2018-2019學(xué)年高中化學(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)識晶體學(xué)案 魯科版選修3.doc
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第1節(jié) 認(rèn)識晶體 1.了解晶體的重要特征,簡單了解晶體的分類。 2.通過等徑圓球與非等徑圓球的堆積模型認(rèn)識晶體中微粒排列的周期性規(guī)律。(重點) 3.了解晶胞的概念,以及晶胞與晶體的關(guān)系,會用“切割法”確定晶胞中的粒子數(shù)目(或粒子數(shù)目比)和晶體的化學(xué)式。(重難點) 晶 體 的 特 性 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1 晶體 1.晶體的概念 內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。 2.晶體的特性 (1)晶體的自范性:在適宜的條件下,晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。 (2)晶體的各向異性:晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。 (3)晶體有特定的對稱性:晶體具有規(guī)則的幾何外形。 1.晶體與玻璃、橡膠等非晶體有什么不同? 【提示】 晶體與非晶體不同之處:晶體外觀上有規(guī)則的幾何外形;晶體的特性:自范性、各向異性、對稱性;晶體的結(jié)構(gòu):內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)性排列。 2.用什么方法區(qū)別晶體和非晶體? 【提示】 測定熔點法。晶體有固定的熔點,非晶體無固定熔點。 教材整理2 晶體的分類 1.分類標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間相互作用的不同。 2.分類 晶體類型 構(gòu)成微粒 微粒間的相互作用 實例 離子晶體 陰、陽離子 離子鍵 NaCl 金屬晶體 金屬陽離子、自由電子 金屬鍵 銅 原子晶體 原子 共價鍵 金剛石 分子晶體 分子 分子間作用力 冰 (1)1 mol NaCl晶體含NA個NaCl分子。() (2)金屬晶體是由金屬鍵為基本作用形成的,還含有離子鍵。() (3)SiO2屬于原子晶體。(√) (4)構(gòu)成分子晶體的微粒是分子,故稀有氣體形成的晶體不屬于分子晶體。() [核心突破] 晶體和非晶體的區(qū)別 固體 外觀 微觀結(jié)構(gòu) 自范性 各向異性 熔點 晶體 具有規(guī)則的幾何外形 粒子在三維空間周期性有序排列 有 各向異性 固定 非晶體 不具有規(guī)則的幾何外形 粒子排列相對無序 沒有 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 [題組沖關(guān)] 1.下列物質(zhì)具有自范性、各向異性的是( ) A.鋼化玻璃 B.塑料 C.水晶 D.陶瓷 【解析】 晶體具有自范性和各向異性,鋼化玻璃、塑料、陶瓷均不屬于晶體。 【答案】 C 2.下列不屬于晶體的特點的是( ) A.一定有固定的幾何外形 B.一定有各向異性 C.一定有固定的熔點 D.一定是無色透明的固體 【解析】 晶體的特點有:有規(guī)則的幾何外形(由晶體的自范性決定)、固定的熔點及各向異性,但不一定是無色透明的固體,如紫黑色的碘晶體、藍(lán)色的硫酸銅晶體。 【答案】 D 3.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,普通玻璃無固定的熔點 D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換,普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換 【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。 【答案】 B 4.下列晶體中由原子直接構(gòu)成的分子晶體是( ) A.氯化鈉 B.氦氣 C.金剛石 D.金屬 【解析】 A項,氯化鈉是由Na+和Cl-通過離子鍵結(jié)合形成的離子晶體;B項,氦氣是由氦氣原子(分子)通過分子間作用力結(jié)合形成的分子晶體;C項,金剛石是由碳原子通過共價鍵結(jié)合形成的原子晶體;D項,金屬是由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵結(jié)合形成的金屬晶體。 【答案】 B 5.下列晶體熔化時不需要破壞化學(xué)鍵的是( ) A.金剛石 B.食鹽 C.干冰 D.金屬鉀 【解析】 熔化時金剛石斷裂共價鍵,食鹽斷裂離子鍵,干冰斷裂分子間作用力(范德華力),金屬鉀斷裂金屬鍵。 【答案】 C 6.關(guān)于晶體與化學(xué)鍵關(guān)系的下列說法中,正確的是( ) A.