高中化学选修三3.1晶体

重点难点探究 重要考向探究
知识点拨 1.晶体与非晶体的比较
分类
结构特性
自范性 性质 (本质区别) 特征 熔点
各向异性 区别 间接方法 方法 科学方法
举例
晶体
非晶体
粒子在三维空间里呈周 期性有序排列
粒子排列相对无序
有(能自发呈现多面体外 没有(不能自发呈
形)
现多面体外形)
固定
不固定
呈现各向异性
不呈现各向异性
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任务二、阅读教材第63~64页“晶胞”,回答下列问题: 1.描述晶体结构的基本单元是什么?其习惯采用的空间结构一般 是何形状? 提示:描述晶体结构的基本单元是晶胞,习惯采用的晶胞都是平 行六面体。
2.什么是“无隙”?什么是“并置”? 提示:所谓“无隙”,是指相邻晶胞之间没有任何间隙;所谓“并置”, 是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。 3.由教材第63~64页图3-7、3-8及相关知识可知,金属铜的一个晶 胞中的原子数是多少?
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3.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构, 该结构是具有代表性的最小重复单元。
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(1)在该物质的晶体中,每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛
离子共有
个。
(2)该晶体中,元素氧、钛、钙的个数比是
。
解析:回答第(1)小题要注意发挥空间想象力,在晶胞的上下、左右、
前后都有完全等同的晶胞。依据一个晶胞我们能观察到3个与钛
������
(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)。
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(2)非长方体(非正方体)晶胞中粒子视具体情况而定。
晶胞类型 顶角贡献 棱上贡献 面上贡献 内部贡献
六方体 正三棱柱
1
1
6
3
1 12
水平14;竖16
1
2

1
1 1
2
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离子最接近且等距离的钛离子,在这3个钛离子相反的位置还有3个
钛离子,所以共有6个钛离子。对于第(2)小题我们可以使用切割法 求得 N(O)∶N(Ti)∶N(Ca)=(12×14)∶(8×18)∶1=3∶1∶1 。 答案:(1)6 (2)3∶1∶1
高 考 考 点易 错 点
抛砖引玉(老师教你如何整理)
看是否有固定的熔点
对固体进行 X-射线衍射实验
NaCl、CO2、SiO2、Na 晶体等
玻璃、橡胶等
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2.晶胞中粒子数目的计算 计算晶胞中粒子数目的常用方法是“均摊法”。“均摊法”是指每 个晶胞平均拥有的粒子数目,例如每个粒子被 n 个晶胞所共用,则该 粒子有1属于这个晶胞。
成功体验1下图是天然水晶球里的玛瑙和水晶,两者的根本区别 在于( )
A.外形不一样,构成两者的原子不同 B.构成玛瑙的粒子无规律性排列,构成水晶的粒子按一定的规律 作周期性重复排列 C.水晶有固定的熔点,而玛瑙无固定熔点 D.水晶可用于能量转换,玛瑙可用于装饰品 解析:晶体和非晶体的本质区别在于内部粒子在微观空间里是否 呈现周期性的有序排列,玛瑙和水晶的成分均为SiO2。 答案:B
答案:4∶3 1∶1 4 4
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探究问题 1.晶体和非晶体的本质区别是什么? 提示:晶体和非晶体的本质区别是有无自范性。 2.晶体有哪些常见性质? 提示:晶体的常见性质有自范性,各向异性,有固定熔点等。
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3.观察下图四个晶胞中处于不同位置的粒子,讨论它们对晶胞的 实际贡献是多少?
