人教版化学选修3晶体和晶胞

《人教版化学选修3晶体和晶胞》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版化学选修3晶体和晶胞（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、新课程人教版化学选修3 第三章 晶体结构与性质第一节 晶体的常识 第二课时： 晶胞教学目标： 知识与技能：(1)了解晶胞的概念和晶胞的特点。(2)掌握晶胞与晶体的关系，学会晶胞中所含微粒数的计算和由晶胞结构确定晶体的化学式及其它相关的计算。过程与方法：(1)通过生活中常见的晶体物质和生活常识、感情经验从晶体宏观特征逐步过渡到微观结构特征，引导学生理解和把握晶体内部结构的有序造就了其外部有序。 (2)通过对不同晶体晶胞结构的认识和研究，理解和掌握晶胞与晶体的关系，通过对晶胞的“无隙并置”的理解，掌握用数学“均摊法”计算晶胞中所含微粒数以及确定晶体化学式的方法。情感、态度与价值观：(1)通过对晶体

2、内部微观最小重复结构的基本单元晶胞的认识和晶胞所含微粒数计算的分析，培养学生实事求是、务实严谨的学习态度和学习化学的兴趣。(2) 使学生理解和掌握平行六面体晶胞中所含微粒的计算方法，并在此基础上引导学生分析、理解、归纳和总结的非平行六面体晶胞中所含微粒的计算方法，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。教学重点、难点：晶胞中所含微粒数的计算及晶体化学式的确定。教学方法：观察法、讨论法、比较法、归纳法教学过程：复习引入师：上节课我们一起学习了晶体的有关知识，下面请同学们思考下列问题。多媒体投影：(1)晶体有什么特点？(2)晶体和非晶体的本质区别是什么？学生思考后回答。生：晶体的特点有自范性、

3、均一性、各向异性和有固定的熔点以及能使X射线产生衍射等。晶体和非晶体的本质区别在于构成晶体的粒子在微观空间中是否呈现周期性的有序排列。师：晶体在微观结构上存在周期性的重复的有序排列。如果，我们要研究某晶体的组成和结构，进而研究其性质，该如何选取研究的对象呢？是取大块的晶体作为研究对象，还是以晶体中周期性重复的基本结构单元作为研究对象呢？ 生：以晶体结构中周期性重复的基本单元作为研究对象。因为确定了结构中周期性重复的基本单元的组成，就确定了晶体的组成。师：很好，这种晶体结构中周期性重复的基本单元，我们称之为晶胞。这就是我们本节课所要学习和研究的内容。 板书：第二课时： 晶胞师：同学们，你知道晶胞

4、有哪些特点吗？学生分组讨论、交流后回答。 生：晶胞是晶体中最小结构的重复单元。它具有以下3个特点：(1)同一晶体中所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何图形是完全相同的。(2)晶胞一般都是平行六面体。(3)晶胞一般采用无隙并置的堆积方式。师：如何理解晶胞的“无隙并置”呢？生：无隙指晶胞之间没有任何间隙；并置指晶胞在空间都是平行排列的且取向相同，平移后能完全重合。简单立方体心立方面心立方师：回答的非常好。晶胞一般都是平行六面体。常见三种典型立方晶体结构的晶胞分别为简单立方，体心立方和面心立方。投影如下：师：晶胞与晶体的关系就像蜂室与蜂巢，所以整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞在空间无隙并置形

5、成的。下面我们来演示晶体中晶胞无隙并置的情况。多媒体播放晶体中晶胞的无隙并置。师：根据晶胞的结构，如何计算晶胞所含有的微粒数呢？多媒体播放微粒在平行六面体晶胞体内、晶胞面上、晶胞棱上和晶胞顶点的四种情况。引导学生用数学“平均分”的方法分析平行六面体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献并总结如下： 4. 位于晶胞顶点的微粒，被八个晶胞所占有, 每个晶胞实际占有这个微粒的1/8。 1. 位于晶胞体内的微粒，晶胞实际完全占有这个微粒。 3 位于晶胞棱边的微粒，被四个晶胞所占有,每个晶胞实际占有这个微粒的1/4。 2. 位于晶胞面心的微粒，被两个晶胞所占有，每个晶胞实际占有这个微粒的1/2。 师：同学们，

6、你能根据晶胞计算出其所含有的粒子数吗？多媒体投影：思考讨论1：下图分别是金属钠(Na)、金属铜(Cu)晶胞，金属钠金属铜算一算它们平均含几个原子?思考讨论2：下图是碘分子（I2）晶体的晶胞，算一算，该晶胞平均含有几个碘分子？含有几个碘原子？思考讨论3：石墨晶体为层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。（2）碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_。师：请同学们分组讨论，回答时，要求说出计算的详细过程。学生讨论、交流后回答。生甲：金属钠晶胞中顶点处平均分得的钠原子为81/8=1个，再加上晶胞体内完全占有的1个钠原子，