離子晶體中一定存在共價鍵 B.原子晶體中可能存在離子鍵 C.金屬晶體中含有離子,但卻不存在離子鍵 D.分子晶體中一定存在共價鍵 【解析】 A項,離子晶體中一定存在離子鍵,可能存在共價鍵;B項,原子晶體中只存在共價鍵;D項,分子晶體中可能存在共價鍵。 【答案】 C 【規(guī)律總結(jié)】 判斷晶體類型的依據(jù) (1)依據(jù)構(gòu)成晶體微粒的種類。離子晶體:陰、陽離子;分子晶體:分子;原子晶體:原子;金屬晶體:金屬陽離子和自由電子。 (2)依據(jù)構(gòu)成晶體微粒之間的作用。離子晶體:離子鍵;分子晶體:分子間作用力;原子晶體:共價鍵;金屬晶體:金屬鍵。 晶 體 結(jié) 構(gòu) 的 堆 積 模 型 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1 等徑圓球的密堆積——金屬晶體 1. 2.配位數(shù):在密堆積中,一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子的數(shù)目。 (1)等徑圓球在每一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種。(√) (2)金屬鎂的晶體屬于A3型最密堆積。(√) (3)金屬銅的晶體屬于A1型最密堆積。(√) (4)金屬晶體的配位數(shù)都相同。() 教材整理2 非等徑圓球的密堆積 所有晶體微粒都采取緊密堆積的排列方式嗎? 【提示】 不一定。 [合作探究] [探究背景] 中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì):NaCl、蔗糖、干冰、ZnCl2、銅、玻璃、鈉、金剛石、SiO2、甲烷晶體。 [探究問題] 1.屬于離子晶體的是NaCl、ZnCl2,屬于分子晶體的是蔗糖、干冰、甲烷晶體,屬于金屬晶體的是銅、鈉,屬于原子晶體的是金剛石、SiO2。 2.不服從緊密堆積原理的晶體是金剛石、SiO2,并解釋其原因。 【提示】 形成原子晶體微粒間以共價鍵進(jìn)行堆積,因共價鍵有飽和性和方向性,決定了一個原子周圍的其他原子數(shù)目不僅是有限的,而且堆積方向也是一定的。金剛石、SiO2晶體中原子之間以共價鍵結(jié)合,故不服從緊密堆積原理。 [核心突破] 1.不同晶體的堆積方式 2.配位數(shù) 在密堆積中,一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子的數(shù)目。 [題組沖關(guān)] 1.關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)型式的說法正確的是( ) A.所有晶體的空間排列都服從緊密堆積原理 B.晶體盡量采用緊密堆積方式,以使其變得比較穩(wěn)定 C.金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式可以歸結(jié)為非等徑圓球的密堆積 D.等徑圓球的密堆積有A1、A3兩種結(jié)構(gòu)型式,其中Cu屬于A3型密堆積 【解析】 離子晶體、分子晶體、金屬晶體的空間排列服從緊密堆積原理,而原子晶體的構(gòu)成微粒為原子,微粒間的相互作用為共價鍵,由于共價鍵有方向性和飽和性,所以原子晶體的空間排列不服從緊密堆積原理,A項不正確;金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式為等徑圓球的密堆積,C項不正確;Cu屬于A1型密堆積,D項不正確。 【答案】 B 2.如圖為金屬鎘的堆積方式,下列說法正確的是( ) A.此堆積方式屬于非最密堆積 B.此堆積方式為A1型 C.配位數(shù)(一個金屬離子周圍緊鄰的金屬離子的數(shù)目)為8 D.鎘的堆積方式與銅的堆積方式不同 【解析】 據(jù)圖可看出,鎘的堆積方式為“…ABAB…”形式,為A3型,而銅的堆積方式為A1型,故A、B兩項錯誤,D項正確;A3型密堆積的配位數(shù)為12,即中間一層有6個,上下兩層各有3個,C項錯誤。 【答案】 D 3.下列晶體按A1型進(jìn)行緊密堆積的是( ) A.干冰、NaCl、金屬銅 B.ZnS、金屬鎂、氮化硼 C.水晶、金剛石、晶體硅 D.ZnS、NaCl、金屬鎂 【解析】 干冰、NaCl、Cu、ZnS均為A1型緊密堆積,Mg為A3型緊密堆積,水晶、金剛石、氮化硼、晶體硅為原子晶體,不遵循緊密堆積原則,故只有A正確。 【答案】 A 4.將晶體劃分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體的本質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是( ) A.基本構(gòu)成微粒種類 B.晶體中最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的種類 C.微觀粒子的密堆積種類 D.