第三章第1节认识晶体教学案

第1节认识晶体（整节）
1.了解晶体的重要特征。

2.通过等径圆球与非等径圆球的堆积模型认识晶体中微粒排列的周期性规律。

3.了解晶胞的概念，以及晶胞与晶体的关系，会用“切割法”确定晶胞中的粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。

课前自主学习
一、晶体的概念与特性
1．晶体的概念
内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做___________重复排列构成的固体物质。

2．晶体的特性
思考感悟1
(1)晶体为什么有自范性？
(2)晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？
二、晶体结构的堆积模型
1．等径圆球的密堆积
2.非等径圆球的密堆积
思考感悟2
为什么在金属晶体、离子晶体、分子晶体中各微粒尽量采取紧密堆积的排列方式？
.(1)晶胞是否全是平行六面体？
(2)由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？
要点一 晶体堆积方式
1．面心立方最密堆积(A1型)
将第一密置层记作A ，第二层记作B ，B 层的球心对准A 层中相邻三个球所围成的空隙的中心；第三层记作C ，C 层上的小球的球心正好落在A 层球所形成的另一类空隙的中心，以后各层分别重复A ，B ，C 等，这种排列方式三层为一周期，记作…ABCABC …，如图。

由于在这种排列中可以画出面心立方晶胞，故称这种堆积方式为面心立方最密堆积。

2．六方最密堆积(A3型)
将密置层按…ABAB…方式做最密堆积，这时重复周期为两层，如图。

由于在这种排列方式中可画出密排六方晶胞，故称此排列为六方最密堆积。

由以上堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6个球相接触，同时又与上下两层中各3个球相接触，故每个球与周围12个球相接触，所以它们的配位数是12。

上述两种堆积方式的堆积密度(原子的空间利用率)最大。

要点二 晶胞中粒子数目的计算——均摊法
如某个粒子为n 个晶胞所共有，则该粒子有1
n 属于这个晶胞。

1．长方体晶胞中不同位置的粒子数的计算
2．非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占该粒子的1/3。

3．对于独立原子构成的分子则不能用均摊法。

由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面上的原子是M 原子，棱中心和体心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关系，所以由气态团簇分子结构图可知，其分子式可由示意图查原子个数来确定，M原子共14个，N原子13个，即分子式M14N13。

特别提醒：
(1)晶胞中粒子个数的计算，其重要问题是正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。

(2)晶体的晶胞不一定只是一个小立方体。

例如食盐晶体的晶胞是由8个小立方体构成的大立方体。

自主体验
1．普通玻璃和水晶的根本区别在于()
A．外形不一样
B．普通玻璃的基本构成微粒无规律性地排列，水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
2.下列有关晶胞的叙述，正确的是()
A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元
B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C．晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞
D．已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成
3.下列叙述，不正确的是()
A．氯化钠的晶体结构为非等径圆球密堆积
B．晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
C．因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原则
D．金属铜和镁均以ABAB方式堆积
4.金属晶体、离子晶体和分子晶体采取密堆积方式的原因是()
A．构成晶体的微粒均可视为圆球
B．金属键、离子键、分子间作用力均无饱和性和方向性
C．三种晶体的构成微粒相同
D．三种晶体的构成微粒多少及相互作用力相同
5.元素X的某价态离子X n＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。

(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为______。

(2)该晶体中X n＋中n＝________。

(3)X元素的原子序数是________。

(4)晶体中每个N3－被________个等距离的X n＋包围。

6.现在甲、乙、丙三种晶体的晶胞
(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。

7.NaCl晶胞结构如图所示，结合所学知识，回答下列问题：
Ⅰ.如果忽略Na＋的存在，Cl－的堆积方式是________________________________________________________________________。

Ⅱ.随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测定的精度也越来越高。

现有一种简单可行的测定方法，具体步骤为：①将NaCl固体研细、干燥后，准确称取m g NaCl固体并转移到定容仪器A中。

②用滴定管向A仪器中加苯，不断振荡，继续加苯到A 仪器的刻度，计算出NaCl固体的体积为V cm3。

(1)步骤①中仪器A最好使用________(填编号)。

A．量筒B．烧杯
C．容量瓶D．试管
(2)步骤②中能否用水代替苯________，理由是_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

