第一節物質的聚集狀態與晶體的常識第二課時晶胞晶體結構的測定素養目標學習要點1.了解晶胞,知道晶體是由晶胞“無隙并置”而成,能在三維空間角度認識微觀晶胞與宏觀晶體之間的聯系,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。2.結合晶胞的結構模型,通過分析推理、計算等方法認識晶胞的結構、組成及其相互關系,培養證據推理與模型認知的化學核心素養。3.知道晶體X射線衍射是測定物質結構的基本方法和實驗手段,培養科學探究與創新意識的化學核心素養。一個特征:無隙并置。化學式的確定:均攤法。晶體結構的測定:X射線衍射實驗。知識點晶胞晶體結構的測定基礎落實?必備知識全過關知識點晶胞晶體結構的測定1.定義描述晶體結構的

叫做晶胞。

基本單元

2.晶體和晶胞的關系

晶胞不一定都是立方體常規的晶胞都是平行六面體。整塊晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。任何間隙

平行

相同

形狀

種類

個數

3.晶胞中粒子數目的計算(1)銅晶胞①位于頂角上的銅原子為

個晶胞共用。

②位于面心上的銅原子為

個晶胞共用。

因此晶體銅中完全屬于某一晶胞的銅原子數是

。

82(2)NaCl晶胞①Cl-位于

和

,共有

個。

②Na+位于

和

,共有

個。

頂角

面心

4棱上

體心

4(3)幾種晶胞中原子數目的確定。結合圖示,鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數目分別為

、

、

、

。

22884.晶體結構的測定(1)測量原理

區分晶體和非晶體的可靠方法,常用儀器為X射線衍射儀單一波長的X射線通過晶體時,X射線和晶體中的

相互作用,會在記錄儀上產生分立的

或明銳的衍射峰。

(2)獲得的晶胞信息根據晶體的X射線衍射實驗圖,經過計算,可以獲得包括晶胞

和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現的

、原子在晶胞里的

和

等,以及結合晶體化學組成的信息推出原子之間的相互關系。

電子斑點

形狀

對稱類型

數目

位置

概念圖解無隙并置的結構特點深度思考1.晶胞中有幾套平行棱?幾套平行面?2.對乙酸晶體進行X射線衍射實驗,能根據獲得的信息確定乙酸分子中的鍵長和鍵角嗎?

提示

3;3。

提示

可以。

教材圖解原子在晶胞的頂角、棱、面上以及晶胞內時,一個晶胞平均占有的原子示意如圖:正誤判斷(1)晶胞中任何一個原子都屬于該晶胞。(

)提示

晶胞的頂角、棱上、面上的原子均為多個晶胞共用。(2)相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(

)提示

晶胞平行排列而成,且相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(3)不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同。(

)提示

相同晶體中晶胞的大小和形狀完全相同,不同晶體中的晶胞大小和形狀不一定相同。(4)已知晶胞的組成就可推知晶體的組成。(

)提示

知道晶胞的組成,利用“均攤法”即可推知晶體的組成。(5)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的。(

)×√×√√重難突破?能力素養全提升探究角度1

晶胞與晶體的關系例1對于原子A的晶胞(如圖所示)的描述錯誤的是(

)A.該晶胞是所在晶體內最小的平行六面體B.該晶胞的每個頂角上和每個面的面心上都各有一個原子C.平均每個晶胞中有14個原子D.含該晶胞的整塊晶體中,相鄰晶胞之間沒有任何間隙C解析

晶胞是最小的重復單元,為六方面心結構,A正確;該晶胞是六方面心結構,在晶胞的每個頂點上和每個面的面心上都各有一個原子,B正確;由于頂點為8個晶胞所共有,面為2個晶胞所共有,所以平均每個晶胞中含有的原子個數為

,即平均每個晶胞中有4個原子,C錯誤;晶胞是人為取出的結構單元,實際上并不存在,整塊晶體中,相鄰晶胞之間無任何間隙,D正確。【變式設問】(1)A原子距離最近的A原子有幾個?(2)若晶胞的邊長為a,距離最近的原子之間的距離是多少?提示

12歸納總結晶胞“無隙并置”的理解A中8個頂角相同,三套各4根平行棱分別相同,三套各兩個平行面分別相同,

滿足“無隙并置”。B中8個頂角不同、C中4根平行棱不同、D中平行面不同,均不滿足“無隙并置”。(可設想將完全相同的平行六面體B、C或D與原圖并置,可知交界面上存在不為兩個平行六面體所共有的原子)[對點訓練1]下列有關晶胞的敘述錯誤的是(

