《高中化学3.1.2晶胞及晶胞中微粒个数的确定课件新人教选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学3.1.2晶胞及晶胞中微粒个数的确定课件新人教选修3（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中化学新人教版选修3系列课件物质结构与性质定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构1、简单立方简单立方：又称简立方，自然界中简单立：又称简立方，自然界中简单立方晶体比较少见方晶体比较少见VI A族元素晶体钋族元素晶体钋 Po在室在室温时是简单立方结构简立方的配位数为温时是简单立方结构简立方的配位数为 6。 2、体心立方体心立方：碱金属：碱金属 Li、Na、K等是体心立等是体心立方结构体心立方的配位数是方结构体心立方的配位数是 8。 3、面心立方面心立方：Cu、Ag、Au 等金属晶体的结等金属晶体的结构是面心
2、立方面心立方的配位数为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立方密堆积，简称立方密堆积或立方密积 晶胞中粒子数的计算方法：晶胞中粒子数的计算方法：晶体结构类习题最常见的题型就是已知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，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
3、多少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，通常采用答这类习题，通常采用分摊法分摊法。在一个晶胞结构中出现的多个原子，这在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是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呢。
4、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。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分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上：晶胞任意位置上的一个原子如果是被的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。在在立体晶胞立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不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；含棱），当然，它的体内也可以有原子；每个顶点被每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶
5、个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占点上的每个原子只占1/8份额；份额；每条棱被每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占棱上的每个原子只占1/4份额；份额；每个面被每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己个晶胞共有，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额；份额；晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。属于该晶胞。体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/41.每个晶胞涉及同每个晶胞涉及同类A数目数目m个，每个个，每个A为n个个晶胞共有，晶胞
6、共有，则每个晶胞占有每个晶胞占有A：m1/n。2计算方法算方法位置顶点棱边面心体心贡献1/81/41/21【例例1】水的状水的状态除了气、液和固除了气、液和固态外，外，还有有玻璃玻璃态。它是由液。它是由液态水急速冷却到水急速冷却到165k时形成形成的，玻璃的，玻璃态的水无固的水无固态形状，不存在晶体形状，不存在晶体结构，构，且密度与普通液且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是水的叙述正确的是 ( ) A.水由液水由液态变为玻璃玻璃态，体，体积缩小小 B.水由液水由液态变为玻璃玻璃态，体，体积膨膨胀 C. 玻璃玻璃态是水的一种特殊状是水的一种特殊状态 D.
7、 玻璃玻璃态水是分子晶体水是分子晶体C【例例2】最近发现一种由钛原子和碳原子构成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，它的化学式是子，它的化学式是。解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法小的一
8、个重复单位，不能采用均摊法小的一个重复单位，不能采用均摊法小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：子的数目就可以了。答案为：Ti Ti1414C C1313【例例3】钛酸酸钡的的热稳定性好，介定性好，介电常数高，常数高，在小型在小型变压器、器、话筒和筒和扩音器中都有音器中都有应用。用。钛酸酸钡晶体的晶体的结构示意构示意图为下下图，它的化学，它的化学式是式是 （ ） A.BaTi8O12 B.BaTi
