高中化学选修三晶胞计算ppt课件
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1
新课标人教版课件系列
《高中化学》
Hale Waihona Puke Baidu选修3
二、晶胞 定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元
三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
2
1、简单立方：又称简立方，自然界中简单立 3 方晶体比较少见．VI A族元素晶体钋 Po在室 温时是简单立方结构．简立方的配位数为 6。 2、体心立方：碱金属 Li、Na、K等是体心立 方结构．体心立方的配位数是 8。 3、面心立方：Cu、Ag、Au 等金属晶体的结 构是面心立方．面心立方的配位数为 12， 这是简单晶体可能具有的最高配位数，面心立 方是自然界最密集的堆积方式之一，称为面心 立方密堆积，简称立方密堆积或立方密积．
4.白磷分子如图所示：则 31 g白磷分子中存 22 在的共价键数目为（
C
）
A． 4 NA C．1.5 NA
B．NA D．0.25 NA
5．某离子化合物的晶胞如右图所示立体结 23 构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。 阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个 顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比 是 （ D ） A、 1 ∶ 8 B、1∶4 C、 1 ∶ 2 D、 1 ∶ 1
晶胞中粒子数的计算方法： 4 晶体结构类习题最常见的题型就是已知 晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习 题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体， 其化学式不一定是表示一个分子中含有多少 个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类 原子的个数，即各类原子的最简个数比。解 答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这 5 些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是 为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中 出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例 呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算 出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。 分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上 的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么， 每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。
【例2】最近发现一种由钛原子和碳原子构成 的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是 。
11
解析：由于本题团簇分子指的是一个 分子的具体结构，并不是晶体中的最 小的一个重复单位，不能采用均摊法 分析，所以只需数出该结构内两种原 子的数目就可以了。答案为：Ti14C13
9. 晶体中最小的重复单元 ——晶胞，①凡处 26
于立方体顶点的微粒，同时为
8
个晶胞
共有；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为
4
个晶胞共有；③凡处于立方体面上的
微粒，同时为 有。
2
个晶胞共有；④凡处于
立方体体心的微粒，同时为
1
个晶胞共
10. 现有甲、乙、丙(如下图》三种晶体的晶 27 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 4 : 3 ，乙中a与b的个数比是 __________ 1 : 1 ，丙晶胞中有_______ 4 个c离子， __________ 4 有____________ 个d离子。
练习一： 石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构（如 图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形 占有C原子数为____ 2 个、占有 的碳碳键数为____ 3 个。 碳原子数目与碳碳化学键数目 2:3 。 之比为_______
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15
学与问（P66）
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18
P67 习题 第三题
6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最 24 小的正六边形占有碳原子数目为（ A ） A、 2 B、3 C、4 D、 6
8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正 25 确的是 （ D） A 单晶一般都有各向异性 B 晶体有固定的熔点 C 所有晶体都有一定的规整外形 D 多晶一般不表现各向异性 多晶指的是多种晶形共存，单晶指只 有一种晶形。 单晶体- 晶体内部的晶格方位完全一 致. 多晶体—许多晶粒组成
7
棱边：1/4
顶点：1/8
面心：1/2
体心：1
晶胞中原子个数的计算
8
1.每个晶胞涉及同类A数目 m个，每个A为n个 9
晶胞共有，则每个晶胞占有A：m×1/n。 2．计算方法
位置 贡献 顶点 1/8 棱边 1/4 面心 1/2 体心 1
【例1】水的状态除了气、液和固态外，还有 10 玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165k时形 成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结 构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻 璃态水的叙述正确的是 ( C ) A.水由液态变为玻璃态，体积缩小 B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C. 玻璃态是水的一种特殊状态 D. 玻璃态水是分子晶体
19
二氧化碳及其晶胞
干冰晶体结构示意
由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。
回分子晶体
20
结束
【课后巩固练习】 21 1.晶体与非晶体的严格判别可采用 ( D ) A. 有否自范性 B.有否各向异性 C.有否固定熔点 D.有否周期性结构 2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排 列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未 能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比 依次为 ( A ) A. 1:3:1 B. 2:3:1 C. 2:2:1 D. 1:3:3
在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点， 6 也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不 含棱），当然，它的体内也可以有原子； 每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶 点上的每个原子只占1/8份额； 每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己 棱上的每个原子只占1/4份额； 每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己 面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额； 晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完 全属于该晶胞。
【例3】钛酸钡的热稳定性好，介电常数高， 12 在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。 钛酸钡晶体的结构示意图为下图，它的化学 式是 （ ） D A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3
解题关键： 13 Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞； Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相 连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞; O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为 四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞; 即晶体中： Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3 易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤 立的如题图所示的结构，就会错选C
新课标人教版课件系列
《高中化学》
Hale Waihona Puke Baidu选修3
二、晶胞 定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元
三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
