《晶体的常识》.ppt

高二化学（选修高二化学（选修3）第三章）第三章宁夏固原二中宁夏固原二中 黄占军黄占军 1 1教学目标：教学目标：知识与技能知识与技能 1.1.了解分子晶体和原子晶体的特征。了解分子晶体和原子晶体的特征。2.2.通过通过NaClNaCl、CsClCsCl的晶体结构，学生知道晶体中粒子的晶体结构，学生知道晶体中粒子的排列规律。了解离子晶体的特征。的排列规律。了解离子晶体的特征。3.3.通过对晶胞的分析，学生会计算晶胞中粒子的个数通过对晶胞的分析，学生会计算晶胞中粒子的个数。过程与方法过程与方法 通过几种典型的晶体（干冰、金刚石、石墨、通过几种典型的晶体（干冰、金刚石、石墨、NaClNaCl、CsClCsCl、金属）结构的分析，学生能从三维的角度考虑粒、金属）结构的分析，学生能从三维的角度考虑粒子在空间的分布。子在空间的分布。情感态度与价值观情感态度与价值观 通过晶体结构课件的展示，学生能感受晶体的外在通过晶体结构课件的展示，学生能感受晶体的外在美和内在美。美和内在美。课时：二课时课时：二课时2 2第一节第一节让我们一起先欣赏几种美丽的晶体3 3雪雪花花4 4金刚石金刚石冰糖冰糖石墨石墨5 5水晶石水晶石67观察观察思考思考u请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：水晶石水晶石8思考思考u什么是晶体？什么是非晶体什么是晶体？什么是非晶体？u晶体有什么特点和性质？晶体有什么特点和性质？u晶体和非晶体的本质区别是晶体和非晶体的本质区别是什么？什么？9一、晶体与非晶体1.概念概念晶体：具有规则几何外形的固体晶体：具有规则几何外形的固体非晶体：没有规则几何外形的固体非晶体：没有规则几何外形的固体2.分类分类晶体晶体离子型晶体离子型晶体 原子型晶体原子型晶体 分子型晶体分子型晶体 金属型晶体金属型晶体 混合型晶体混合型晶体103、晶体与、晶体与非晶体的本质差异非晶体的本质差异u说明：说明：晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。自范性自范性自范性自范性微观结构微观结构微观结构微观结构晶体晶体晶体晶体有（能有（能有（能有（能自发自发自发自发呈现多面呈现多面呈现多面呈现多面体外形）体外形）体外形）体外形）原子在三维空间里原子在三维空间里原子在三维空间里原子在三维空间里呈周期性有序排列呈周期性有序排列呈周期性有序排列呈周期性有序排列非晶体非晶体非晶体非晶体没有（不能自发呈现没有（不能自发呈现没有（不能自发呈现没有（不能自发呈现多面体外形）多面体外形）多面体外形）多面体外形）原子排列相对无序原子排列相对无序原子排列相对无序原子排列相对无序11石英玻璃石英玻璃12天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的玛瑙和水晶（见教材见教材见教材见教材P P6060图图图图3 31 1）玛瑙和水晶都是玛瑙和水晶都是玛瑙和水晶都是玛瑙和水晶都是SiOSiO2 2的晶体，不同的是玛瑙是熔的晶体，不同的是玛瑙是熔的晶体，不同的是玛瑙是熔的晶体，不同的是玛瑙是熔融态融态融态融态SiOSiO2 2快速冷却形成的，而水晶则是熔融态快速冷却形成的，而水晶则是熔融态快速冷却形成的，而水晶则是熔融态快速冷却形成的，而水晶则是熔融态SiOSiO2 2缓缓缓缓慢冷却形成的。慢冷却形成的。慢冷却形成的。慢冷却形成的。玛瑙玛瑙水晶水晶13经不同途径得到的晶体经不同途径得到的晶体（见教材见教材见教材见教材P P6161图图图图3 32 2）144、晶体形成的途径、晶体形成的途径u熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。u气态物质冷却不经液态直接凝气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。固（凝华）。u溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。15问题与思考问题与思考粉末状的固体是否都为非晶体呢？粉末状的固体是否都为非晶体呢？粉末状的固体是否都为非晶体呢？粉末状的固体是否都为非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？那么怎样判断固体是晶体还是非晶体呢？一些晶体的显微照片一些晶体的显微照片一些晶体的显微照片一些晶体的显微照片：（：（：（：（见教材见教材见教材见教材P P6161图图图图3 33 3）165、晶体的特性、晶体的特性.有规则的几何外形有规则的几何外形（晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性）.有固定的熔沸点有固定的熔沸点.各向异性（强度、导热性、光学性质等）各向异性（强度、导热性、光学性质等）.