高中化学选择性必修《物质的聚集状态与物质的性质》

7.缺角的NaCl晶体在饱和溶液中会慢慢变为完美的立方 进行讲解和理解
体晶体体现了晶体的自范性
导 电 性 差
导电性强
1.铁、冰、玻璃是晶体
概念辨析
2.晶体有规则的几何外形，非晶体没有规则的几何外形
3.粉末状的固体都是非晶体
4.晶体与非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间内
呈现周期性的有序排列
5.X-射线衍射实验区分晶体和非晶体最科学的方法
确定物质分子式
例1：图1为高温超导领域的一种化合物--钙钛矿晶体结构，该结 构是具有代表性的最小重复单元。该晶体的化学式______
Ca
Ti
O
图1
图2
例2：如图2是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元：镁原子 间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个
硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为______
干冰晶胞
03.
晶体的分类
根据晶体构成微粒和微粒间相互作用不同分为四种类型：
晶体类型 金属晶体
微粒种类 金属阳离子 和自由电子
微粒间 相互作用 金属键
离子晶体 分子晶体 共价晶体
阴阳离子 分子
原子
离子键
分子间 作用力
共价键
金属单质 盐、碱等 非金属单质 金刚石 及氧化物 晶体硅等
晶体基本组成的考查
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体晶体体现了晶体的自范性
1.铁、冰、玻璃是晶体
概念辨析
2.晶体有规则的几何外形，非晶体没有规则的几何外形
3.粉末状的固体都是非晶体
4.晶体与非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间内
呈现周期性的有序排列
5.X-射线衍射实验区分晶体和非晶体最科学的方法
6.晶体在不同方向上表现出不同的物理性质
晶体的各向异性： 依据石墨的导电性
(2)将球扩展到两层有几种方式，认真观察两层球形成的空隙种类。
(3)扩展到三层，有几种排列方式，并寻找重复性排列的规律。
配位数= 6
a
配位数= 4（a）非密置层
b
（b）密置层
非密堆积
密置堆积
1. 等径圆球的密堆积 各层均为密置层
A3型最密堆积：
A
12
B
63 54
A
B
A
A1型最密堆积：
1
3
A
5
C B
实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm，则
此晶胞中微粒的空间占有率为_________ (NA表示阿伏伽德罗常数的值）
巩固练习如图所示，冰块熔化过程中温度随时间变化图像。
(1)分析图像可知：冰块熔化过程持续
min，此过程需
（吸热∕放热）,温度
（选填“升高/不变/降低）。
(2)由以上分析可知，冰是
（选填“晶体”或“非晶
体”）。 区分晶体与非晶体的重要依据是__________________
02.
晶胞概念理解
1、晶胞是晶体的最小结构重复单元。 晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同的平行六面体
由物理性质确定晶体的类型
反思总结：1.晶体的导电性？2.晶体熔沸点高低比较方法？
04.
晶胞参数、微粒间距离、半径之间的关系
假设下列晶胞参数a,求球半径r与a的关系式(均为等径球) （温馨提示：注意相切球所在位置）
a=____r
=__a
C
B
A a=____r
a=___r
=__a
总结：晶胞参数、微粒间距离之间的关系
正三角形纵棱:晶体中原子被6个共用，各环分享1/6
正三角形底面棱:晶体中原子被4个共用，各环分享1/4
例：某晶体的一部分如上图，晶体中A、B、C三种粒子之比是 。
思维建模 晶胞(结构单元)中含有微粒数目计算——均摊法
(1)顶点： 内角度数/720 (2)棱上: 侧棱为顶点的2倍，底面棱为1/4 (3)面上: 1/2 (4)体内: 1
Li,Na,K, Ba,W,Fe
面心立方最 密堆积
Ca,Cu,Au,Al Pd,Pt,Ag
六方最密 堆积
Mg,Zn,Ti
配位数
6
晶胞中的微粒数
1
8
12
12
2
4
2
紧密堆积能够降低体系能量，因此微粒堆积时大多数是按照 紧密堆积形式堆积的。
简单立方堆积
体心立方密 堆积
面心立方最 六方最密堆积 密堆积
哪个是NaCl 晶胞？
以金属晶体为例： =__a =__a
=__a
=__a
晶胞密度的计算
MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴 离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍
