晶体的常识全套教案.docx
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晶体的常识全套教案
晶体的常识
第一课时
教学目标
知识与技能
1、了解晶体与非晶体的本质差异
2、掌握晶体的基本性质
过程与方法
通过生活常识、情感经验从宏观特征逐步过渡到微观特征，认真把握内部有序造就了外部有序
情感、态度与价值观
1、通过对晶体内部微观结构的分析，培养学生实事求是、务实严谨的学习作风和学习化学的兴趣
2、通过“内部有序造就了外部有序”的事实，培养学生的探究精神
教学重点
晶体与非晶体的本质差异
教学难点
晶体与非晶体的本质差异，晶体的物理性质
教学过程
【引言】通过以前对原子结构、分子结构和化学键的学习，我们知道组成物质的质点可以是原子、分子或离子。
根据物质在不同温度和压力下，质点间作用力大小的不同和质点排列的有序或无序，物质主要可分为三种聚集状态；固态、液态和气态。
固态物质又可分为晶体和非晶体（无定形体）。
从这节课开始，我们来学习有关晶体的知识。
【板书】第三章晶体和结构与性质
【师】我们先来了解一下晶体的有关常识
【板书】第一节晶体的常识
一、晶体与非晶体
【师】我们先来看一下它们的定义。
【板书】1、晶体：
具有规则几何外形的固体。
【师】
如：
NaCl、I2、金刚石等。
【板书】2、非晶体：
不具规则几何外形的固体。
【师】如：
松香、蜡烛、玻璃等等。
【板书】3、晶体与非晶体的本质差异
自范性
微观结构
晶体
有（能自发呈现多面体结构）
原子在三维空间内呈周期性有序排列
非晶体
没有（不能自发呈现多面体结构）
原子排列相对无序
4、晶体具有自范性的条件
晶体的生长速率适当
【师】熔融态物质凝固，但如果凝固速率过快，常常只得到看不到规则多面体外形的粉末或没有规则外形的击块状物。
如：
快速冷却玛瑙
缓慢冷却水晶
【过渡】下面，我们来看一下晶体的特点。
【板书】二、晶体的特点
1、晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性。
【师】
晶体二氧化硅非晶体二氧化硅
晶体的外形具有一定的、整齐的、规则的几何外形。
如教材中所给出的几种晶体的外观。
虽然由于生成晶体的条件不同，所得到的晶体在外形上可能有些外曲，但晶体表面的夹角（晶角）总是不变的。
【板书】2、有固定的熔点。
【师】加热晶体，温度达到晶体熔点时即开始熔化，在完全没有熔化之前，继续加热，温度不现升高。
这时所供给的热都用来使晶体熔化，完全熔化后，温度才开始升高。
加热非晶体，温度升高到某一程度后开始软化，流动性增强，最后变为液体。
从软化到完全熔化，中间经一定的较长的温度范围。
也就是说，非晶体没有固定的熔点。
【板书】3、有各向异性。
【师】由于晶格各个方向上的排列的质点的距离不同，而导致晶体各个方向上的性质也不一定相同，这就是晶体的各向异性。
如：
云母的离解性（晶体容易沿着某一平面剥离的现象）就不同。
如沿两层平面的平行方向剥离就容易，沿着垂直于平面的方向剥离就困难得多。
石墨在与层垂直的方向上的导电率为与层平行方向上导电率的1/10000。
这种各向异性还表现在晶体的光学性质、热学性质及其他电学性质上。
【板书】4、当单一波长的X—射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或谱线。
【师】这就是X－衍射。
晶体能使X—射线产生衍射，而非晶体却X—射线只能使产生散射。
X—射线衍射法是用来研究晶体的主要方法。
一般是从衍射方向和衍射强度两个方面去研究。
前者主要研究点阵结构的周期性，后者主要研究点阵中原子分布的情况。
两者结合就可确定晶胞的大小、形状及晶胞中原子（或离子）的位置。
【学与问】
1、不是晶体。
从玻璃的结构示意图来看，玻璃中粒子质点排列无序，没有自范性。
2、⑴采用X－衍射衍射实验。
当X－衍射照射假宝石时，不能使X－衍射产生衍射，只有散射效应。
⑵观察是否具有对称性。
在外形上，假宝石没有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。
⑶用来划玻璃。
真宝石硬度大，可划刻玻璃；而假宝石硬度小，不能用来刻划玻璃。
⑷加热。
真宝石熔、沸点很高；而假宝石无固定熔点，在一沔温度范围内便开始熔化。
【板书】三、晶体的制备
1、晶体制备的途径
⑴熔融态物质凝固
⑵气态物质凝华
⑶溶质从溶液中析出
【演示】实验3—1
碘的升华与凝华
【板书】2、晶体的制备
见讲义。
【总结】本节课主要给大家介绍了晶体的概念、性质及晶体与非晶体的本质区别及晶体的制备方法。
【随堂练习】
1、下列物质中，属于晶体的是（CD）
A．橡胶B．玻璃C．食盐D．水晶
2、下列物质属于非晶体的是（C）
A．硫磺B．白磷C．松香D．胆矾
3、水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。
它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且与普通水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是（C）
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态的水一种特殊状态D．玻璃态水是分子晶体
4、下列关于晶体的说法中，不正确的是（A）
A．凡具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶胞是晶体结构的基本单元
C．晶体内部粒子按一定规律周期性重复排列
D．晶体尽量采用紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
5、将60℃的硫酸铜饱和溶液100g，冷却到20℃，下列说法正确的是（B）
A．溶液质量不变B．溶剂质量发生变化
C．溶液为饱和溶液，浓度不变D．有晶体析出，溶剂质量不变
【作业】《学习与评价》P031课时11
【板书】
第三章晶体和结构与性质
第一节晶体的常识
一、晶体与非晶体
1、晶体：
具有规则几何外形的固体。
2、非晶体：
不具规则几何外形的固体。
3、晶体与非晶体的本质差异
自范性
微观结构
晶体
有（能自发呈现多面体结构）
原子在三维空间内呈周期性有序排列
非晶体
没有（不能自发呈现多面体结构）
原子排列相对无序
4、晶体具有自范性的条件
晶体的生长速率适当
二、晶体的特点
1、晶体内部质点和外形质点排列的高度有序性。