晶體內(nèi)部微粒的種類及微粒間相互作用的種類 【解析】 根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間的相互作用的不同,可將晶體分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體。 【答案】 D 【規(guī)律方法】 晶體類型不同,堆積模型不同 (1)金屬晶體采用等徑圓球的密堆積。 (2)離子晶體采用不等徑圓球密堆積,大球先做等徑圓球密堆積,小球再填充空隙。 (3)原子晶體不是緊密堆積。 (4)分子晶體盡可能采用緊密堆積。 晶 體 結(jié) 構(gòu) 的 最 小 重 復(fù) 單 元——晶 胞 [基礎(chǔ)初探] 概念 晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元 形狀 大小、形狀完全相同的平行六面體 類型 A3型——六方最密堆積——六方晶胞 A1型——面心立方最密堆積——面心立方晶胞 “切割法”計算 某晶胞中的微粒,如果被n個晶胞所共有,則微粒的1/n屬于該晶胞 面心立方最密堆積(A1型)和六方最密堆積(A3型)所示的圖形均代表一個晶胞嗎? 【提示】 A1型所示圖形為一個晶胞,而A3型所示圖形為三個晶胞。 [核心突破] 晶胞中粒子數(shù)目的計算——切割法 1.平行六面體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算 某個粒子為n個晶胞所共有,則該粒子有屬于這個晶胞。 2.非平行六面體晶胞 晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定,如正六棱柱形晶胞,頂點上的每個微粒對晶胞的貢獻(xiàn)為,水平棱邊為,豎直棱邊為,面為,內(nèi)部為1。 如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形,其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有,每個六邊形占該粒子的1/3。 3.氣態(tài)團(tuán)簇分子不能用切割法 如圖所示,由金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子,頂角和面上的原子是M原子,棱中心和體心的原子是N原子,則分子式可表示為M14N13或N13M14。 [題組沖關(guān)] 1.有下列離子晶體的空間結(jié)構(gòu)示意圖:以M代表陽離子,以N代表陰離子,代表陽離子,代表陰離子,化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為( ) 【解析】 利用切割法計算立方晶胞微粒個數(shù)的過程如下:A中陽離子處于頂點位置,故其在晶胞中的數(shù)目為8=1個,而陰離子位于體心,其數(shù)目為1,故A的化學(xué)式為MN;同理可得,B中,M為4=,N為1,化學(xué)式為MN2;C中M為4=,N為4+1=,化學(xué)式為MN3;D中M為8+4=3,N為1,化學(xué)式為M3N。 【答案】 B 2.如圖所示是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式,圖中—X、?—Y、?—Z。其對應(yīng)的化學(xué)式不正確的是( ) A B C D 【解析】 A圖中X、Y原(離)子的位置、數(shù)目完全等同,化學(xué)式XY正確;B圖化學(xué)式應(yīng)為XY,不正確;C圖中X的數(shù)目為4+1=,Y的數(shù)目為4=,化學(xué)式X3Y正確;D圖中X的數(shù)目為8=1,Y的數(shù)目為6=3,Z位于內(nèi)部,數(shù)目為1,化學(xué)式XY3Z正確。 【答案】 B 3.X(Zn)與Y(S)所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。 【導(dǎo)學(xué)號:66240024】 (1)在1個晶胞中,X離子的數(shù)目為________。 (2)該化合物的化學(xué)式為________。 【解析】 一個晶胞中Zn2+的數(shù)目=1(8個頂點)+3(6個面心)=4,S2-的數(shù)目=4(4個體內(nèi))。 【答案】 (1)4 (2)ZnS 4.利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為________,該功能陶瓷的化學(xué)式為________。 【解析】 由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,根據(jù)切割法,可得B原子為8+1=2個,N原子為4+1=2個,則該功能陶瓷的化學(xué)式為BN。 【答案】 2 BN- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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