射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm， 则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型 结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则 r(Mn2+)为________nm。
⑦金属的导电性随温度升高而降低，离子晶体的导电性随温度升高而增强。
2.在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构，其原因是
A.共价键具有饱和性 B.共价键具有方向性
C.二氧化硅是化合物 D.二氧化硅是由非金属原子构成的
晶体堆积
3.判断：①固态导电的一定是金属晶体 ②固态不导电，熔融态导电的一定是离子晶体
ZnS晶胞
Zn2+的配位数___ S2-的配位数____ 如何分析？
CaF2晶胞
Ca2+的配位数___ F-的配位数___
0
总结与面心立方最密堆积有关的晶胞的推演
填充部分正 四面体空隙
填充正八 面体空隙
金刚石(冰)晶胞
填充部分正 四面体空隙
填充全部正 四面体空隙
NaCl的晶胞图
ZnS晶胞图
CaF2的晶胞图
晶体物理性质的比 较，以及原因解释
4.下列物质的熔沸点高低顺序不正确的有______
A.二氧化硅>硅>二氧化碳
B.HI>HBr>HCl>HF
C.LiCl>NaCl>KCl
D.钾>钠>锂 E.MgO>H2O>O2
5.BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似，由此可推测BeCl2
为什么大的是晶胞呢？
不能重合！ 能重合！
晶胞的前后面相同,左右面相同,上下面相同
对常见几种晶胞的认识 观察下列晶胞，它们之间的联系？
堆积方式？配位数？
Cl-的配位数___ Cs+的配位数___ Cl-周围与它最 近的Cl-有__个
堆积方式？配位数？
对常见几种晶胞的认识 观察下列晶胞，它们之间的联系？
2、晶胞必须符合两个条件： 一是代表晶体的化学组成； 二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素
—— 对称轴，对称面和对称中心
划分晶胞要遵循2个原则： 一是尽可能反映晶体内结构的对称性； 二是尽可能小。
晶胞概念理解
3. 晶胞按其周期性在三维空间重复排列（无隙并置堆砌）成晶体 整个晶体就是由晶胞 周期性的在三维空间 并置堆砌而成的。
2、非等径圆球的密堆积 原子晶体的堆积结构 不服从紧密堆积方式
共价键具有饱和性和方向性，因 此就决定了一个原子周围的其他原 子的数目不仅是有限的，而且堆积 方向是一定的，所以微粒不服从紧 密堆积原理。
02.
金属晶体(等径圆球)中微粒的堆积方式
典型结构型式 简单立方堆积
常见金属
Po
结构示意图
体心立方密 堆积
堆积方式？ 配位数？
干冰晶胞
每个CO2分子周 围等距离且紧 邻的CO2分子有 _____
Cl- Na+
NaCl晶胞
每个Na+周围吸引___Cl-, 每个Cl-周围吸引__个Na+, 每个Na+周围等距离且紧 邻的Na+有__个
对常见几种晶胞的认识 观察下列晶胞，它们之间的联系？
碳原子都处于 什么位置？每 个碳周围紧邻 的碳有___个
不规则
正六边形顶点:石墨中的每个C被3个共用，各环分享1/3 正六棱柱顶点:晶体中原子被6个共用，各环分享1/6 正六棱柱纵棱:晶体中原子被3个共用，各环分享1/3 正六棱柱底面棱:晶体中原子被4个共用，各环分享1/4
晶胞微粒个数计算 均摊法
不规则
A
BC
正三角形顶点:每个原子被12个共用，各环分享1/12
NaCl：Cl－先以A1型紧密堆积，Na＋再填充到空隙中。
2、非等径圆球的密堆积 分子晶体的紧密堆积结构
由于范德华力没有方向性和饱和性，因此 分子间尽可能采取紧密排列方式，但分子 的排列方式与分子的形状有关。 如：CO2作为直线型分子的二氧化碳在空 间是以A1型最密堆积方式形成晶体的。
而冰中水分子的堆积受到氢键的影响
A
C
B
A
1. 等径圆球的密堆积
金属晶体的结构形式可归结为等径圆球的密堆积。 （1）每一层都是最紧密堆积，也就是每个等径球与周围相接触。而层 与层之间的堆积时有多种方式：一种是“…ABAB…”重复方式，叫 A3型的最密堆积，例如：金属镁的晶体属于A3型最密堆积。 （2）一种是“…ABCABC…” 重复方式，叫 A1型的最密堆积。 例如：金属铜的晶体属于 A1型最密堆积。
1.下列说法正确的是_____________
（微粒、微粒结合方式）
①由原子形成的晶体一定是原子晶体
②酸性氧化物都是分子晶体
③SO2与SiO2的化学键类型相同，晶体类型相同 ④含有离子的晶体一定是离子晶体
晶体物理性质的比 较，以及原因解释
⑤O2的沸点高于N2,是因为氧氧键的键能大于但氮氮键键能 ⑥原子晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体低
0
01
01.