2、有固定的熔点。
3、有各向异性。
4、当单一波长的X—射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或谱线。
三、晶体的制备
1、晶体制备的途径
⑴熔融态物质凝固
⑵气态物质凝华
⑶溶质从溶液中析出
晶体的常识
第二课时
教学目标
知识与技能
1、了解晶胞的概念。
2、了解几种常见的晶胞类型。
3、掌握晶体与晶胞的关系，会通过晶胞确定晶体人化学式
过程与方法
利用模型将化学知识具体化，掌握用“均摊法”——数学方法来解决化学知识的方法
情感、态度与价值观
通过“均摊法”的学习与应用，使学生加强学科间联系
教学重点
晶胞的概念、结构；均摊法的应用
教学难点
晶胞与晶体的关系
教学过程
【引入】上节课我们学习了晶体与非晶体的概念及其本质区别，知道了其本质区别的宏观与微观表象。
【师】通过上节课的学习我们知道：
不同晶体在熔、沸点、强度、导热性等物理性质上差异较大。
如：
W的熔点为3410℃，而Hg的熔点则为－℃。
又如：
虽然金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体，但金刚石是世界上最硬的物质，石墨却是世界上最软的矿物之一。
它们在性质上有这么大的差异，主要是因为其内部结构不同，汉我们知道了它们在结构上的差异后，就能够知道它们在结构上为什么有这么大的差异的原因。
从这一节课开始，我们就来学习晶体的结构。
本节课我们来学习晶体的最基本结构——晶胞。
【板书】四、晶胞
1、晶胞是描述晶体结构的最基本单元。
且都是平行六面体。
【师】从名称上来看，晶胞就和生物体内的细胞一样。
生物体是由无数个细胞构成的；同样，晶体也是由许许多多个晶胞所构成。
就象书上所提到的那样有如蜂室与蜂巢的关系；又如有些书上所提到的砖与墙的关系。
这两者都说明了晶胞与晶体之间是局部与整体的关系。
其实严格地讲，这两种说法都不守全正确。
那晶胞与晶体之间到底是什么关系呢？
【板书】2、晶体与晶胞的关系
晶体是由数量巨大的晶胞无隙并置堆砌而成。
无隙并置的条件：
⑴相邻晶胞之间没有任何空隙；
⑵晶胞都是平行排列，取向相同（相邻晶胞能共顶点相连接）
【师】现在大家来考虑一下，为什么说刚才那两个有关晶胞和晶体的比喻是有问题的？
因为：
蜂巢不是平等六面体，而是六棱柱；而砖没有采取并置堆砌，也就是说，相邻的砖没有共用顶点。
【过渡】晶胞都是平等六面体，而平行六面体中最典型的就是立方体。
下面我们就来看几种与立方体有关的晶胞。
【板书】3、立方晶胞
⑴简单立方
⑵体心立方
⑶面心立方
【师】对三种立方进行简单介绍。
“并置堆砌”既是说各个晶胞要共顶点相连接，也就是说：
一个粒子，最多可供8个晶胞所共有。
这样的话，在晶胞中实际所占的粒子数就要打折，那该如何计算呢？
下面，我们来学习有关晶胞的计算方法
【板书】4、计算晶体化学式或晶胞中粒子数的一般方法——均摊法
【师】在立方晶胞中，粒子可能出现在到下这几个位置：
顶点棱面内部
从上图来看，可以很明显地看出各个位置的粒子在一个晶胞中所占的比例。
【板书】⑴顶点——同时为8个晶胞甩共有——×1/8
⑵棱——同时为4个晶胞甩共有——×1/4
⑶面——同时为2个晶胞甩共有——×1/2
⑷内部——同时为1个晶胞甩共有——×1
【学与问】
金属钠：
8×1/8＋1=2体心立方
金属锌：
8×1/8＋1=2六方
晶体碘：
（8×1/8＋6×1/2）×2=8面心立方
金刚石：
8×1/8＋6×1/6＋4=8面心立方
【总结】本节课我们主要学习了晶胞与晶体的关系，以及晶胞中所含粒子数的计算方法。
【随堂练习】
1、晶胞是整个晶体中最小的结构单位。
NaCl是一仲无色
面心立方晶体。
NaCl晶胞结构如右图所示，则每个NaCl晶胞
中含个4Na＋，4个Cl－子。
2、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心。
试分析：
（1）晶体中每个Y同时吸引着4个X，每个X同时吸
引8着个Y，该晶体化学式为XY2；
（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__12__个；
（3）晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数
为109º28¹（填角的度数）
3、如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六
边形占有碳原子数目为（A）
A．2B．3
C．4D．6
4、某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是
整个晶体中最基本的重复单位。
阳离子位于此晶胞的中心，
阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数
比是（D）
A、1∶8B、1∶4C、1∶2D、1∶1
5、最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子形成的气态团
簇分子，如右图所示∶顶点和面心的原子是钛原子，棱的中
心和体心是碳原子。
它的化学式是（D）
A．TiCB．Ti4C4C．Ti13C14D．Ti14C13
6、氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安
全有效地储存氢气。
有报道称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（D）
A．LaNi6B．LaNi3C．LaNi4D．LaNi5
【作业】《学习与评价》P032课时11
【板书】
第一节晶体的常识
四、晶胞
1、晶胞是描述晶体结构的最基本单元。
且都是平行六面体。
2、晶体与晶胞的关系
晶体是由数量巨大的晶胞无隙并置堆砌而成。
无隙并置的条件：
⑴相邻晶胞之间没有任何空隙；
⑵晶胞都是平行排列，取向相同（相邻晶胞能共顶点相连接）
3、立方晶胞
⑴简单立方
⑵体心立方
⑶面心立方
4、计算晶体化学式或晶胞中粒子数的一般方法——均摊法
⑴顶点——同时为8个晶胞甩共有——×1/8
⑵棱上——同时为4个晶胞甩共有——×1/4
⑶面上——同时为2个晶胞甩共有——×1/2
⑷内部——同时为1个晶胞甩共有——×1
第三章《晶体的结构与性质》复习课
【学习目标】
1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
