高中化学人教版（2019）选择性必修2 3.1.2 晶胞（共19张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版（2019）选择性必修2 3.1.2 晶胞（共19张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 39.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-08 20:05:57 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第二课时 晶胞
第三章 晶体结构与性质
学习目标：
1.认识简单的晶胞。
2.通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法。
3.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。
素养目标：
通过对晶胞的认识和均摊法的学习，发展“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的学科核心素养。。
学习任务一：三、晶胞
1.什么是晶胞
描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
铜晶胞(面心立方体)
问题：铜晶胞所含铜原子是多少个？
铜晶体
常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
“无隙”:相邻晶胞之间没有任何间隙。
“并置”:所有晶胞都是平行排列的，取向相同
所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同。
简单立方体
体心立方体
面心立方体
图3-9 原子在晶胞的顶角、棱、面上以及晶胞内时，一个晶胞平均占有的原子(切割法)
(1)切割法
1
8
1
4
1
2
1
2.怎么计算晶胞中的原子个数
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
体心：1
(2)均摊法
顶点：
1
8
棱边：
1
4
面心：
1
2
铜晶胞
思考与讨论
(1)请计算出铜晶胞的原子数。
原子数＝8× + 6 × ＝4
1
8
1
2
(2)请计算出NaCl晶胞Na和的个数。
NaCl晶胞
NaCl晶胞切割示意图
Na+数＝12× +1 ＝4
1
4
1
8
Cl-数＝8× +6 × ＝4
1
2
Na+数: Cl-数=1:1
氯化钠的化学式为NaCl
一个晶胞含4个NaCl
3. 晶胞的特点是什么
晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。
(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？
(2)图3-11 依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
思考与讨论
三套平行棱,三套平行面
金属钠（C） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C）
准 晶
[问题]我们学习了晶体、非晶体和晶胞等概念。2011年，以色列化学家谢赫特曼(D.Shechtman)因发现准获诺贝尔化学奖。那么，什么是准晶呢？
[查阅资料]以“准晶”为关键词，利用互联查阅相关资料，并回答下列问题：什么是准晶？准晶的单晶X衍射图有什么明显的不同于传统晶体的特征？准晶是不是晶体？准晶的发现怎样改变了晶体的定义？准晶有晶胞吗？
[结论]根据查阅的资料，请自拟题目写篇有关“准晶”的小论文。
探究
准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，有晶胞，这一点和晶体相似；但是准晶不具备平移对称性，这一点又和晶体不同。准晶的特点之一就是五次对称性。在准晶中，原子之间的距离之比也往往趋近于黄金分割数0.618值。准晶的另一特点是准周期性。准晶体具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且，与大多数金属不同的是，其导电、导热性很差。
独享了2011年诺贝尔化学奖。
图2银铝准晶体的原子模型
学习任务二：四、晶体结构的测定
X射线衍射仪
1.测定晶体结构最常用什么仪器
X射线衍射仪
当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点(如图3－13)或者明锐的衍射峰(如图3－14) 。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分的斑点或明锐的衍射峰。
例如，石英(非晶态二氧化硅)和(晶态二氧化硅)研成粉末的X射线衍射图谱是不同的(如图3－14)。
2.测定晶体结构的原理是怎样的
图3－13 单晶衍射图
图3－14 非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比
通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
2.衍射图所能获得的信息有哪些
如，通过晶体X射线衍射实验，对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，晶胞含有4个乙酸分子(如图3－15) ，并且，测定晶胞中各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算出原子间的距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而，得出分子的空间结构(如图3－16) 。
图3－15乙酸晶体和晶胞
乙酸晶胞
图3－15乙酸分子的空间结构
乙酸晶体
小结：
晶胞
概念
计算原子个数—均摊法
特点
结构的测定—X射线衍射实验
晶体
学习评价
1.正误判断，正确的打“√ ”，错误的打“ × ”
(1)固态物质一定是晶体。( )
(2)凡有规则外形的固体一定是晶体。( )
(3)晶体内部的粒子按一定规律周期性地排列。( )
(4)固体 SiO2 ，一定是晶体。( )
(5)晶胞是晶体中最小的平行六面体。( )
(6)测定某一固体是不是晶体可用X射线衍射仪进行实验。( )
×
×
√
×
√
×
2.因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
A
B
则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是________、________个。
2
4
3.高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如右图所示。试回答：