晶胞都是平行六面体,如有的晶胞呈六棱柱形
大显身手(请结合你的学习实际进行补充整理)
答案:(1)X2Y (2)1∶3∶1
规律方法点拨晶体化学式的确定流程:观察确认粒子种类→确定 各粒子在晶体中的位置→用均摊法求各粒子数目→求各粒子数目 的最简比→确定化学式。
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成功体验2右图是某晶体的晶胞,其中X粒子位于此晶胞的中心,Y 粒子位于8个顶点,该晶体中X和Y的个数比是( )
1.有规则几何外形的固体不一定是晶体,如玻璃、橡
1.晶体与非 晶体的区 别 2.晶胞中粒 子数目的 计算
胶等 2.晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而 成,所以晶胞是晶体中最小的结构单元,已知晶胞组 成可确定晶体组成 3.自范性是晶体和非晶体的本质区别,X-射线衍射 实验是区分晶体和非晶体最可靠的方法 4.习惯上采用的晶胞是平行六面体,但并非所有的
各向异性、特定的对称性,有固定的熔点。
答案:C
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2.如图是a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法中正确的是(
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)
①a是晶体 ②a是非晶体 ③b是晶体 ④b是非晶体 A.①④ B.②③C.②④ D.①③ 解析:晶体有固定的熔点。由题图分析可知,a一直在吸热,但中间有 一段温度不变,这段对应的温度就代表此晶体的熔点;而b物质温度 一直在升高,没有固定的熔点,因此b为非晶体。 答案:A
答案:B
2.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
列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.形成晶体硅的速度越快越好
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.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,而与各向异性无关
答案:C
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3.下列物质都是固体,其中不是晶体的是( ) ①橡胶 ②水晶 ③冰 ④干冰 ⑤冰醋酸 ⑥石蜡 A.①⑥⑦ B.①②⑦ C.②④⑤⑦ D.①③⑥⑦ 答案:A
第一节 晶体的常识
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学习目标核心素养脉络 1.通过生活实例 了解晶体与非晶 体的本质差异 2.通过实验验证 并掌握晶体的基 本性质 3.掌握晶体与晶 胞的关系 4.掌握晶胞中原 子个数的计算方 法—均摊法
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任务一、阅读教材第60~62页“晶体与非晶体”,回答下列问题: 1.晶体有自范性吗?原子在三维空间里有无规律排列?你能举出 两例吗?非晶体呢? 提示:晶体有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,如I2、 KMnO4;非晶体无自范性,原子排列相对无序,如玻璃、陶瓷等。 2.获得晶体的三条途径是什么? 提示:(1)熔融态物质凝固;(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝 华);(3)溶质从溶液中析出。 3.如何区分晶体和非晶体? 提示:X-射线衍射法。
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(2)非长方体(非正方体)晶胞中粒子视具体情况而定。
晶胞类型 顶角贡献 棱上贡献 面上贡献 内部贡献
六方体 正三棱柱
1
1
6
3
1 12
水平14;竖16
1
2
1
1 1
2
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考向一 晶体与非晶体的区别 【例题1】 下列叙述正确的是( ) A.具有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形 C.具有各向异性的固体一定是晶体 D.一种物质不是晶体就是非晶体 解析:晶体具有规则的几何外形,但具有规则几何外形的固体不 一定是晶体,例如人为加工而成的具有规则几何外形的固体;晶体 与非晶体的根本区别在于内部粒子是否有序排列,晶体所具有的规 则几何外形、各向异性和特定的对称性只是内部结构的外部反映; 具有各向异性的固体一定是晶体,非晶体具有各向同性;晶体和非 晶体都是固体物质,气态或液态物质则不属于这两类。 答案:C
粒子在晶胞中的位置图 提示:①每个顶角被 8 个晶胞共有,所以一个晶胞对其顶角上的 一个粒子只占1份额。
8
②每条棱被 4 个晶胞共有,所以一个晶胞对其棱上的一个粒子 只占1份额。
4
③每个面被 2 个晶胞共有,所以一个晶胞对其面上(不含棱)的一 个粒子只占1份额。
2
④晶胞内的粒子不与其他晶胞分享。
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规律方法点拨(1)晶体与非晶体的最大区别在于固体中的粒子在 三维空间是否呈周期性有序排列;(2)X-射线衍射实验是区分晶体 与非晶体最可靠的科学方法;(3)晶体不一定是纯净物,有些含有杂 质的物质,其粒子仍然是有序排列。
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提示:金属铜的一个晶胞中的原子数是 8×18+6×12=4。
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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粒子无规则性地排列,水晶的基本构成粒
子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
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考向二 晶胞中粒子数目的计算 【例题2】 如图为甲、乙两种晶体的晶胞:
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试写出:
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为
。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是
。
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解析:甲中 X 位于立方体的体心,为 1 个,Y 位于立方体顶点,实 际占有:18×4=12个,X∶Y(个数比)=1∶12=2∶1,所以甲的化学式为 X2Y。 乙中 A 在立方体的顶点,A 占有 8×18=1 个,B 位于面心,B 占有 6×12=3 个,C 位于立方体的体心,C 占有 1 个,由此推出 A∶B∶C(个数比)=1∶ 3∶1。
A.1∶1
B.1∶2 C.1∶4 D.1∶8
解析:X粒子属于晶胞独立拥有,而每个Y粒子则为8个晶胞共用, 所以每个晶胞拥有Y粒子的个数为18×8=1 ,故A项正确。
答案:A
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1.下列性质不能用于鉴别晶体的是( )
A.各向异性
B.有无固定熔点
C.无色透明固体 D.X-射线衍射
解析:鉴别晶体最有效的方法是X-射线衍射,晶体的特性有自范性、
⑦玻璃
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4.现有甲、乙、丙(如图)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
,一个丙晶胞中可以均摊到
个c
粒子,
个d粒子。
解析:据均摊规律:甲中体心的 x 为 1,顶点 y 为18×6,所以 x∶y=1∶ 68=4∶3。同理可算出乙中 a、b 个数比为 1∶1;一个丙晶胞可以均摊 到 8×18+6×12个 c 粒子,12×14+1 个 d 粒子。