3.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。
【自主学习】
一、晶体的常识
1．晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
性质特征
自范性
熔点
异同表现
二者区别方法
间接方法
科学方法
2.得到晶体的途径
（1）。
（2）。
（3）。
3．晶胞
（1）概念：
描述晶体结构的。
（2）晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：
相邻晶胞之间没有。
②并置：
所有晶胞、相同。
4．晶格能
（1）定义：
气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：
kJ·mol－1。
（2）影响因素：
①离子所带电荷数：
离子所带电荷数越多，晶格能。
②离子的半径：
离子的半径，晶格能越大。
（3）与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越，且熔点越，硬度越。
二、四种晶体性质比较
类型
比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
粒子间的相互作用力
硬度
熔、沸点
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
常见溶剂难溶
大多数易溶于水等极性溶剂
导电、传热性
一般不导电，溶于水后有的导电
一般不具有导电性，个别为半导体
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
物质类别及举例
所有非金属氢化物（如水、硫化氢）、部分非金属单质（如卤素X2）、部分非金属氧化物（如CO2、SO2）、几乎所有的酸、绝大多数有机物（有机盐除外）
部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物（如SiC、SiO2）
金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜）
金属氧化物（如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐（如NaCl）
三、几种常见的晶体模型
1．原子晶体（金刚石和二氧化硅）
（1）金刚石晶体中，每个C与另外个C形成共价键，C—C键之间的夹角是，最小的环是元环。
含有1molC的金刚石中，形成的共价键有mol。
（2）SiO2晶体中，每个Si原子与个O成键，每个O原子与个硅原子成键，最小的环是元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是原子。
2．分子晶体
（1）干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子
有个。
（2）冰的结构模型中，每个水分子与相邻的个水分子以氢键
相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成mol“氢键”。
3．离子晶体
（1）NaCl型：
在晶体中，每个Na＋同时吸引个Cl－，每个Cl－同时吸引个Na＋，配位数为。
每个晶胞含个Na＋和个Cl－。
（2）CsCl型：
在晶体中，每个Cl－吸引个Cs＋，每个Cs＋吸引个Cl－，配位数为。
4．混合晶体：
石墨
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是，C原子采取的杂化方式是。
5．常见金属晶体的原子堆积模型
堆积模型
典型代表
空间利用率
配位数
晶胞
简单立方堆积
面心立方最密堆积A1
体心立方堆积A2
六方最密堆积A3
特别提醒
（1）判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。
如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目（Na＋用“○”表示）：
每个面上有4个，共计12个。
（2）常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。
当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
【预习自测】
1．在下列物质中：
NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、（NH4）2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。
（1）其中只含有离子键的离子晶体是_____________________________________；
（2）其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_______________________；
（3）其中既含有离子键，又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________；
（4）其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________；
（5）其中含有极性共价键的非极性分子是__________________________________；
（6）其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________；
（7）其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_____________________。
（8）其中含有极性共价键的原子晶体是___________________________________。
2．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：
序号
熔点/℃
硬度
水溶性
导电性
水溶液与Ag＋反应
A
811
较大
易溶
水溶液或熔融导电
白色沉淀
B
3500
很大
不溶
不导电
不反应
C
－
很小
易溶
液态不导电
白色沉淀
（1）晶体的化学式分别为A_______、B_____________、C____________。
