3.1 晶体结构与性质（第2课时 晶胞）-【核心素养目标】2023-2024学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2）
文档属性
| 名称 | 3.1 晶体结构与性质（第2课时 晶胞）-【核心素养目标】2023-2024学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-22 17:22:11 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第一节 晶体的结构与性质
第2课时 晶胞 晶体结构测定
人教版选择性必修2
榆次一中 李金虎
学习目标
1. 认识简单的晶胞。
2. 掌握晶体与晶胞的关系、会通过晶胞确定晶体的化学式。
3. 了解晶体的测定方法。
学习目标
1．通过认识晶胞的结构，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过对不同晶体晶胞中所含粒子的计算。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
素养目标
情境引入
为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
铜晶体
铜晶胞
教学过程
一、晶胞
2. 晶体中晶胞的排列——“无隙并置”
一般来说，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。
（1）“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。
（2）“并置”：所有晶胞平行排列，取向相同。
1. 概念：描述晶体结构的基本单元。
教学过程
晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。
晶胞
晶体
教学过程
一、晶胞
3. 判断晶胞的方法：
（1）8个顶角相同
（2）三套各4根平行棱分别相同
（3）三套各两个平行面分别相同
最小平行六面体。
教学过程
思考1：结合所学内容并判断下列图中哪个结构属于晶胞？
A图中晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行无隙并置”，不是晶胞。
教学过程
一、晶胞
4. 晶胞中所含粒子数的计算
提示：晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。
思考：金属铜晶胞中平均含有几个铜原子？
铜晶胞
教学过程
计算方法：
(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1/n。
(2)方法——均摊法
长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
1
内部：1
1
2
面上：1/2
2
1
3
4
棱边：1/4
1
2
4
3
7
6
8
5
顶角：1/8
某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的 1/n 属于这个晶胞(均摊法)
均摊法
教学过程
立方型晶胞中原子数的计算
教学过程
(2)方法——均摊法
教学过程
铜晶胞
8
1
8× ＝1
面上位置：
2
1
6× ＝3
金属铜的一个晶胞的原子数
2
1
8
1
＝ 8× ＋ 6× ＝4
顶角位置：
教学过程
思考2：下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？
Cl－位于顶点和面心
顶点位置：8× ＝1
8
1
面心位置：6× ＝3
2
1
Na+位于棱上和体心
棱上位置：12× ＝3
4
1
体心位置：1
4
4
教学过程
思考3.下图依次是金属钠(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？
2
2
8
8
教学过程
二、晶体密度的计算方法
若1个晶胞中含有n 个微粒，则1 mol该晶胞中含有n mol微粒，其质量为nM g(M为微粒的相对分子质量)；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有nM＝ρa3NA。
教学过程
思考4：已知氟化钙晶体的晶胞如图所示。则1个晶胞中含有___个Ca2+、___个F 。若晶体的密度为a g·cm 3，则晶胞的体积是_______(只要求列出计算式)。
教学过程
三、晶体结构的测定
测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。
在晶体的X射线衍射实验中，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或者明锐的衍射峰。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐的衍射峰。
教学过程
例如，石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。
教学过程
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。
教学过程
例如，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，晶胞中含有4个乙酸分子。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。
根据下列晶体的晶胞结构，判断化学式正确的是( )
典例1．
【答案】C
课堂练习
典例2．
【答案】D
课堂练习
最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为( )
A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni
C．MgCNi2 D．MgCNi3
已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，晶体中相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如下图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
典例3．
【答案】A
课堂练习
课后小任务
感 谢 倾 听
第一节 晶体的结构与性质
第2课时 晶胞 晶体结构测定
人教版选择性必修2
榆次一中 李金虎
学习目标
1. 认识简单的晶胞。
2. 掌握晶体与晶胞的关系、会通过晶胞确定晶体的化学式。
3. 了解晶体的测定方法。
学习目标
1．通过认识晶胞的结构，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过对不同晶体晶胞中所含粒子的计算。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
素养目标
情境引入
为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
铜晶体
铜晶胞
教学过程
一、晶胞
2. 晶体中晶胞的排列——“无隙并置”
一般来说，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。
（1）“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。
（2）“并置”：所有晶胞平行排列，取向相同。
1. 概念：描述晶体结构的基本单元。
教学过程
晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。
晶胞
晶体
教学过程
一、晶胞
3. 判断晶胞的方法：
（1）8个顶角相同
（2）三套各4根平行棱分别相同
（3）三套各两个平行面分别相同
最小平行六面体。
教学过程
思考1：结合所学内容并判断下列图中哪个结构属于晶胞？
A图中晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行无隙并置”，不是晶胞。
教学过程
一、晶胞
4. 晶胞中所含粒子数的计算
提示：晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。
思考：金属铜晶胞中平均含有几个铜原子？
铜晶胞
教学过程
计算方法：
(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1/n。
(2)方法——均摊法
长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
1
内部：1
1
2
面上：1/2
2
1
3
4
棱边：1/4
1
2
4
3
7
6
8
5
顶角：1/8
某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的 1/n 属于这个晶胞(均摊法)
均摊法
教学过程
立方型晶胞中原子数的计算
教学过程
(2)方法——均摊法
教学过程
铜晶胞
8
1
8× ＝1
面上位置：
2
1
6× ＝3
金属铜的一个晶胞的原子数
2
1
8
1
＝ 8× ＋ 6× ＝4
顶角位置：
教学过程
思考2：下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？
Cl－位于顶点和面心
顶点位置：8× ＝1
8
1
面心位置：6× ＝3
2
1
Na+位于棱上和体心
棱上位置：12× ＝3
4
1
体心位置：1
4
4
教学过程
思考3.下图依次是金属钠(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？
2
2
8
8
教学过程
二、晶体密度的计算方法
若1个晶胞中含有n 个微粒，则1 mol该晶胞中含有n mol微粒，其质量为nM g(M为微粒的相对分子质量)；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有nM＝ρa3NA。
教学过程
思考4：已知氟化钙晶体的晶胞如图所示。则1个晶胞中含有___个Ca2+、___个F 。若晶体的密度为a g·cm 3，则晶胞的体积是_______(只要求列出计算式)。
教学过程
三、晶体结构的测定
测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。
在晶体的X射线衍射实验中，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或者明锐的衍射峰。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐的衍射峰。
教学过程
例如，石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。
教学过程
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。
教学过程
例如，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，晶胞中含有4个乙酸分子。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。
根据下列晶体的晶胞结构，判断化学式正确的是( )
典例1．
【答案】C
课堂练习
典例2．
【答案】D
课堂练习
最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为( )
A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni
C．MgCNi2 D．MgCNi3
已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，晶体中相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如下图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
典例3．
【答案】A
课堂练习
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