遼寧省凌海市高中化學(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(shí)晶體學(xué)案魯科版選修3.doc

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第1節(jié)　認(rèn)識(shí)晶體 課堂合作探究 問(wèn)題導(dǎo)學(xué) 一、等徑圓球的密堆積方式 活動(dòng)與探究1 (1)將直徑相等的圓球放置在平面上，使球面緊密接觸，除下面兩種方式外，還有沒(méi)有第三種方式？你不妨用實(shí)物(如用乒乓球或玻璃球等)自己動(dòng)手試一試。 (2)面心立方最密堆積(A1)是如何形成的？ (3)六方最密堆積(A3)是如何形成的？ 1．由A1、A3堆積方式可知，同一層上每個(gè)球與同層中周圍6個(gè)球相接觸，同時(shí)又與上下兩層中各3個(gè)球相接觸，故每個(gè)球與周圍12個(gè)球相接觸，所以它們的配位數(shù)是12。 2．A1、A3兩種堆積方式的堆積密度(原子的空間利用率)最大。 3．由離子構(gòu)成的晶體可視為不等徑圓球的密堆積，即將不同半徑的圓球的堆積看成是大球先按一定方式做等徑圓球的密堆積，小球再填充在大球所形成的空隙中。 NaCl晶體、ZnS晶體中，Cl－、S2－均按A1型密堆積，Na＋、Zn2＋填在它們的空隙中。在干冰中，線形的二氧化碳分子在空間以A1型密堆積方式形成晶體。 遷移與應(yīng)用 關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)型的說(shuō)法正確的是(　　) A．所有的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 二、晶體中的有關(guān)計(jì)算 活動(dòng)與探究2 (1)如何利用均攤法求算晶體中的微粒數(shù)？ 計(jì)算出晶胞中的微粒個(gè)數(shù)后，根據(jù)微粒個(gè)數(shù)確定其最高整數(shù)即可確定相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式。 (2)計(jì)算晶體密度的思路是什么？ 遷移與應(yīng)用 如圖所示為金屬銅的晶胞的切割示意圖，該晶胞的邊長(zhǎng)為3.6210－10m，每一個(gè)銅原子的質(zhì)量為1.055 210－25kg。試回答下列問(wèn)題： (1)一個(gè)晶胞中“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是多少？這些銅原子的質(zhì)量是多少？ (2)該晶胞的體積是多大？ (3)利用(1)和(2)的結(jié)果來(lái)計(jì)算金屬銅的密度。 原子的空間利用率的計(jì)算方法： 1．首先把堆積方式抽象成晶胞模型。 2．均攤法計(jì)算晶胞的微粒個(gè)數(shù)，計(jì)算微粒所占的體積。 3．計(jì)算晶胞的總體積。 4．空間利用率等于微粒總體積比晶胞總體積。 當(dāng)堂檢測(cè) 1．下列敘述不屬于晶體特性的是(　　) A．有規(guī)則的幾何外形 B．具有各向異性 C．有對(duì)稱性 D．沒(méi)有固定熔點(diǎn) 2．下列敘述正確的是(　　) A．固態(tài)物質(zhì)一定是晶體 B．金屬鎂的晶體屬于A1型最密堆積 C．晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列 D．凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體 3．金屬晶體、離子晶體和分子晶體采取密堆積方式的原因是(　　) A．構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球 B．金屬鍵、離子鍵、范德華力均無(wú)飽和性和方向性 C．三種晶體的構(gòu)成微粒相同 D．三種晶體的構(gòu)成微粒的數(shù)目及相互作用力相同 4．有關(guān)A3型和A1型堆積的敘述中，正確的是(　　) A．晶胞都是六方晶胞 B．配位數(shù)都是6 C．堆積周期都是相鄰的3個(gè)密置層 D．都是最緊密的堆積 5．下列晶體均按A1型方式緊密堆積的是(　　) A．干冰、氯化鈉、銅 B．硫化鋅、鎂、氮化硼 C．水晶、金剛石、晶體硅 D．硫化鋅、鎂、氯化鈉 答案： 課堂合作探究 【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】 活動(dòng)與探究1：(1)答案：沒(méi)有。 (2)答案：將第一密置層記作A，第二層記作B，B層的球?qū)?zhǔn)A層中頂點(diǎn)向上(或向下)的三角形空隙位置；第三層記作C，C層的球?qū)?zhǔn)B層的空隙，同時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)A層中頂點(diǎn)向下(或向上)的三角形空隙(即C層球不對(duì)準(zhǔn)A層球)。以后各層分別重復(fù)A、B、C等，這種排列方式三層為一周期，記作…ABCABC…，如下圖。 由于在這種排列中可以畫出面心立方晶胞，故稱這種堆積方式為面心立方最密堆積。 (3)答案：將密置層按…ABAB…方式做最密堆積，這時(shí)重復(fù)周期為兩層，如下圖。由于在這種排列方式中可畫出密排六方晶胞，故稱此排列為六方最密堆積。 遷移與應(yīng)用：B　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)成粒子為原子，粒子間的相互作用為共價(jià)鍵，由于共價(jià)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(xiàng)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(xiàng)不正確；Cu屬于A1型密堆積，D項(xiàng)不正確。所以答案選B。 活動(dòng)與探究2：(1)答案：均攤法是指每個(gè)圖形(晶胞)平均擁有的粒子數(shù)目。如果每個(gè)粒子為n個(gè)圖形(晶胞)所共有，則該粒子有個(gè)粒子屬于該圖形(晶胞)。 ①長(zhǎng)方體形(正方體)晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)。 a．處于頂點(diǎn)的粒子，同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)為。 b．處于棱上的粒子，同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)為。 c．處于面上的粒子，同時(shí)為2個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)為。 d．處于體內(nèi)的粒子，則完全屬于該晶胞，對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)為1。 ②非長(zhǎng)方體形(非正方體)晶胞中粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)對(duì)六邊形的貢獻(xiàn)為1/3。 (2)答案：通過(guò)晶體微粒數(shù)計(jì)算晶體密度的基本思路是：微粒數(shù)物質(zhì)的量質(zhì)量密度。 遷移與應(yīng)用：答案：(1)4個(gè)，4.2210－25kg。 (2)4.7410－29m3 (3)8.90 gcm－3 解析：(1)從圖上看，銅晶體采取的是面心立方最密堆積(A1)型，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。 每個(gè)晶胞中銅原子數(shù)目為： 8+6=4 這些銅原子的質(zhì)量為： 41.055 210－25 kg=4.2210－25 kg。 (2)由于該晶胞的邊長(zhǎng)為3.6210－10 m。所以該晶胞的體積為(3.6210－10)3 m3=4.7410－29 m3。 (3)銅的密度為＝8.90 gcm－3。 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1．D　2．C　3．B　4．D　5．A