9、4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3D解题关键：解题关键：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的处于立方体的8个顶点，每个个顶点，每个Ti为与之相为与之相连的连的8个立方体所共用，即只有个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞属于该晶胞;O处于立方体的处于立方体的12条棱的中点，每条棱为条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个四个立方体共用，故每个O只有只有1/4属于该晶胞属于该晶胞;即晶体中：即晶体中：Ba:Ti:O=1:(81/8):(121/4)=1:1:3易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个
10、孤立的如题图所示的结构，就会错选立的如题图所示的结构，就会错选C 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（如层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边形）图中平均每个正六边形占有占有C C原子数为原子数为_个、占有个、占有的碳碳键数为的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数目碳原子数目与碳碳化学键数目之比为之比为_。练习一：练习一：2:323P67 习题习题第三题第三题结束 回分子晶体由此可见，每个二氧化碳分子周围有由此可见，每个二氧化碳分子周围有1212个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。1.晶体与非晶体的晶体
11、与非晶体的严格判格判别可采用可采用 ( ) A. 有否自范性有否自范性 B.有否各向异性有否各向异性 C.有否固定熔点有否固定熔点 D.有否周期性有否周期性结构构2.某物某物质的晶体中含的晶体中含A、B、C三种元素，其排三种元素，其排列方式如列方式如图所示所示(其中前后两面心上的其中前后两面心上的B原子未原子未能画出能画出)，晶体中，晶体中A、B、C的中原子个数之比的中原子个数之比依次依次为 ( ) A. 1:3:1 B. 2:3:1 C. 2:2:1 D. 1:3:3 【课后巩固练习课后巩固练习】DA3. 1987年年2月，未月，未经武（武（Paul Chu）教授等）教授等发现钛钡铜氧化合物
12、在氧化合物在90K温度下即具有超温度下即具有超导性。若性。若该化合物的化合物的结构如右构如右图所示，所示，则该化合物的化学式可能是化合物的化学式可能是 （ ） A. YBa2CuO7x B. YBa2Cu2O7x C. YBa2Cu3O7x D. YBa2Cu4O7xC4.白磷分子如白磷分子如图所示：所示：则31 g白磷分子中存白磷分子中存在的共价在的共价键数目数目为（ ）A4 NA BNA C1.5 NA D0.25 NAC5某离子化合物的晶胞如右某离子化合物的晶胞如右图所示立体所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子
13、位于阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个个顶点，点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比离子化合物中，阴、阳离子个数比是是 （ ） A、18 B、14 C、12 D、11D6.如右如右图石墨晶体石墨晶体结构的每一构的每一层里平均每个最里平均每个最小的正六小的正六边形占有碳原子数目形占有碳原子数目为（ ）A、2 B、3 C、4 D、6A7. 许多物多物质在通常条件下是以晶体的形式存在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可在，而一种晶体又可视作若干相同的基本作若干相同的基本结构构单元构成，元构成，这些基本些基本结构构单元在元在结构化学构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由中被称作晶胞。已知某化合
14、物是由钙、钛、氧三种元素氧三种元素组成的晶体，其晶胞成的晶体，其晶胞结构如构如图所所示，示，则该物物质的化学式的化学式为 （ ） ACa4TiO3 BCa4TiO6 CCaTiO3 DCa8TiO120C8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是确的是（）A 单晶一般都有各向异性单晶一般都有各向异性B 晶体有固定的熔点晶体有固定的熔点C 所有晶体都有一定的规整外形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一般不表现各向异性D多晶多晶指的是多种晶形共存，单晶指只指的是多种晶形共存，单晶指只有一种晶形。有一种晶形。单晶单晶体体- 晶体内部的晶格
15、方位完全一晶体内部的晶格方位完全一致致. 多晶体多晶体许多晶粒组成许多晶粒组成9. 晶体中最小的重复单元晶体中最小的重复单元晶胞，晶胞，凡处凡处于立方体顶点的微粒，同时为于立方体顶点的微粒，同时为个晶胞个晶胞共有；共有；凡处于立方体棱上的微粒，同时为凡处于立方体棱上的微粒，同时为个晶胞共有；个晶胞共有；凡处于立方体面上的凡处于立方体面上的微粒，同时为微粒，同时为个晶胞共有；个晶胞共有；凡处于凡处于立方体体心的微粒，同时为立方体体心的微粒，同时为个晶胞共个晶胞共有。有。842110. 现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙(如下图如下图三种晶体的晶胞：三种晶体的晶胞：(甲中甲中x处于晶胞的中心，乙中处于晶