1.铁、冰、玻璃是晶体
概念辨析
2.晶体有规则的几何外形，非晶体没有规则的几何外形
3.粉末状的固体都是非晶体
4.晶体与非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间内
呈现周期性的有序排列
5.X-射线衍射实验区分晶体和非晶体最科学的方法
6.晶体在不同方向上表现出不同的物理性质
7.缺角的NaCl晶体在饱和溶液中会慢慢变为完美的立方
1.认识晶体 ①晶体与非晶体
②晶胞
考点：①晶体与非晶体的结构特征 晶体与非晶体的区分方法
②晶胞的判断 晶胞中微粒个数的计算方法 由晶胞确定物质化学式
①金属晶体
2.典型的晶体结构 ②离子晶体
③共价晶体 ④分子晶体
3.几种其他聚集状态的物质
考点：①晶体类型的判断（微粒结合 方式——化学键） ②晶体性质的判断（熔沸点、硬度等） ③晶胞配位数、晶胞中微粒的空间构 型 ④晶体计算（空间坐标、晶体密度、 晶胞参数等）
确定物质分子式
拓展练习最近，科学家发现了一种由
钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。 如图所示，其顶角和面心的原子是钛 原子，棱的中心和体心的原子是碳原 子，则它的化学式是____
02
01.
交流讨论 盒中的乒乓球怎样排列才能使装入的乒乓球数目最多？
(1) 先排成列，后排成一层，观察每个周围最多排几个，有几个空隙。
晶胞密度的计算
晶体密度相关的思维模型
细节问题:单位换算
晶胞微粒的空间位置
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可 以表示晶胞中各原子 的位置，称作原子 分数坐标，例如图1中原子1的坐标为( )，则原子2和3的坐标分别为__________、 __________。
晶胞中微粒的占有率计算
1.金属铁单质晶胞分别如图所示。体心立方晶 胞中原子的空间利用率为_______（用含π 的 代数式表示）。 2.MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离 子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射
并置堆砌： 指平行六面体之间没有任何空隙，同时相邻的8个平行六面体均能公 用顶点。
晶胞概念理解
下列属于晶胞的是_____
A
B
C
D
晶胞在三维空间无隙 并置堆砌成晶体
E
F
晶胞微粒个数计算 均摊法
11
2 31
84 42 51
73 62
体心：1
面上：1/2
棱上：1/4
顶点：1/8
晶胞微粒个数计算 均摊法
6.晶体在不同方向上表现出不同的物理性质
晶体的各向异性： 依据石墨的导电性
7.缺角的NaCl晶体在饱和溶液中会慢慢变为完美的立方 进行讲解和理解
体晶体体现了晶体的自范性
晶体的自范性：可以依据探究性实验帮助学生理解
反思总结 1.晶体与非晶体的本质区别 是否具 2.晶体与非晶体的性质特征 有固定 3.晶体与非晶体的区分方法 熔沸点
A.熔融态不导电 B.熔点比BeBr2高 C.不与NaOH溶液反应
4.CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于
_____晶体。NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠相似，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为
69pm和78pm，则熔点：NiO_____FeO,NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为______、______
1. 等径圆球的密堆积 配位数:在密堆积中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目
配位数均为 12 ， 同层 6， 上下层各 3 ；空间利用率相等
2、非等径圆球的密堆积 离子晶体的密堆积结构
阴阳离子的半径不相同，将不同半径的圆球的堆积看 成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积，小球再 填充在大球所形成的空隙中。