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1、简单立方：又称简立方，自然界中简单立 3 方晶体比较少见．VI A族元素晶体钋 Po在室 温时是简单立方结构．简立方的配位数为 6。 2、体心立方：碱金属 Li、Na、K等是体心立 方结构．体心立方的配位数是 8。 3、面心立方：Cu、Ag、Au 等金属晶体的结 构是面心立方．面心立方的配位数为 12， 这是简单晶体可能具有的最高配位数，面心立 方是自然界最密集的堆积方式之一，称为面心 立方密堆积，简称立方密堆积或立方密积．
4.白磷分子如图所示：则 31 g白磷分子中存 22 在的共价键数目为（
C
）
A． 4 NA C．1.5 NA
B．NA D．0.25 NA
5．某离子化合物的晶胞如右图所示立体结 23 构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。 阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个 顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比 是 （ D ） A、 1 ∶ 8 B、1∶4 C、 1 ∶ 2 D、 1 ∶ 1
晶胞中粒子数的计算方法： 4 晶体结构类习题最常见的题型就是已知 晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习 题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体， 其化学式不一定是表示一个分子中含有多少 个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类 原子的个数，即各类原子的最简个数比。解 答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这 5 些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是 为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中 出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例 呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算 出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。 分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上 的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么， 每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。
【例2】最近发现一种由钛原子和碳原子构成 的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是 。
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解析：由于本题团簇分子指的是一个 分子的具体结构，并不是晶体中的最 小的一个重复单位，不能采用均摊法 分析，所以只需数出该结构内两种原 子的数目就可以了。答案为：Ti14C13
9. 晶体中最小的重复单元 ——晶胞，①凡处 26
于立方体顶点的微粒，同时为
8
个晶胞
共有；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为
4
个晶胞共有；③凡处于立方体面上的
微粒，同时为 有。
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个晶胞共有；④凡处于
立方体体心的微粒，同时为
1
个晶胞共
10. 现有甲、乙、丙(如下图》三种晶体的晶 27 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 4 : 3 ，乙中a与b的个数比是 __________ 1 : 1 ，丙晶胞中有_______ 4 个c离子， __________ 4 有____________ 个d离子。
练习一： 石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构（如 图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形 占有C原子数为____ 2 个、占有 的碳碳键数为____ 3 个。 碳原子数目与碳碳化学键数目 2:3 。 之比为_______
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学与问（P66）
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P67 习题 第三题
6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最 24 小的正六边形占有碳原子数目为（ A ） A、 2 B、3 C、4 D、 6
8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正 25 确的是 （ D） A 单晶一般都有各向异性 B 晶体有固定的熔点 C 所有晶体都有一定的规整外形 D 多晶一般不表现各向异性 多晶指的是多种晶形共存，单晶指只 有一种晶形。 单晶体- 晶体内部的晶格方位完全一 致. 多晶体—许多晶粒组成
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棱边：1/4
顶点：1/8
面心：1/2
体心：1
晶胞中原子个数的计算
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1.每个晶胞涉及同类A数目 m个，每个A为n个 9
晶胞共有，则每个晶胞占有A：m×1/n。 2．计算方法
位置 贡献 顶点 1/8 棱边 1/4 面心 1/2 体心 1
【例1】水的状态除了气、液和固态外，还有 10 玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165k时形 成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结 构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻 璃态水的叙述正确的是 ( C ) A.水由液态变为玻璃态，体积缩小 B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C. 玻璃态是水的一种特殊状态 D. 玻璃态水是分子晶体
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二氧化碳及其晶胞
干冰晶体结构示意
由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。
回分子晶体
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结束
【课后巩固练习】 21 1.晶体与非晶体的严格判别可采用 ( D ) A. 有否自范性 B.有否各向异性 C.有否固定熔点 D.有否周期性结构 2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排 列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未 能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比 依次为 ( A ) A. 1:3:1 B. 2:3:1 C. 2:2:1 D. 1:3:3
在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点， 6 也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不 含棱），当然，它的体内也可以有原子； 每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶 点上的每个原子只占1/8份额； 每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己 棱上的每个原子只占1/4份额； 每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己 面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额； 晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完 全属于该晶胞。
【例3】钛酸钡的热稳定性好，介电常数高， 12 在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。 钛酸钡晶体的结构示意图为下图，它的化学 式是 （ ） D A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3
解题关键： 13 Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞； Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相 连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞; O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为 四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞; 即晶体中： Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3 易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤 立的如题图所示的结构，就会错选C