当一波长的射线通过晶体时，会在记当一波长的射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者普线录仪上看到分立的斑点或者普线（教材（教材（教材（教材3 3 3 3页图）页图）页图）页图）区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是：区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是：对固体进行对固体进行X射线衍射实验。（见课本射线衍射实验。（见课本P62科学视野）科学视野）1718学与问学与问 教材教材教材教材6262页页页页191：不是晶体，粒子排列无序，没有晶体的自范性。2：A、采用X射线衍射实验，当X射线照射假宝石 时，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。B、观看是否具有对称性，在外形上假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。C、用它来刻划玻璃，真宝石硬度大，可刻划玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。D、加热，真宝石沸点很高，而假宝石无固定的熔沸点，在一定的范围内便开始熔化。E、可利用宝石的折光率鉴别你想知道人造钻石和天然钻石的区别吗？思考思考“学与问学与问”：教材教材62页页20人造钻石和天然钻石的区别相同相同方面方面不同方面不同方面X-射线射线 亲油性亲油性 亲水性亲水性天然天然钻石钻石成分成分硬度硬度密度密度发蓝色发蓝色荧光荧光油会融在油会融在钻石表面钻石表面在钻石表在钻石表面水呈小面水呈小珠状珠状人造人造钻石钻石发黄色荧发黄色荧光和磷光光和磷光形成油珠形成油珠在钻石表在钻石表面分散流面分散流走走课堂练习：P64 1、2 本节课结束21第二课时第二课时 二二:晶胞晶胞晶体为什么具有上述特征呢晶体为什么具有上述特征呢?问题研究的方法问题研究的方法:三种典型立方晶胞结构三种典型立方晶胞结构简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方221.晶胞：晶体中的最小晶胞：晶体中的最小重复重复单元单元2.晶胞的特征：晶胞的特征：通过上、下、左、右、前、后的通过上、下、左、右、前、后的平移平移能与下一个最能与下一个最小单元（即晶胞）完全重合小单元（即晶胞）完全重合3.一般来说一般来说,晶胞都是平行六面体晶胞都是平行六面体 (-):晶胞晶胞:4.晶体和晶胞的关系：晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置无隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的关系教材蜂巢和蜂室的关系教材66页图页图3-7)答案答案:B 为什么呢为什么呢?问题问题:铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子铜晶体的一个晶胞中含有多少个铜原子?A:14 B:4 C:8 D:623平行六平行六面体面体无隙并置24(二):晶胞中原子个数的计算体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4为什么为什么？251 12 24 43 37 76 68 85 51 12 22 21 13 34 4请看请看:1 1体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/426(二):晶胞中粒子个数计算规律晶胞晶胞顶角顶角 棱上棱上 面上面上 中心中心立方体立方体 1/8 1/4 1/2 1顶角顶角顶角顶角棱上棱上棱上棱上面上面上面上面上27各各4个个绿色：绿色：8 =4或或8 1/8+61/2=4灰色：灰色：12+1=4各各1/2个个 练习:1:下面几种晶胞中分别含有几个原子?28课课 堂堂 练练 习习 题题1.钛酸钡的热稳定性好钛酸钡的热稳定性好,介电常数高介电常数高,在小型变在小型变 压器、话筒和扩音器压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图的结构示意图如右图 所示。则它的化学式所示。则它的化学式 为（为（）上海市上海市20012001年奥赛初赛试题年奥赛初赛试题 A.BaTiA.BaTi8 8O O1212 B.BaTi B.BaTi4 4O O6 6 C.BaTi C.BaTi2 2O O4 4 D.BaTiO D.BaTiO3 3BaTiOD29 石墨晶体的层状结构，石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（如图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比为_。