2019-2020年高二化學(xué)魯科版選修三學(xué)案-1晶體的特性和晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型

1、第三章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)第1節(jié)認(rèn)識(shí)晶體第1課時(shí)晶體的特性和晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.熟知晶體的概念、晶體的類(lèi)型和晶體的分類(lèi)依據(jù)。2.知道晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型。新知導(dǎo)學(xué)啟謔思耀揮宓越律一、晶體的特性.晶體與非晶體(1)晶體：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。如金剛石、食鹽、干冰 等。(2)非晶體：內(nèi)部原子或分子的排列呈雜亂無(wú)章的分布狀態(tài)的固體物質(zhì)。如橡膠、玻璃、松香等。.晶體的特性：(1)自范性：晶體在適宜條件下可以自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)。(2)各向異性：是指在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì),如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。

2、(3)對(duì)稱(chēng)性：晶體具有特定的對(duì)稱(chēng)性，如規(guī)則的食鹽晶體具有立方體外形，它既有軸對(duì)稱(chēng)性，也有面對(duì)稱(chēng)性。(4)晶體具有固定的熔、沸點(diǎn)。.常見(jiàn)的四種晶體類(lèi)型晶體類(lèi)型構(gòu)成微粒種類(lèi)微粒間的相互作用實(shí)例離子晶體陰、陽(yáng)離子離子鍵NaCl金屬晶體金屬原子金屬鍵Cu原子晶體原子共價(jià)鍵金剛石分子晶體分子分子間作用力干冰歸納總結(jié)(1)晶體與非晶體的區(qū)別外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔、沸點(diǎn)晶體具有規(guī)則幾何外形微粒在三維空間呈周期性有序排列有各向異性固定非晶體不具有規(guī)則幾何外形微粒排列相對(duì)無(wú)序無(wú)各向同性/、固定本質(zhì)區(qū)別微觀粒子在二維空間是否呈現(xiàn)周期性旬時(shí)E列(2)晶體與非晶體的區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對(duì)固

3、體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)(3)判斷晶體類(lèi)型的方法之一：根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)微粒的種類(lèi)及微粒間的相互作用。隋11不能夠支持石墨是晶體這一事實(shí)的選項(xiàng)是A.石墨和金剛石是同素異形體C.石墨的熔點(diǎn)為 3 625 C隋21下列敘述中正確的是()A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體C.具有各向異性的固體一一定是 晶體()B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列D.在石墨的X射線衍射圖譜上有明銳的譜線B.具有特定對(duì)稱(chēng)性的固體一定是晶體D.依據(jù)構(gòu)成粒子的堆積方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體二、晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型.晶體結(jié)構(gòu)的密堆積的原理金屬原子、離子或分子在沒(méi)有其他因素(如氫鍵)影響時(shí)，在空間的排列大都服從

4、緊密堆積原理。這是因?yàn)榻饘冁I、離子鍵和分子間作用力均沒(méi)有方向性，因此都趨向于使原子、離子或分子吸引盡可能多的其他原子、離子或分子分布于 周?chē)?，并以密堆積的方式降低體系的能量,使晶體變得比較穩(wěn)定。.等徑圓球的密堆積(金屬晶體)(1)單列緊密堆積方式:等徑圓球在一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種，即所有的圓球都在一條直線上排列，如圖所示:(2)同層緊密堆積方式:4,密置層的配位數(shù)是6o等徑圓球在一列上進(jìn)行緊密堆積的方式只有一種，即只有當(dāng)每個(gè)等徑圓球與周?chē)鶄€(gè)圓球相接觸時(shí)才能做到最緊密 堆積，這樣形成的層稱(chēng)為密置層。晶體中一個(gè)原子周?chē)嚯x相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)。非密置層的配位數(shù)是 密置層放置的

5、平面利用率比非密置層放置的要高。(3)多層緊密堆積的方式觀察分析圖，并結(jié)合教材內(nèi)容回答下列問(wèn)題:圖I型最密堆積及配位情況1圖24型最密堆積及配位情況圖1所示密置層排列方式為“ ABAB”，這種堆積方式稱(chēng)為 A3型最密堆積,其堆積特點(diǎn)是 B的上層與B的下層兩層中的球的球心相對(duì)應(yīng)，其配位數(shù)為12o圖2所示密置層排列方式為“ ABCABC”，這種堆積方式稱(chēng)為 Ai型最密堆積.其堆積特點(diǎn)是 A、B、C三層球的球心位置均不同，其配位數(shù)為12.非等徑圓球的密堆積(離子晶體)(1)由于陰、陽(yáng)離子的半徑不同，因此離子晶體為不等徑圓球的密堆積,可以將這種堆積方式看成是大球先按一定的方式做等徑圓球的密堆積,小球再

