)電性不同，具有各向異性，而晶體的特征之一是各向異性，非晶體則具有各向同性，故該樣品為晶體。答案解析1234564.金屬晶體、離子晶體和分子晶體(不含氫鍵的)采取密堆積方式的原因是 A.構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球B.金屬鍵、離子鍵、分子間作用力均無(wú)飽和性和方向性C.三種晶體的構(gòu)成微粒相同D.三種晶體的構(gòu)成微粒多少及相互作用力相同答案解析12345解析解析金屬晶體、離子晶體、分子晶體(不含氫鍵的)采取密堆積方式的原因是金屬鍵、離子鍵、分子間作用力(除氫鍵外)均無(wú)方向性和飽和性，趨向使原子、離子或分子吸引盡可能多的其他原子、離子或分子分布于周圍并以密堆積方式降低體系的能量，使分子變得比較穩(wěn)定。65.關(guān)于右圖敘述不正確的是 A.該種堆積方式為A3型最密堆積B.該種堆積方式為A1型最密堆積C.該種堆積方式可用符號(hào)“ABCABC”表示D.金屬Cu就屬于此種最密堆積12345答案解析解析解析從垂直方向看三層球心均不在一條直線上，故為A1型最密堆積，可以用“ABCABC”表示。66.非晶硅光電薄膜產(chǎn)業(yè)的研發(fā)成長(zhǎng)，在轉(zhuǎn)換效率上，已逐漸接近于多晶硅太陽(yáng)能電池，發(fā)電成本僅為多晶硅的三分之一。預(yù)計(jì)非晶硅光電薄膜產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速率，將比多晶硅太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)更為快速，非晶硅薄膜技術(shù)將成為今后太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)主流。試探究下列問(wèn)題：(1)右圖中a、b是兩種硅的部分結(jié)構(gòu)，請(qǐng)指出哪種是晶體硅，哪種是非晶硅？a：_；b：_。123456非晶硅 晶體硅解析解析從粒子在微觀空間里是否有有序性和自范性角度觀察。答案解析(2)有關(guān)晶體常識(shí)的相關(guān)說(shuō)法中正確的是_(填字母)。A.玻璃是非晶體B.固體粉末都是非晶體C.晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)具有有序性的特征，有固定的熔、沸點(diǎn)和各向異性D.區(qū)別晶體和非晶體最有效的方法是通過(guò)X射線衍射實(shí)驗(yàn)12345答案解析6ACD解析解析A項(xiàng)，玻璃是一種無(wú)固定熔、沸點(diǎn)的非晶體；B項(xiàng)，許多固體粉末不能用肉眼觀察到晶體外形，但可通過(guò)光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡看到規(guī)則的幾何外形，所以固體粉末也可能是晶體。