第三章 晶体结构与性质\n第一节 物质的聚集状态与晶体的常识第2课时 晶胞 晶体结构的测定\n学习目标核心素养1．掌握晶体与晶胞的关系。2．掌握晶胞中原子个数的计算方法—均摊法。\n课堂素能探究名师博客呈现课堂达标验收课前素能奠基新课情境呈现\n新课情境呈现\n当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成的，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。这就是X射线衍射的基本原理。\n课前素能奠基\n一、晶胞1．概念：描述晶体结构的________________。基本单元新知预习\n2．结构晶胞一般都是__________________，晶体是由无数晶胞________________而成。(1)无隙：相邻晶胞之间无________________。(2)并置：所有晶胞都是____________排列的，取向____________。(3)所有晶胞的____________及其内部的原子____________、____________及几何排列是完全相同的。平行六面体无隙并置任何间隙平行相同形状种类个数\n3．晶胞中粒子数的计算例如金属铜的一个晶胞的原子数为___________________。\n二、晶体结构的测定对晶体进行X射线衍射实验。\n1．已知CaF2是离子晶体，如果用“●”表示F－；用“○”表示Ca2＋，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是()B预习自测\n\n2．下图是某晶体的晶胞，其中X粒子位于此晶胞的中心，Y粒子位于8个顶点，该晶体中X和Y的个数比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．1∶8A\n3．话筒是声电转换的换能器，在话筒中有一种材料的结构如图所示，它的主要成分是钛酸钡，根据晶体的结构示意图可知它的化学式是()A．BaTi8O12B．BaTi4O6C．BaTi2O4D．BaTiO3D\n\n4．对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是()A．该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体B．该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子C．平均每个晶胞中有14个原子D．平均每个晶胞中有4个原子C\n5．现有甲、乙，丙(如图)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____________，一个丙晶胞中可以均摊到_________个c离子，_________个d离子。4∶31∶144\n\n课堂素能探究\n问题探究：1．晶胞都是平行六面体吗？2．任何晶胞中，位于顶点上的粒子，一定被8个晶胞共有吗？知识点“均摊法”突破晶胞组成的计算\n探究提示：1．提示：不是。晶胞一般是平行六面体。2．提示：不一定。长方体(包括立方体)晶胞中位于顶点上的粒子同为8个晶胞共有，而正六棱柱晶胞中，顶点上的粒子被6个晶胞共有。\n知识归纳总结：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子1/n属于该晶胞。1．长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算\n2.正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算\n3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算\n\n如图为甲、乙两种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为___________。(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是_______________。典例1X2Y1∶3∶1\n\n规律方法指导：晶体化学式的确定流程：观察确认粒子种类→确定各粒子在晶体中的位置→用均摊法求各粒子数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。\n〔变式训练1〕钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为()A．VO3B．VO2C．V2O3D．V2O4B\n\n问题探究：1．计算晶胞棱长时，pm、nm与cm之间如何换算？2．晶胞棱长计算的公式是什么？3．根据晶胞参数和晶体密度，如何计算阿伏加德罗常数？知识点晶体密度的计算\n\n知识归纳总结：1．计算晶胞棱长\n\n\n\n金铜合金的一种晶体的晶胞如图所示。(1)晶胞中铜原子与金原子的数量比为____________。(2)已知该合金密度为dg·cm－3，铜的原子半径为127.8pm，阿伏加德罗常数值为NA，则r(Au)＝________________________(列出计算式)。典例23∶1\n\n〔变式训练2〕食盐晶体是由钠离子(图中的“●”)和氯离子(图中的“”)构成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于()A．3.0×10－8cmB．3.5×10－8cmC．4.0×10－8cmD．5.0×10－8cmC\n\n\n名师博客呈现\n对晶体结构的认识人们最初对晶体的认识完全是理性思考的结果。可以说，结晶化学开始于丹麦科学家斯丹诺(N.Steno)的晶体构造理论。斯丹诺通过研究石英晶体断面，于1669年提出晶面交角守恒定律，即晶体在生长过程中各晶面大小虽然都在变化，但晶面的交角恒定不变(图1)。由此，人们可以从外形上鉴别不同的矿物和晶体。\n法国的结晶学家阿羽衣(R.J.Haüy)依据晶体具有沿一定晶面碎裂的性质，对晶体的微观结构做了合理而大胆的设想，于1784年提出晶体是由具有多面体形状的晶胞平行而无间隙地堆积而成的。阿羽衣的思想被法国科学家布拉维(A.Bravais)发展为空间点阵学说，即构成晶体的粒子按一定规则排列为空间点阵结构(图2)。\n俄国的费多罗夫(E.C.eдopoB)、德国的熊富利斯(A.M.Schönflies)和英国的巴洛(W.Barlow)三位科学家分别于1890年、1891年和1894年以晶体结构周期重复单位为基础，推导出描述晶体空间排列的对称性——230个空间群。这些思考完全是在不能探测晶体内部结构的情况下产生的，科学和技术的发展后来完全证实了上述理性思考的正确性。今天，230个空间群仍然是晶体结构的最完备的理论。\n〔即时训练〕Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为___________。CuH\n课堂达标验收\n1．下列关于晶胞的说法不正确的是()A．所有的晶胞都是平行六面体B．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成C．晶胞中的各原子个数比与晶体中的相等D．晶胞的密度与晶体的密度相同A\n解析：通常人们习惯采用的晶胞都是平行六面体，但并非所有的晶胞都是平行六面体，A选项错误；将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右无隙并置，就构成了整个晶体结构，因此已知晶胞的组成就可推知晶体的组成，晶胞中的各原子个数比与晶体中的相等，晶胞的密度与晶体的密度相同，B、C、D选项正确。\n2．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是()A．观察外观是否规则B．测定是否有固定的熔点C．进行X射线衍射实验D．验证是否有各向异性解析：晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构，而有些晶体的熔、沸点较低，硬度较小，如Na等金属晶体，有些晶体不能导电，所以不能通过测固体的熔点、看外观是否规则、是否有各向异性来判断，故选C。C\n3．(2021·北京海淀区高二检测)某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为()A．1∶8B．1∶4C．1∶2D．1∶1D\n\nD\n\n5．如图为某晶体部分结构：试写出：(1)该晶体结构中D、E两离子个数分别是_________，_________。(2)该晶体中每个D周围结合E的个数是_________个。118\n