(3)已知NaCl 晶体中，靠得最近的Na＋、Cl－间的距离为a cm(如图)，则用上述方法测得的阿伏加德罗常数N A的表达式为________________________________________________________________________。

答案解析
课前自主学习
一、晶体的概念与特性
1.周期性
2.自范性物理性质
思考感悟1
【提示】(1)晶体有自范性的本质原因是：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。

(2)固体不一定是晶体，如玻璃、橡胶等都是玻璃体，不属于晶体。

3.阴、阳离子金属阳离子和自由电子共价键分子间作用力
二、晶体结构的堆积模型
1.一条直线密置层ABAB ABCABC
2.不等径圆球等径圆球的密堆积空隙方向性饱和性
思考感悟2
【提示】由于在金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，金属键、离子键和分子间作用力均无方向性，因此都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能多的其他原子、离子或分子分布于其周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。

三、晶胞
1.最小重复单元平行六面体形状种类、个数1/n
思考感悟3
【提示】 (1)不一定。

例如有的晶胞呈六棱柱形。

(2)不表示。

只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。

自主体验答案
1.解析：选B 。

普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性重复排列，B 项正确。

2.解析：。

根据定义可知A 项正确；晶胞是晶体中重复出现的最小单元，已知晶胞组成即可确定晶体组成，D 项不正确；不同的晶体中晶胞的形状可能相同但大小不相同，B 项错误；晶胞中的粒子有的和其他晶胞共用，C 项错误。

【答案】 A
3.【解析】 在NaCl 晶体中，半径较大的Cl －按A1型方式进行最密堆积，Na ＋填在Cl －所构成的空隙中，因此NaCl 晶体结构为非等径圆球密堆积，A 选项正确。

密堆积原理适合于没有方向性的金属键、离子键和分子间作用力相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体，而不适合于具有方向性和饱和性的共价键所形成的原子晶体以及氢键所形成的分子晶体，采用密堆积的方式可降低体系的能量，使晶体变得比较稳定，B 和C 两选项都正确。

金属铜采用“…ABCABC …”方式堆积，金属镁采用“…ABAB …”方式堆积，所以D 选项错误。

【答案】 D
4.解析：。

金属键、离子键、分子间作用力均无方向性和饱和性，趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能多的其他原子、离子或分子分布于周围并以密堆积的方式降低体系的能量使分子变得比较稳定。

【答案】 B
5.【解析】(1)X n ＋位于晶胞的棱上，其数目为12×14
＝3个，N 3－
位于晶胞的顶角，其数目为
8×1
8
＝1个，故其个数比为3∶1；
(2)由晶体的化学式X 3N 知X 的所带电荷为1；
(3)因为K 、L 、M 三个电子层充满，故为2、8、18，所以X 的原子序数是29；
(4)N 3－位于晶胞顶角，故其被6个X n ＋
在上、下、左、右、前、后包围。

【答案】 (1)3∶1 (2)1 (3)29 (4)6
【规律方法】 有关晶体空间结构的推断题，要努力发挥三维空间的想象能力。

6. 解析：可通过“切割法”计算：甲中心x 为1，顶点y 为：18×6，所以x ∶y ＝1∶6
8
＝4∶3；
同理可计算出乙、丙中微粒个数及个数之比。

【答案】4∶3 1∶1 4 4
7.
【解析】 Ⅰ.相邻A 、B 、C 三层中，A 、B 、C 三个粒子中心不在同一条垂直线上对应，即三个C 围成的空隙与三个B 围成的空隙不垂直对应，属A1型最密堆积方式。

Ⅱ.(1)准确定容的仪器为容量瓶。

(2)由于NaCl 可溶于水，用水代替苯会造成NaCl 的体积减小。

(3)NaCl 晶胞中含Cl －：12×14＋1＝4，含Na ＋
：8×18＋6×12
＝4，每个晶胞中含NaCl 微粒4
个。

则ρ(NaCl)＝m V ＝4×
58.5N A (2a )
3＝58.5
2a 3N A 。

N A ＝58.5V 2a 3·m。

【答案】 Ⅰ.A 1型最密堆积 Ⅱ.(1)C
(2)不能 NaCl 会溶于水，使体积变小 (3)58.5V 2a 3·m。