(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个？
(2)在该晶胞中氧、钙、钛的粒子数之比为多少？
6个
氧：
钙：
钛：
12× ＝3
1
4
1
8× ＝1
1
8
粒子数之比＝3：1：1
化学式为：TiCaO3
感谢聆听！
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第二课时 晶胞
第三章 晶体结构与性质
学习目标：
1.认识简单的晶胞。
2.通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法。
3.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。
素养目标：
通过对晶胞的认识和均摊法的学习，发展“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的学科核心素养。。
学习任务一：三、晶胞
1.什么是晶胞
描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
铜晶胞(面心立方体)
问题：铜晶胞所含铜原子是多少个？
铜晶体
常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
“无隙”:相邻晶胞之间没有任何间隙。
“并置”:所有晶胞都是平行排列的，取向相同
所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同。
简单立方体
体心立方体
面心立方体
图3-9 原子在晶胞的顶角、棱、面上以及晶胞内时，一个晶胞平均占有的原子(切割法)
(1)切割法
1
8
1
4
1
2
1
2.怎么计算晶胞中的原子个数
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
体心：1
(2)均摊法
顶点：
1
8
棱边：
1
4
面心：
1
2
铜晶胞
思考与讨论
(1)请计算出铜晶胞的原子数。
原子数＝8× + 6 × ＝4
1
8
1
2
(2)请计算出NaCl晶胞Na和的个数。
NaCl晶胞
NaCl晶胞切割示意图
Na+数＝12× +1 ＝4
1
4
1
8
Cl-数＝8× +6 × ＝4
1
2
Na+数: Cl-数=1:1
氯化钠的化学式为NaCl
一个晶胞含4个NaCl
3. 晶胞的特点是什么
晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。
(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？
(2)图3-11 依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
思考与讨论
三套平行棱,三套平行面
金属钠（C） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C）
准 晶
[问题]我们学习了晶体、非晶体和晶胞等概念。2011年，以色列化学家谢赫特曼(D.Shechtman)因发现准获诺贝尔化学奖。那么，什么是准晶呢？
[查阅资料]以“准晶”为关键词，利用互联查阅相关资料，并回答下列问题：什么是准晶？准晶的单晶X衍射图有什么明显的不同于传统晶体的特征？准晶是不是晶体？准晶的发现怎样改变了晶体的定义？准晶有晶胞吗？
[结论]根据查阅的资料，请自拟题目写篇有关“准晶”的小论文。
探究
准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，有晶胞，这一点和晶体相似；但是准晶不具备平移对称性，这一点又和晶体不同。准晶的特点之一就是五次对称性。在准晶中，原子之间的距离之比也往往趋近于黄金分割数0.618值。准晶的另一特点是准周期性。准晶体具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且，与大多数金属不同的是，其导电、导热性很差。
独享了2011年诺贝尔化学奖。
图2银铝准晶体的原子模型
学习任务二：四、晶体结构的测定
X射线衍射仪
1.测定晶体结构最常用什么仪器
X射线衍射仪
当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点(如图3－13)或者明锐的衍射峰(如图3－14) 。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分的斑点或明锐的衍射峰。
例如，石英(非晶态二氧化硅)和(晶态二氧化硅)研成粉末的X射线衍射图谱是不同的(如图3－14)。
2.测定晶体结构的原理是怎样的
图3－13 单晶衍射图
图3－14 非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比
通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
2.衍射图所能获得的信息有哪些
如，通过晶体X射线衍射实验，对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，晶胞含有4个乙酸分子(如图3－15) ，并且，测定晶胞中各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算出原子间的距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而，得出分子的空间结构(如图3－16) 。
图3－15乙酸晶体和晶胞
乙酸晶胞
图3－15乙酸分子的空间结构
乙酸晶体
小结：
晶胞
概念
计算原子个数—均摊法
特点
结构的测定—X射线衍射实验
晶体
学习评价
1.正误判断，正确的打“√ ”，错误的打“ × ”
(1)固态物质一定是晶体。( )
(2)凡有规则外形的固体一定是晶体。( )
(3)晶体内部的粒子按一定规律周期性地排列。( )
(4)固体 SiO2 ，一定是晶体。( )
(5)晶胞是晶体中最小的平行六面体。( )
(6)测定某一固体是不是晶体可用X射线衍射仪进行实验。( )
×
×
√
×
√
×
2.因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
A
B
则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是________、________个。
2
4
3.高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如右图所示。试回答：
(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个？
(2)在该晶胞中氧、钙、钛的粒子数之比为多少？
6个
氧：
钙：
钛：
12× ＝3
1
4
1
8× ＝1
1
8
粒子数之比＝3：1：1
化学式为：TiCaO3
感谢聆听！