)A.晶胞是描述晶體結構的基本單元B.整塊晶體中,相鄰晶胞之間沒有間隙C.晶胞一般都是平行六面體D.晶胞都是正八面體D探究角度2

晶胞中粒子數目和化學式的確定例2現有四種晶體,其構成粒子(均為單原子核粒子)排列方式如圖所示,其化學式分別為

;

;

;

。

ABEFXY3ZAB思路剖析解答本題的思維流程如下:[對點訓練2]某晶體的部分結構為正三棱柱(如圖所示),這種晶體中A、B、C三種粒子數之比是(

)A.3∶9∶4 B.1∶4∶2C.2∶9∶4 D.3∶8∶4B[對點訓練3](1)Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有

個銅原子。

(2)(魯科版教材習題改編)某種含B和N兩種元素的功能陶瓷,如圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數為

,該功能陶瓷的化學式為

。

162BN(3)某晶體結構模型如圖所示。該晶體的化學式是

,在晶體中1個Ti原子、1個Co原子周圍距離最近的O原子數目分別為

、

。CoTiO3612Ti原子位于晶胞的中心,其周圍距離最近的O原子位于6個面的中心,所以周圍距離最近的O原子數目為6;Co原子位于晶胞的頂點,O原子位于晶胞的面心,所以Co原子周圍距離最近的O原子數目為12。歸納總結“均攤法”計算晶胞中的粒子數(1)長方體(含正方體)晶胞中不同位置的粒子數的計算(如下圖)。(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數的計算:

(3)正三棱柱晶胞中不同位置的粒子數的計算

探究角度3

晶體結構的測定例3關于晶體和非晶體的說法,正確的是(

)A.晶體在三維空間里呈周期性有序排列,因此在各個不同的方向上具有相同的物理性質B.晶體在熔化過程中需要不斷地吸熱,溫度不斷地升高C.普通玻璃在各個不同的方向上力學、熱學、電學、光學性質相同D.晶體和非晶體之間不可以相互轉化C解析

晶體在三維空間里呈周期性有序排列,其許多物理性質常常會表現出各向異性,A項不正確;晶體的熔點是固定的,所以在熔化過程中溫度幾乎不會變化,B項不正確;玻璃不屬于晶體,不具有物理性質各向異性的特點,C項正確;在一定條件下,晶體和非晶體是可以相互轉化的,D項不正確。[對點訓練4]下列敘述錯誤的是(

)A.區分晶體與非晶體最科學的方法是對固體進行X射線衍射實驗B.外觀呈規則多面體的物質,內部粒子在三維空間里一定呈周期性有序排列C.晶體具有各向異性,所以用紅熱的鐵針刺中涂有石蠟的水晶柱面,熔化的石蠟呈橢圓形D.通過晶體的X射線衍射實驗可以確定晶體分子的空間結構B解析

具有規則幾何外形的固體不一定是晶體,如玻璃,B項錯誤。

學以致用·隨堂檢測全達標12345題組1晶體結構的測定1.如圖所示是兩固體的微觀結構示意圖,請認真觀察圖示,判斷下列說法正確的是(

)A.兩種物質在一定條件下都會自發形成有規則幾何外形的晶體B.固體Ⅰ具有各向異性C.固體Ⅱ一定有固定的熔點D.二者的X射線衍射圖譜是相同的B12345解析

12345題組2晶胞與晶體的關系2.下列有關晶胞的敘述錯誤的是(

)A.晶胞是晶體結構中最小的重復單元B.不同晶體中晶胞的大小和形狀不一定相同C.晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞D.已知晶胞的結構可推知晶體的組成C解析

晶胞中的粒子有的并不完全屬于該晶胞,如體心立方晶胞,立方體頂點的原子屬于該晶胞的只有

,C項錯誤。12345題組3晶胞中粒子數目和化學式的確定3.某離子化合物的晶胞如圖所示。陽離子位于晶胞的中心,陰離子位于晶胞的8個頂點上,則該離子化合物中陰、陽離子的個數比為(

)A.1∶8 B.1∶4C.1∶2 D.1∶1D12345解析

陰離子位于晶胞的8個頂點上,個數為8×=1;陽離子位于晶胞的中心,個數為1。123454.晶體中金屬原子有三