6、填充在大球所形成的空隙中(2)在一些離子晶體中，陰離子半徑較大，應(yīng)先將陰離子看成是等徑圓球講行密堆積,而陽(yáng)離子有序地填在陰離子所形成的空隙中。例如，NaCl晶體中的C按A1型方式講行最密堆積，Na卡填在C所形成的空隙中；ZnS晶體中S按Ai型方式進(jìn)行最密堆積，Zn2+填入S=所形成的空隙中。L歸納總結(jié)-(1)只有晶體微粒間的作用力不具有方向性和飽和性才遵循緊密堆積原理。金屬晶體采用等徑圓球的密堆積，是因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性和飽和性。離子晶體采用不等徑圓球的密堆積，是因?yàn)殡x子鍵無(wú)方向性和飽和性。不含氫鍵的分子晶體盡可能采用緊密堆積方式，因?yàn)榉兜氯A力沒(méi)有方向性和飽和性。分子晶體中分子的堆積與分子的形狀

7、有關(guān)，如干冰中 CO2分子呈直線形，CO2晶體在空間是按 Ai型最密堆積方式形成晶體的。若分子間靠氫鍵形成晶體，則不采取密堆積結(jié)構(gòu)，因?yàn)闅滏I有方向性，一個(gè)分子周?chē)渌肿拥臄?shù)目和堆積方向是一定的。如苯甲酸晶體、冰等。原子晶體中微粒堆積不服從緊密堆積原理。原子晶體中微粒間以共價(jià)鍵相結(jié)合，由于共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，就決定了一個(gè)原子周?chē)钠渌拥臄?shù)目不僅 是很有限的，而且堆積方向也是一定的。 TOC o 1-5 h z (2)A i型和A3型最密堆積的方式不同，但都是同一層上每個(gè)球與同層中周?chē)?個(gè)球相接觸，同時(shí)又與上下兩層中各3個(gè)球相接觸，所以它們的配位數(shù)都為12。3】如圖為金屬鎘的堆積方式，

8、下列說(shuō)法正確的是()Aa TarA.此堆積方式屬于非最密堆積B.此堆積方式為 Ai型最密堆積C.配位數(shù)為8D.鎘的堆積方式與銅的堆積方式不同4】下列敘述中不正確的是 ()A.氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)為非等徑圓球密堆積B.晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定C.因?yàn)楣矁r(jià)鍵有飽和性和方向性，所以原子晶體不遵循緊密堆積原則D.金屬銅和鎂均以“ ABAB”方式堆積.學(xué)習(xí)小結(jié).普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于（）A.外形不一樣B.普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無(wú)規(guī)則地排列，水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列C.水晶有固定的熔點(diǎn)，普通玻璃無(wú)固定的熔點(diǎn)D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換.區(qū)分晶體

9、和非晶體最科學(xué)的方法是（）A.測(cè)定熔、沸點(diǎn)的高低B.對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射C.看是否有規(guī)則的幾何外形D.比較硬度.如圖為一塊密度、厚度均勻的矩形樣品，長(zhǎng)為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對(duì)稱(chēng)軸測(cè)其電阻均為R,則這塊樣品一定是（）B.半導(dǎo)體DC.非晶體D.晶體.金屬晶體、離子晶體和分子晶體（不含氫鍵的）采取密堆積方式的原因是A.構(gòu)成晶體的微粒均可視為圓球B.金屬鍵、離子鍵、分子間作用力均無(wú)飽和性和方向性C.三種晶體的構(gòu)成微粒相同D.三種晶體的構(gòu)成微粒多少及相互作用力相同.關(guān)于下圖敘述不正確的是（）a：；b：(2)有關(guān)晶體常識(shí)的相關(guān)說(shuō)法中正確的是(填字母)。gzeddj&)A.該種堆積方式為 A3型最密堆