（2）晶体的类型分别是A______________、B_______________、C____________。
（3）晶体中微粒间作用力分别是A________、B_______________、C________。
3．（五种元素A、B、C、D、E，其中A元素形成的原子核内只有一个质子；B的基态原子s能级的总电子数比p能级的总电子数多1；C元素的原子最外层电子数是次外层的3倍；D在B的下一周期，在同周期元素中，D形成的简单离子半径最小；E是形成化合物种类最多的元素。
（1）A、E形成的化合物E2A2分子中σ键和π键数目之比为________；B、C、D三元素的第一电离能由大到小的顺序为________（填元素符号，下同）；A、B、C电负性由大到小的顺序为____________。
（2）与PH3相比，BA3易液化的主要原因是__________________________________；
BA3分子中键角________（填“>”、“<”或“＝”）109°28′，原因是____________。
（3）BC
的立体构型为__________。
BC
中B原子轨道的杂化类型为__________。
（4）化合物DB是人工合成的半导体材料，它的晶胞结构与金刚石（右图为金刚石晶胞的结构模型）相似，DB晶胞的边长为acm。
该晶体的密度为________g·cm－3（NA表示阿伏加德罗常数，DB的摩尔质量为bg·mol－1）。
【合作探究】
探究一：
晶胞中原子个数，确定晶体化学式
1.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，化学式为________；
乙中a与b的个数比是________，化学式为________；丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子，化学式为________。
探究二 晶体熔、沸点的比较
1．NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表：
物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子电荷数
1
1
2
键长（10－10m）
试判断，这三种化合物熔点由高到低的顺序是（ ）
A．①>②>③B．③>①>②C．③>②>①D．②>①>③
2．氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为（填元素符号），MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，MO的熔点比CaO的高，其原因是。
探究三依据晶胞判断晶体类型
1.下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图（未按顺序排序）。
与冰的晶体类型相同的是__________（请用相应的编号填写）。
●
2．现有几组物质的熔点（℃）数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：
3550℃
Li：
181℃
HF：
－83℃
NaCl：
801℃
硅晶体：
1410℃
Na：
98℃
HCl：
－115℃
KCl：
776℃
硼晶体：
2300℃
K：
64℃
HBr：
－89℃
RbCl：
718℃
二氧化硅：
1723℃
Rb：
39℃
HI：
－51℃
CsCl：
645℃
据此回答下列问题：
（1）A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
（2）B组晶体共同的物理性质是________（填序号）。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
（3）C组中HF熔点反常是由于____________________________________________。
（4）D组晶体可能具有的性质是__________（填序号）。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
（5）D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为________________________________________________________________________。
探究四：
晶体的密度及微粒间距离的计算
1.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X（
）位于立方体的顶点，Y（○）位于立方体的中心。
试分析：
（1）晶体中每个Y同时吸引________个X。
（2）该晶体的化学式为__________。
（3）设该晶体的摩尔质量为Mg·mol－1，晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
2.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如右图。
试回答下列问题：
（1）在周期表中Ca处于周期表__________区。
（2）铜原子的基态原子核外电子排布式为__________________________。
（3）已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23cm3，储氢后形成LaNinH的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaNin中，n＝__________（填数值）；氢在合金中的密度为______________。
探究五：
对晶胞结构的考查
1、下面有关晶体的叙述中，不正确的是（ ）
A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子
B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有6个
C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
2、CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，
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