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认识晶体学案


学案 15
【学习目标】

认识晶体

1.了解晶体的重要特征。 2.通过等径圆球与非等径圆球的堆积模型认识晶体中微粒排列的周期性规律。 3.了解晶胞的概念,以及晶胞与晶体的关系,会用“切割法”确定晶胞中的粒子数目(或粒子数 目比)和晶体的化学式。

【学习重点、难点】
晶胞的计算

【自主学习】
一、晶体的概念与特性 1.晶体的概念 内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做___________重复排列构成的固体物质。 2.晶体的特性 特征一: 特征二: 特征三: 此外,晶体都有固定的熔沸点。 3.晶体的类型 晶体类型 离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体 二、晶体结构的堆积模型 1.等径圆球的密堆积 原子 分子 微粒种类 微粒间的相互作用 离子键 金属键 __________ __________ 实例 NaCl 铜 金刚石 冰 三、晶胞 概念 形状 特点 微粒数目求算 描述晶体结构的_________________ 晶胞一般都是____________,晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成 所有晶胞的____及内部的原子___________及几何排列是完全相同的 某晶胞中的微粒,如果被 n 个晶胞所共有,则微粒的________属于该晶胞 2.非等径圆球的密堆积

1

【突破疑难】 晶体堆积方式
1.面心立方最密堆积(A1 型) 将第一密置层记作 A,第二层记作 B,B 层的球心对准 A 层中相邻三个球所围成的空隙的中心; 第三层记作 C,C 层上的小球的球心正好落在 A 层球所形成的另一类空隙的中心,以后各层分别 重复 A,B,C 等,这种排列方式三层为一周期,记作?ABCABC?,如图。

3.对于独立原子构成的分子则不能用均摊法。

由金属原子 M 和非金属原子 N 构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面上的原子是 M 原子, 棱中心和体心的原子是 N 原子,由于 M、N 原子并不存在共用关系,所以由气态团簇分子结构 图可知, 其分子式可由示意图查原子个数来确定, 原子共 14 个, 原子 13 个, M N 即分子式 M14N13。 由于在这种排列中可以画出面心立方晶胞,故称这种堆积方式为面心立方最密堆积。 2.六方最密堆积(A3 型) 将密置层按…ABAB…方式做最密堆积,这时重复周期为两层,如图。由于在这种排列方式中可画 出密排六方晶胞,故称此排列为六方最密堆积。

特别提醒:
(1)晶胞中粒子个数的计算,其重要问题是正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所 共用。 (2)晶体的晶胞不一定只是一个小立方体。例如食盐晶体的晶胞是由 8 个小立方体构成的大立方 体。

【自我知识构建】

由以上堆积可知,同一层上每个球与同层中周围 6 个球相接触,同时又与上下两层中各 3 个球 相接触,故每个球与周围 12 个球相接触,所以它们的配位数是 12。上述两种堆积方式的堆积密 度(原子的空间利用率)最大。

要点二 晶胞中粒子数目的计算——均摊法(或叫“切割法” )
1 如某个粒子为 n 个晶胞所共有,则该粒子有 属于这个晶胞。 n 1.长方体晶胞中不同位置的粒子数的计算

【当堂检测】
1.普通玻璃和水晶的根本区别在于( A.外形不一样 B.普通玻璃的基本构成微粒无规律性地排列, 水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列 C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点 2.非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1 个 碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占该粒子的 1/3。
2

)

D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换

2.下列有关晶胞的叙述,正确的是( A.晶胞是晶体中最小的结构重复单元

)

B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 C.晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞 D.已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成 3.下列叙述,不正确的是( )


第 6 题图 7. NaCl 晶胞结构如图所示,结合所学知识,回答下列问题:

第 7 题图

A.氯化钠的晶体结构为非等径圆球密堆积 B.晶体尽量采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定 C.因为共价键有饱和性和方向性,所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原则 D.金属铜和镁均以 ABAB 方式堆积 4.金属晶体、离子晶体和分子晶体采取密堆积方式的原因是( A.构成晶体的微粒均可视为圆球 B.金属键、离子键、分子间作用力均无饱和性和方向性 C.三种晶体的构成微粒相同 D.三种晶体的构成微粒多少及相互作用力相同 5. 元素 X 的某价态离子 Xn+中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层,它与 N3-形成的晶 )

Ⅰ.如果忽略 Na 的存在,Cl 的堆积方式是________________________________。 Ⅱ.随着科学技术的发展,阿伏加德罗常数的测定手段越来越多,测定的精度也越来越高。现有 一种简单可行的测定方法,具体步骤为:①将 NaCl 固体研细、干燥后,准确称取 m g NaCl 固体 并转移到定容仪器 A 中。②用滴定管向 A 仪器中加苯,不断振荡,继续加苯到 A 仪器的刻度, 计算出 NaCl 固体的体积为 V cm3。 (1)步骤①中仪器 A 最好使用________(填编号)。 A.量筒 C.容量瓶 B.烧杯 D.试管



(2)步骤②中能否用水代替苯________,理由是__________________________________________ _________________________________________________________________________。 (3)已知 NaCl 晶体中,靠得最近的 Na 、Cl 间的距离为 a cm(如图),则用上述方法测得的阿伏加 德罗常数 NA 的表达式为_________________________________________________。
+ -

体结构如图所示。 (1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为______。 (2)该晶体中 Xn 中 n=________。 (3)X 元素的原子序数是________。 (4)晶体中每个 N3 被________个等距离的 Xn 包围。 6. 现在甲、乙、丙三种晶体的晶胞
- + +

(甲中 x 处于晶胞的中心, 乙中 a 处于晶胞的中心), 可推知: 甲晶体中 x 与 y 的个数比是________, 乙中 a 与 b 的个数比是________,丙晶胞中有________个 c 离子,有________个 d 离子。

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