第一節物質的聚集狀態與晶體的常識第2課時晶胞與晶體結構的測定第三章

晶體結構與性質[學習目標]1.認識簡單晶胞的結構特征。2.會進行各種典型的晶胞中粒子數目的計算和晶體化學式的確

定(重、難點)。3.了解晶體結構的測定方法。玻璃、瀝青、松香、塑料、石蠟、橡膠石英、云母、明礬、食鹽、膽礬、味精、鉆石、蔗糖、常見的晶體：常見的非晶體：比較晶體非晶體是否有自范性有無是否均一均一不均一是否有固定的熔沸點有無是否具有各向異性有無是否發生X射線衍射能不能復習1.晶體：內部粒子（原子、分子或離子）在三維空間里呈周期性有序排列而構成的具有規則幾何外形的固體。如食鹽、水晶、碘等。引入新課如何描述晶體在微觀空間里原子的排列？在晶體微觀空間里取出一個基本單元——晶胞氯化鈉晶體碘晶體結構銅晶體一、晶胞1.概念：描述晶體結構的基本單元。2.晶胞與晶體的關系金剛石晶體結構金剛石晶胞常規的晶胞都是平行六面體，整塊晶體是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成的。晶胞的特征：(1)“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內部的原子種類、個數及幾何排列(包括取向)是完全相同的。晶胞是晶體中最小的結構重復單元。堆積圖特點：能展示粒子的相對大小，晶胞對粒子的占有率，粒子與粒子的堆積接觸和空隙。點陣圖特點：能清晰展示粒子在晶胞中的相對位置，有利于分析點、線、面、角的關系。兩種晶胞圖

一般來說，晶胞都是平行六面體(其邊長不一定相等也不一定垂直)。通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個晶胞完全重合。晶胞的形狀和大小由具體晶體的結構所決定。晶胞不一定都取平行六面體類型一：簡單立方晶胞晶胞示意圖結構特點僅在平行六面的8個頂角上有粒子類型二：面心立方晶胞晶胞示意圖結構特點除8個頂角上有粒子外平行六面體的6個面的面心上均有1個粒子類型三：體心立方晶胞晶胞示意圖結構特點除8個頂角上有粒子外平行六面體的體心有1個粒子【思考】晶胞都是平行六面體嗎？六棱柱（六方）晶胞三棱柱晶胞一、晶胞如何判斷一個結構是否是晶胞呢？金剛石晶胞CO2晶胞NaCl晶胞銅晶胞Na＋Cl－討論：分析以下幾種晶胞，總結平行六面體晶胞滿足的條件：一、晶胞8個頂角相同xzy三套各4根平行棱分別相同xzy三套各兩個平行面分別相同晶胞是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的最小平行六面體。如何判斷一個結構是否是晶胞呢？判斷下列4個圖中結構，屬于晶胞的是（

）A課堂檢測3.晶胞中粒子數目的計算(均攤法)(1)銅晶胞①位于頂角的銅原子

完全屬于某一晶胞的銅原子數：124376858個晶胞共用②位于面心的銅原子122個晶胞共用

一、晶胞一個銅晶胞含有幾個銅原子？14？

一、晶胞晶胞124376851221341體內：1面心：1/2頂點：1/8棱邊：3.晶胞中粒子數目的計算

平行六面體1/43.晶胞中粒子數目的計算(均攤法)(2)NaCl晶胞①Cl－位于頂角和面心，共有4個②Na＋位于棱上和體心，共有4個Cl－Na＋Cl－

一、晶胞應用體驗.如圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖。平均含有的原子數為鈉____個；鋅___個；碘___個；金剛石___個。2288一、晶胞②六方晶胞中粒子的計算方法

內部1③正三棱柱晶胞中粒子的計算方法

內部：1

立方晶胞體心：1面心：1/2棱邊：1/4頂點：1/83.晶胞中粒子數目的計算

平行六面體一、晶胞

晶胞正六棱柱晶胞中粒子數目的計算示意圖位置頂角面上棱上內部側棱上下棱共用該微粒的晶胞數每個晶胞分攤的微粒數62341161213141正六邊形度數為120°，每個頂點6個晶胞共用2.晶胞中粒子數目的計算

六棱柱3晶胞中粒子數目的計算

六棱柱體心1面心1/2棱邊橫1/4豎1/3頂點1/6六棱柱晶胞正三棱柱晶胞中粒子數目的計算示意圖位置頂角面上棱上內部側棱上下棱共用該微粒的晶胞數每個晶胞分攤的微粒數1226411121216141正三邊形度數為60°，每個頂點12個晶胞共用體心1面心1/2棱邊橫1/4豎1/6頂點1/123.晶胞中粒子數目的計算

三棱柱三棱柱應用體驗1.正誤判斷(1)晶胞是晶體中最小的平行六面體(2)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同(3)晶胞中的任何一個粒子都只屬于該晶胞(4)已知晶胞的組成也無法推知晶體的組成××××2.(2023·廣州期末)下列結構示意圖中，不能表示晶胞的是√一、晶胞

晶體的化學式表示的是晶體（也可以說是晶胞）中各類原子或離子數目的最簡整數比4.晶體化學式的確定

一、晶胞

話筒是聲電轉換的換能器，在話筒中有一種材料的結構如圖所示，它的主要成分是鈦酸鋇，根據晶胞的結構示意圖，可知它的化學式是A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3√應用體驗3.下列各項是晶體結構中具有代表性的最小重復單元的排列方式，圖中：

—X，—Y，—Z。其中對應的化學式不正確的是√4.科學家發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態團簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學式是A.TiC B.Ti6C7C.Ti14C13

