1、第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 第一节 晶体的常识 【教学目标】 1、了解晶体的初步知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会 识别晶体与非晶体的结构示意图。 2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶 胞得出晶体的组成。 3、培养空间想象能力和进一步认识“物质结构觉得物质性质” 的客观规律。 【教学重点】晶体、晶胞的概念。 【教学难点】计算晶胞的化学式。 【教学过程】 导入走进化学实验室， 你能见到许多固体， 如蜡状的白磷(P4)、 黄色的硫黄、紫黑色的碘(I2)和高锰酸钾(KMnO4)、蓝色的硫酸铜 (CuSO45H20)、白色的碳酸钙等。放眼世界，自然界中绝大多
2、数矿物 也都是固体。你一定还能说出生活中常见的更多的固体，如金属、玻 璃、陶瓷、砖瓦、水泥、塑料、橡胶、木材 你是否知道固体有晶体和非晶体之分?绝大多数常见的固体是晶 体，只有如玻璃之类的物质属于非晶体(又称玻璃体)。晶体与非晶体 有什么本质的差异呢?今天我们开始学习。 板书 第三章 晶体的结构与性质 第一节 晶体的常识 投影常见的晶体（或展示实物）： 思考晶体规则的几何外型与组成晶体的微粒在空间的存在什 么关系？ 投影表 3-1 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 体外型） 原子在三维空 间里呈周期性的有 序排列 非 晶体 没有（不能自发呈现 多面体外型）
3、原子排列相对 无序 讲解 晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。 所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，“自发”过程的实现，仍 需要一定的条件。例如，水能白发地从高处流向低处，但不打开拦截 水流的闸门，水库里的水就不能下泻。晶体呈现自范性的条件之一是 晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固 速率过快， 常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块 状物。 板书1、 晶体的自范性即晶体能白发地呈现多面体外形的性质。 投影图 3-1 天然水晶球里的玛瑙和水晶。 讲述最有趣的例子是天然的水晶球。 水晶球是岩浆里熔融态的 Si02侵入地壳内的空洞冷却形成的。剖开水
4、晶球，常见它的外层是看 不到晶体外形的玛瑙，内层才是呈现晶体外形的水晶。其实，玛瑙和 水晶都是二氧化硅晶体， 不同的是， 玛瑙是熔融态 Si02快速冷却形成 的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的。 讨论除以上水晶和玛瑙是熔融态冷却得到的， 根据所学知识还 有那些方法得到晶体？ 汇报并板书 2、得到晶体一般有三条途径：(1)熔融态物质凝固；(2)气态物 质冷却不经液态直接凝固(凝华)； (3)溶质从溶液中析出。 投影硫晶体、碘晶体、硫酸铜晶体的获得 分组实验 1 在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在 小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加热， 观察实验现象。 分组实验 2用显
5、微镜观察几种晶体结构： （K2Cr2O7、KNO3、萘） 板书3、晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性 的有序排列的宏观表象。 投影晶体二氧化硅与非晶体二氧化硅微粒排列情况： 自学晶体特点自然段。 提问什么是晶体的各向异性？ 板书4、晶体的特点外形和内部质点排列的高度有序性； 各向异性；晶体的熔点较固定。 讲述各向异性：像人们在观察大幅图案画时的视觉感受，对不 同的图案画的感受当然是不同的，而对于同一幅图案画来说，由不同 的方向审视时，也会产生不同的感受。所以，晶体的某些物理性质的 各向异性同样反映了晶体内部质点排列的有序性， 而且通过这些性质 可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息
6、。 而非晶体则不具有物理 性质各向异性的特点。 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体 进行 X射线衍射实验，有兴趣的同学可以阅读相关的科学视野。 分组探讨1、某同学在网站土找到一张玻璃的结构示意图如图 35 所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么? 2根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻 璃仿造的假宝石。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗? 汇报1、不是，因为构成玻璃的微粒许多是孤立存在的，没有 形成立体网状的结构。 2、 （1）玻璃无固定的熔点（2）形状、硬度等。 投影蜂巢、铜晶体及铜晶胞模型： 讲述 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
7、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。 可用蜂巢和蜂室的关系比喻晶体和 晶胞的关系。 板书二、晶胞 1、晶胞：描述晶体结构的基本单元。 讲解铜晶体的排列方式： 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞 “无隙并置”而成； 所谓“无隙”， 是指相邻晶胞之间没有任何间隙； 所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 设问铜晶胞含有 4 个铜原子，为什么不是 14 个？ 讲解 我们在观察晶胞图时，千万不能忘记，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 是完全相
8、同的。因而，晶胞的顶角原子是 8 个晶胞共用的，晶胞棱上 的原子是 4 个晶胞共用的，晶胞面上的原于是两个晶胞共用的。 投影3-8 学生探究晶胞占有原子的规律： 学生汇报板书2、 晶胞中原子占有率： 顶点： 1/8； 边心： 1/4； 面心：1/2；体心：1。 投影探究 图 39 依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、 金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子? 汇 报 副 板 书 钠 、 锌 晶 胞 都 是 ： 81/8+1=2 ； 碘 ： （81/8+61/2）2=8；金刚石：81/8+61/2+4=8。 小结略。 作业P67 1、2、3、4 课堂练习 1、如图
9、是 CsCl 晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元） 已知晶体中 2 个最近的 Cs +核间距离为 acm，氯化铯的 摩尔质量为 M，NA为阿佛加德罗常数，则 CsCl 晶体的 密度为（单位：g/cm 3） （ ） A、8M/a 3N A B、a 3M/8N A C、M/a 3N A D、a 3M/N A 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 位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个 X 与一个 Y 形成的夹角XYX 的角度为： （ ） A. 90 B. 60 C. 120 D. 10928 3、右面图形是石墨晶体的层面结构图， 试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的 共价键
10、数和碳原子数是分别： （ ） A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2 4、 图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞)的结构. 请回答： (1)该化合物的化学式为_. (2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛 离子共有_个. (3)设该化合物的摩尔质量为 M，密度为 3 /cmag，阿伏加德罗常 数为 A N，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为_. 参考答案：1、C 2、D 3、D 4、解本题的关键是： 要将最小重复单元在空间无限延伸从而构成整个晶体. 要有数形结合的意识与思维方式，有正确的空间想像，明确各 个结构微粒如何对一个晶胞“做贡献”， 明确在空间该晶胞的一个钛 原子与其他晶胞中的钛原子位置关系. 注意灵活应用密度、质量及体积之间的相互关系，注意在一个 晶胞的基础上建立数学模型. 运算过程要注意单位的使用，数据的处理要准确无误. 答案(1) 3 CaTiO （2）6 （3）cm aN M A 3 2 3