10、積B.該種堆積方式為 Ai型最密堆積C.該種堆積方式可用符號(hào)“ ABCABC”表示D.金屬Cu就屬于此種最密堆積.非晶硅光電薄膜產(chǎn)業(yè)的研發(fā)成長(zhǎng)，在轉(zhuǎn)換效率上，已逐漸接近于多晶硅太陽(yáng)能電池，發(fā)電成本僅為多晶硅的三分之 一。預(yù)計(jì)非晶硅光電薄膜產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速率，將比多晶硅太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)更為快速，非晶硅薄膜技術(shù)將成為今后太陽(yáng)能電池 的市場(chǎng)主流。試探究下列問(wèn)題：(1)下圖中a、b是兩種硅的部分結(jié)構(gòu)，請(qǐng)指出哪種是晶體硅，哪種是非晶硅?J 1 J 1rrrrbA.玻璃是非晶體B.固體粉末都是非晶體C.晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)具有有序性的特征，有固定的熔、沸點(diǎn)和各向異性D.區(qū)別晶體和非晶體最有效的方法是通過(guò)X射線衍射實(shí)驗(yàn)答案及

11、解析例1】答案 A 解析 原子在三維空間里呈有序排列、有自范性、有固定的熔點(diǎn)、物理性質(zhì)上體現(xiàn)各向異性、X射線衍射圖譜上有分明的斑點(diǎn)或明銳的譜線等特征，都是晶體在各個(gè)方面有別于非晶體的體現(xiàn)，故B、C、D能夠支持石墨是晶體這一事實(shí)。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無(wú)聯(lián)系，如無(wú)定形碳也是金剛石、石墨的同 素異形體，卻屬于非晶體。2】答案 C 解析 晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對(duì)稱(chēng)性是其內(nèi)部粒子規(guī)律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固體也具有規(guī)則幾何外形和高度對(duì)稱(chēng)性，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；具有各向異性的固體一定是晶體，C項(xiàng)正確；晶體劃分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體是

12、依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒的種類(lèi)和微粒間相互作用的 不同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示：晶體具有規(guī)則的幾何外形，但具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體。非晶體也可以打磨成規(guī)則的幾何外形，但仍不是晶體。傷3答案 D 解析 據(jù)圖可看出，鎘的堆積方式為 “ABAB，為A3型，而銅的堆積方式為 Ai型，故A、B 兩項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；A3型最密堆積的配位數(shù)為 12,即中間一層有6個(gè)，上下兩層各有 3個(gè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。方法規(guī)律：晶體的Ai型和A3型最密堆積中，晶體微粒的配位數(shù)都是12。隋4】答案 D 解析 在NaCl晶體中，半徑較大的 C按Ai型方式進(jìn)行最密堆積，Na卡填在C所形成的空隙中，因此NaCl晶體結(jié)構(gòu)為非等徑圓球密堆

13、積，A項(xiàng)正確；采用密堆積的方式可以降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；密堆積原理適用于沒(méi)有方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力相互作用形成的金屬晶體、離子晶體和分子晶體，而不適用于具有方向性和飽和性的共價(jià)鍵所形成的原子晶體以及存在氫鍵的分子晶體，C項(xiàng)正確；金屬銅采用“ABCABC”方式堆積，金屬鎂采用 “ABAB”方式堆積，所以 D項(xiàng)錯(cuò)誤。規(guī)律總結(jié)：金屬晶體、離子晶體和無(wú)氫鍵的分子晶體中都存在Ai型緊密堆積模型的晶體。原子晶體不遵循緊密堆積原則；分子晶體是否密堆積與分子間作用力是否具有飽和性與方向性有關(guān)，與分子內(nèi)共價(jià)鍵的特征（方向性與飽和性）無(wú)關(guān)?！具_(dá)標(biāo)檢測(cè)】.答案 B解析晶體和非晶體的

14、本質(zhì)區(qū)別就是粒子（原子、離子或分子）在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。.答案 B解析晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間里是否有序排列，利用X射線衍射可測(cè)定晶體Z構(gòu)，B項(xiàng)正確；晶體具有固定的熔、沸點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)，二者的區(qū)別與熔、沸點(diǎn)的高低無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)法從硬度上區(qū)分晶體和非晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。.答案 D 解析 由于AB = 2CD,而AB、CD間的電阻卻相等，說(shuō)明樣品橫向（AB）與縱向（CD）的導(dǎo)電性不同，具有各向異性，而晶體的特征之一是各向異性，非晶體則具有各向同性，故該樣品為晶體。.答案 B 解析 金屬晶體、離子晶體、分子晶體 （不含氫鍵的）米取密堆積方式的原因是金屬鍵、離子鍵、分子間 作用力（除氫鍵外）均無(wú)方向性和飽和性，趨向使原子、離子或分子吸引盡可能多的其他原