16、胞的中心，乙中a处于晶胞的中处于晶胞的中心心)，可推知：甲晶体中，可推知：甲晶体中x与与y的个数比是的个数比是_，乙中，乙中a与与b的个数比是的个数比是_，丙晶胞中有，丙晶胞中有_个个c离子，有离子，有_个个d离子。离子。4 : 31 : 14410.解析：解析：x:y4:3 a：b1：1 4个个c 4个个d 处于晶胞中心的处于晶胞中心的x或或a为该晶胞单独占有，位为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以立方体面的微粒为两个立
17、方体共有，所以x:yl:6184:3；a:b=1:8181:1；丙晶胞中丙晶胞中c离子为离子为1214+14(个个)；d离子为离子为818 + 6124(个个)11.右右图是超是超导化合物化合物钙钛矿晶体的晶晶体的晶胞胞结构。构。请回答：回答：(1)该化合物的化学式化合物的化学式为 。(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有最近且相等的其他钛离子共有个个CaTiO3 611.解析：解析：这个晶胞个晶胞对位于位于顶点上的每个点上的每个钛原原子占有的份子占有的份额为1/8，所以，它，所以，它单独占有的独占有的钛原子个数原子个数为81/8=
18、1个；它个；它对位于棱上的每个位于棱上的每个氧原子占有的份氧原子占有的份额为1/4，所以，它，所以，它单独占有独占有的氧原子个数的氧原子个数为121/4=3个；它全部个；它全部拥有体有体内的那一个内的那一个钙原子，所以，原子，所以，该晶胞中晶胞中单独占独占有的有的钛原子、氧原子和原子、氧原子和钙原子的个数分原子的个数分别为：1、3、1.钛位于立方体的位于立方体的顶点上，与一个点上，与一个钛离离子距离最近的子距离最近的钛离子是与它共棱的离子是与它共棱的,与它共棱与它共棱的离子都是二个，所以，共的离子都是二个，所以，共6个。个。12右右图是石英晶体平面示意是石英晶体平面示意图，它，它实际上上是立体
19、的网状是立体的网状结构，构，其中硅、氧原子数之比其中硅、氧原子数之比为 。原硅酸根离子原硅酸根离子SiO44的的结构可表示构可表示为_ 二聚硅酸根离子二聚硅酸根离子Si2O76中，只有硅氧中，只有硅氧键，它，它的的结构可表示构可表示为 。1:2CO2 分子中心CO2 分子13. 在干冰晶体中每个在干冰晶体中每个CO2分子周分子周围紧邻的的 CO2分子有分子有_个个 在晶体中截取一在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落点部落到到CO2分子的中心，分子的中心，则在在这个正方形的平面个正方形的平面上有上有_个个CO2分子。分子。12414.如如图为NaCl
20、晶体晶体结构构图，图中直中直线交点交点处为NaCl晶体中晶体中Na+与与Cl-所所处的位置的位置(不考不考虑体体积的大小的大小)。(1)请将其代表请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成的用笔涂黑圆点，以完成 NaCl晶体结构示意图。晶体结构示意图。(2)确定晶体的晶胞，分析其构成。确定晶体的晶胞，分析其构成。(3)从晶胞中分从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相周围与它最近时且距离相等的等的 Na+共有多少个共有多少个?14. (1) 含含8个小立方体的个小立方体的NaCl晶体示意晶体示意图为一个晶胞图为一个晶胞 (2) 在晶胞中在晶胞中Na+与与Cl-个数比个数比为1:1. (3) 12个个
21、拓展提高拓展提高1996年年诺贝化学化学奖授予授予对发现C60有重大有重大贡献献的三位科学家。的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体分子是形如球状的多面体(如如图)，该结构的建立基于以下考构的建立基于以下考虑：C60分子中每个碳原子只跟相分子中每个碳原子只跟相邻的的3个碳原子个碳原子形成化学形成化学键；C60分子只含有五分子只含有五边形和六形和六边形；形；多面体的多面体的顶点数、面数和棱点数、面数和棱边数的关系，数的关系，遵循欧拉定理：遵循欧拉定理：顶点数面数棱点数面数棱边数数2据上所述，可推知据上所述，可推知C60分子有分子有12个五个五边形和形和20个六个六边形，形，C60分子所含的双
22、分子所含的双键数数为30。请回答下列回答下列问题：15.固体固体C60与金与金刚石相比石相比较，熔点，熔点较高者高者应是是_，理由是：，理由是：_.16.试估估计C60跟跟F2在一定条件下，能否在一定条件下，能否发生反生反应生成生成C60F60(填填“可能可能”或或“不可能不可能”)_，并，并简述其理由：述其理由：_。 金刚石属原子晶体金刚石属原子晶体,而固体而固体C60不是不是,故金刚石熔点较高故金刚石熔点较高. 金刚石金刚石 因因因因C C6060分子含分子含分子含分子含3030个双个双个双个双键键, ,与与与与极活极活极活极活泼泼的的的的F F2 2发发生加成反生加成反生加成反生加成反应
23、应即可生成即可生成即可生成即可生成C C6060F F6060 可能可能17.通通过计算，确定算，确定C60分子所含分子所含单键数。数。C60分子所含分子所含单键数数为 。18. C70分子也已分子也已经制得制得,它的分子它的分子结构模型构模型可以与可以与C60同同样考考虑面推知。通面推知。通过计算确定算确定C70分子中五分子中五边形和六形和六边形的数目。形的数目。C C6060分子形成的化学键数为：分子形成的化学键数为：分子形成的化学键数为：分子形成的化学键数为：1/21/2（3*603*60）=90 =90 由欧拉定理计算键数由欧拉定理计算键数由欧拉定理计算键数由欧拉定理计算键数( (即棱边数即棱边数即棱边数即棱边数):60+(12+20)-2=90):60+(12+20)-2=9090-30=60 18.解析解析:设C70分子中五分子中五边形数形数为x,六六边形数形数为y.依依题意可得方程意可得方程组:顶点数面数棱边数顶点数面数棱边数2解得解得: 五边形数五边形数 x = 12 六边形数六边形数 y = 25 再再见
