人教高中化学第3讲 晶体结构与性质（教案）.doc

第3课时　必备知识——晶体结构与性质
知识清单
[基本概念]①晶体；②非晶体；③晶胞；④分子晶体；⑤原子(共价)晶体；⑥离子晶体；⑦金属晶体；⑧金属键
[基本规律]①利用“均摊法”进行晶胞的计算；②四种晶体类型的判断；③晶体熔、沸点的比较；④利用“电子气理论”解释金属的延展性、导电性和导热性
知识点1　晶体与晶胞
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X­射线衍射实验
(2)获得晶体的三种途径
①熔融态物质凝固。
②气态凝华[物质冷却不经过液态，直接凝固(凝华)]。
③溶质从溶液中析出。
(3)晶胞
①概念：描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——“无隙并置”
2．晶胞组成的计算——均摊法
(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。
(2)方法
①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
图解：
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。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)冰和碘晶体中相互作用力相同(　　)
(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列(　　)
(3)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块(　　)
(4)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(　　)
(5)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X­射线衍射实验(　　)
答案　(1)×　(2)√　 (3)√　(4)×　(5)√
[通关2] (人教选修3·P64，3题改编)如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中〇－X、●－Y、⊗－Z。其对应的化学式不正确的是(　　)
B　[A图中X、Y原(离)子的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B图化学式应为XY，错误；C图中X的数目：4×＋1＝，Y的数目：4×＝，化学式为X3Y，正确；D图中X的数目：8
×＝1，Y的数目：6×＝3，Z位于内部，数目为1，化学式XY3Z，正确。]
[通关3] (2020·全国卷Ⅰ，35(4))LiFePO4的晶胞结构示意图如图(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。
电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如图(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。
解析　根据图(a)可知顶点上Li＋数为8×＝1，面上Li＋数为4×＝2，棱上Li＋数为4×＝1，一个晶胞中含有Li＋的数目为1＋2＋1＝4，故每个晶胞中含有LiFePO4的单元数为4；据图(b)，顶点上Li＋数为8×＝1，面上Li＋数为3×＝1.5，棱上Li＋数为3×＝0.75，共有Li＋的数目为3.25，故失去Li＋的数目为0.75，＝，得x＝。根据x＝，可知图(b)所代表物质的化学式为Li13Fe16(PO4)16，则根据化合物中正、负化合价的代数和为0可知，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
答案　4　　13∶3
[通关4] [2020·山东卷，17(4)]以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
坐标原子
x
y
z
Cd
Sn
0
0
0
0
0
0．5
As
0.25
0.25
0.125
一个晶胞中有________个Sn。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有________个。
解析　根据部分原子的坐标可知，Cd是黑球，Sn是白球，As是灰球。有4个Sn位于棱上(折合为1个)；另外有6个Sn位于面上(折合为3个)，共4个Sn。距离Cd(0，0，0)最近的Sn有两个，分数坐标分别为(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)。观察图中白球和灰球的关系，可知与单个Sn结合的As有4个。
答案　 4　4
[通关5] (1)[2019·江苏卷，21A(4)]一个Cu2O晶胞的结构如图所示，Cu原子的数目为______。
(2)(2017·江苏