7、金属钠晶胞平均占有1+1=2个钠原子；金属铜晶胞中顶点处平均分得的铜原子为81/8=1个，再加上晶胞面上平均分得61/2=3个铜原子，金属铜晶胞平均占有1+3=4个铜原子.生乙：碘分子晶胞中顶点处平均分得的碘分子为81/8=1个，再加上晶胞面上平均分得61/2=3个碘分子，则碘分子晶胞平均占有1+3=4个碘分子；又因为一个碘分子含有两个碘原子，因此，碘分子晶胞平均占有碘原子数为24=8个。生丙：题中所给平面正六边形不是晶胞结构，但可以用平均分的方法来解决题中的问题。图中每个碳原子被3个正六边形共同占有，则每个正六边形平均分得每个碳原子的1/3，而每个正六边形均占有这样的6个碳原子，因此，每个正

8、六边形平均占有C原子数为61/3=2个；每两个正六边形共用一条边（即一个碳碳键），每个正六边形分得一个碳碳键的1/2,而每个正六边形有这样的6条边即6个碳碳键，因此，每个正六边形平均占有碳碳键数61/2=3个，所以，每个正六边形平均占有碳原子数目与碳碳化学键数目之比为2:3。A B C 师：学会了平行六面体晶胞中所含微粒的计算，如果晶胞是非平行六面体，又如何来求其平均所含有的微粒数呢？多媒体投影：思考讨论4：某晶体的一部分如右图所示(正三棱柱)，这种晶体中A、B、C三种粒子之比是 。 学生讨论、交流后回答。生：由“平均分”的方法可知，微粒C位于正三棱柱体内，被正三棱柱体完全占有；微粒B位于正三

9、棱柱体棱上，但位于正三棱柱体横棱上的微粒B，正三棱柱体平均占有每个微粒B的1/4，则正三棱柱体平均占有横棱上的微粒B的总数为61/4=3/2个，而位于正三棱柱体侧棱上的微粒B，正三棱柱体平均占有每个微粒B的1/6，则正三棱柱体平均占有侧棱上的微粒B的总数为31/6=1/2个，因此，正三棱柱体平均占有微粒B的总数3/2+ 1/2=2；微粒A位于正三棱柱体顶点上，正三棱柱体平均占有每个微粒A的1/12，则正三棱柱体平均占有顶点上的微粒A的总数为61/12=1/2个；所以，晶体中A、B、C三种粒子之比是1:4:2。过渡通过以上的讨论和分析，我们学会了晶胞所含微粒数的计算方法，那么，我们能否根据物质的

10、晶胞结构确定物质的化学式呢?多媒体投影：例1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）。例2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）。 例3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）。师：请同学们在做题时注意比较这3道题中的晶胞结构，答题时，用科学规范的语言准确地叙述解题的详细过程。教师结合学生的答题情况加以点评并给出答案：例1：AB，例2：A2B，例3：ABC3。多媒体投影：例4：（2009年江苏省启东中学高考模拟题）2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。图示的是该化合物的晶体结构单

11、元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为：（ ） A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2例5：科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图1所示：图中顶角和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子该分子的化学式是（ ） ATil3C14 BTi14C13 CTi4C5 DTiC教师结合学生的答题情况加以点评，指出例5题中所给的图形虽然是平行六面体，但它并不是晶胞结构，而是气态团簇分子的结构，因此，只需数出分子结构中的各种原子总数再求它们的最简比即可确定该分子的化学式。总结师：对像思考讨

12、论4和例4这样题给不同与一般平行六面体型晶胞的晶胞结构，在计算晶胞平均占有的微粒数时切不可生搬硬套，直接按照平行六面体型晶胞占有微粒数的计算方法进行计算，而要根据晶胞的具体结构运用“平均分”的思想方法或根据像例5题中的已知条件进行具体分析和计算，做到灵活正确解题。巩固练习: 1、现在四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的（ ）AB2 EF2 XY3Z ABA B C D2、据报道，某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如右图所示。则这种合金的化学式为（ ）ALaNi6 BLaNi3 CLaNi4 DLaNi53、晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有

13、20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子。如图2-10所示，回答：（1）键角_ 。（2）晶体硼中的硼原子数_个；BB键有_条。参考答案：巩固练习: 1、C 2、D 3、（1）60。（2）12；30板书设计：第二课时： 晶胞 一、晶胞。 1. 晶胞：晶体中最小结构的重复单元。2. 晶胞的三个特点：(1)同一晶体中所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何图形是完全相同的。(2)晶胞一般都是平行六面体。(3)晶胞一般采用无隙并置的堆积方式。二、平行六面体晶胞中所含微粒数的计算。1. 位于晶胞体内的微粒，晶胞实际完全占有这个微粒。2. 位于晶胞面心的微粒，被两个晶胞所占有，每个晶胞实际占有这个微粒的1/2。3. 位于晶胞棱边的微粒，被四个晶胞所占有,每个晶胞实际占有这个微粒的1/4。4. 位于晶胞顶点的微粒，被八个晶胞所占有, 每个晶胞实际占有这个微粒的1/8。六方晶系，正交晶系，单斜晶系，三斜晶系，立方晶系，四方晶系，三方晶系。其中立方晶系可简单分为简单立方，体心立方和面心立方