D.Ti13C14√一、晶胞團簇分子，不可用均攤法，其分子式由原子個數直接確定，若是一個晶胞，則A正確

方法點撥

一、晶胞1、計算公式①先確定一個晶胞中微粒個數N（均攤法）②再確定一個晶胞中a晶體密度的計算

如圖是CsCl晶體的一個晶胞,相鄰的兩個Cs+的核間距為acm,設NA為阿伏加德羅常數的值,CsCl的相對分子質量用M表示,則CsCl晶體的密度(g·cm-3)為(

)D2、典型立方晶胞密度計算(1)簡單立方晶胞已知金屬釙是簡單立方堆積，釙原子半徑為rcm，計算：釙晶胞棱長為a；釙的密度為ρ。①棱長a=2r②密度rr(2)面心立方晶胞r已知金屬金是面心立方緊密堆積，金原子半徑為rcm，計算：金晶胞棱長為a；金的密度為ρ。①面對角線=4r②密度棱長(3)體心立方晶胞已知金屬鉀是體心立方緊密堆積,鉀原子半徑為rcm,請計算：鉀晶胞棱長為a；金的密度鉀的密度為ρ。棱長①立方體對角線=4r②密度類型圖示粒子數晶胞邊長(a)與原子半徑(r)的關系簡單立方體體心立方體面心立方體124a=2r典型立方晶胞結構特點例題1已知CsCl晶體密度為dg·cm－3，設NA為阿伏伽德羅常數的值，相鄰兩個Cs+的核間距為acm，如右圖所示，則CsCl的摩爾質量可以表示為______g·mol-1。例題2金屬銅的晶胞結構如下圖所示,此晶胞立方體的邊長為apm,Cu的相對原子質量為64,金屬銅的密度為dg·cm-3,則怎樣用含a、d的代數式表示阿伏加德羅常數?dNAa3NA=例題3Cu單質晶體中原子的堆積方式如上圖甲所示，其晶胞特征如上圖乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如上圖丙所示。若已知Cu晶胞棱長為apm，Cu相對原子質量為M，NA代表阿伏加德羅常數，Cu原子半徑r=____

pm，Cu單質晶體密度計算式為：______________g·cm-3。例題4如圖為NaCl晶體的一個晶胞,測知氯化鈉晶體中相鄰的Na+與Cl-的距離為acm,該晶體密度為dg·cm-3,則阿伏加德羅常數可表示為(

)。C例題5硅晶胞結構如圖所示，則晶胞中含有___個硅原子。硅晶體的密度為ρgcm—3，硅的摩爾質量為Mg·mol-1,經測定，晶胞邊長為apm，則阿伏加德羅常數可表示為:NA=__mol—1。8計算晶胞棱長時，pm、nm與cm之間的換算：1pm＝10－12m＝10－10cm，1nm＝10－9m＝10－7cm。C三、晶體結構的測定1.常用儀器：X射線衍射儀2.測定過程：

當單一波長的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

或者

。晶體非晶體電子分立的斑點明銳的衍射峰X射線衍射圖通過計算獲得晶胞形狀和大小分子或原子在微觀空間有序排列呈現的對稱類型原子在晶胞里的數目和位置等結合晶體化學組成的信息推出原子之間的相互關系3.作用：三、晶體結構的測定1.下列有關說法正確的是A.測定晶體結構最常用的儀器是X射線衍射儀B.石英玻璃和水晶的衍射圖譜相同C.通過乙酸晶體的X射線衍射實驗，只能測定晶胞中含有的乙酸分子數，

不能推出乙酸分子的空間結構D.晶體的X射線衍射實驗不能判斷晶體中存在哪些化學鍵，也不能確定鍵長

和鍵角√應用體驗三、晶體結構的測定應用體驗2.因生產金屬鐵的工藝和溫度等因素不同，產生的鐵單質的晶體結構、密度和性質均不同，對鐵晶體用X射線衍射進行測定，測得A、B兩種晶胞，其晶胞結構示意如圖：則A、B兩種晶胞中含有的鐵原子數分別是_____、_____。24三、晶體結構的測定自我測試1.如圖是某化合物的晶胞，下列有關說法不正確的是

√自我測試3.如圖為高溫超導領域里的一種化合物——鈣鈦礦晶胞結構。(1)在該晶體中每個鈦離子周圍與它最接近且等距離的鈦離子有____個。6(2)該晶胞中元素氧、鈦、鈣的粒子個數比是________。3∶1∶1自我測試4.通過X射線衍射儀得到的圖譜能獲得下列物質晶胞的形狀。(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結構如圖所示，該氯化物的化學式是_____。CuCl(2)實驗室模擬回收某廢舊含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)生產Ni2O3。加入稀硫酸充分酸浸后過濾，得到浸出液和浸出渣，其浸出渣的X射線衍射圖譜如右：根據右圖所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質X”為______。BaSO4自我測試4.通過X射線衍射儀得到的圖譜能獲得下列物質晶胞的形狀。(3)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____。BN22、氯化銫晶體具有立方體結構，如圖所示，立方體中的圓圈是Cl－所處位置，在該晶體中，每個Cs＋周圍與它最接近的且距離相等的Cs＋的個數共有(

)A．6個 B．8個C．12個D．16個A題型2：觀察晶胞某原子周圍與其等距離且最近的原子數目●●【思考1】Cu晶胞中與銅原子最近且等距離的銅原子有幾個？12個！晶體配位數計算點撥①先確定觀察中心原子，觀察一個晶胞，再向空間延伸②考慮是否重復計算練一練：1