练习二：练习二：2 2：3 32 23 330学与问学与问（教材教材64页页:）学与问答案学与问答案:2 2 8 8作业：作业：教材教材P64 3：列式计算下图晶胞中各有多少个原子：列式计算下图晶胞中各有多少个原子31二氧化碳及其晶胞二氧化碳及其晶胞32思考思考1.NaCl1.NaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周周 围最近距离的围最近距离的ClCl-有有 个？个？每个每个ClCl-周围最近距离的周围最近距离的 NaNa+有有 个？个？2.2.在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周周 围最近距离的围最近距离的NaNa+有有 个？个？3.3.氯化钠的化学式用氯化钠的化学式用“NaCl”NaCl”来表示，原因何在？能来表示，原因何在？能否否 把把“NaCl”NaCl”称为分子式？称为分子式？4.4.每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个NaNa+？个个ClCl-？（位于顶？（位于顶 点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.5.该晶胞中，若该晶胞中，若NaNa+和和ClCl-间的最近距离为间的最近距离为0.5a0.5ax1010-10-10m m，则晶体的密度则晶体的密度=6 66 6121244039/a3 （g/cm3）332 21 13 34 43435a a1010-8-8cmcm晶体中最小正方体中所含的晶体中最小正方体中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为:（个）（个）844=1216.0210232158.5g 即每个小正方体中平均含即每个小正方体中平均含 个个“NaCl”NaCl”，质量为，质量为:21解解法法2 2：而此小正方体体积为而此小正方体体积为(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 36.0210232158.5g(0.5a10(0.5a10-8-8)3 33 30.39a3g.-3=故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：解解法法1 1：每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。每个晶胞的质量为：每个晶胞的质量为：6.02102358.54g 每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：6.02102358.54(a10(a10-8-8)3 3=0.39a3g.-336解解法法3 3：依：依=m m/v v每个晶胞中所含的每个晶胞中所含的NaNa+和和ClCl的个数均为的个数均为4 4个，即含个，即含4 4个个“NaCl”NaCl”。每个晶胞的体积为：每个晶胞的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3故故NaClNaCl晶体的密度为：晶体的密度为：=0.39a3g.-3即含即含4 4个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a10(a10-8-8)3 33 3那么那么1 1个个“NaCl”NaCl”所占的体积为：所占的体积为：(a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 3则：则：1molNaCl1molNaCl所占的体积为：所占的体积为：6.021023 (a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 3而而1molNaCl1molNaCl的质量为：的质量为：58.5g6.021023(a10(a10-8-8)3 3/4/4 3 358.5g6.021023(a10(a10-8-8)3 3 3 358.5 4g=37-Cs+-Cl-CsCl的晶体结构示意图 返回原处38ClCl-1.1.在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+周围最近距离的周围最近距离的CsCs+有几个？每个有几个？每个ClCl-周围最近距离的周围最近距离的ClCl-有几个？有几个？2.2.分析分析“CsCl”CsCl”化学式的由来。化学式的由来。思考思考6587213416个个392 21 13 34 440 在晶体结构中确定一个具有代表性在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元为研究对象，运用点、的最小重复单元为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。线、面的量进行解答。（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）（摩尔质量、阿伏加德罗常数与密度的关系）二、有关晶体的计算二、有关晶体的计算41