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《物质的聚集状态与晶体》第2课时学案班级____________ 姓名______________【学习目标】1．了解晶胞的概念，建立分析晶体周期性结构的思维模型。
2．认识晶胞的形状、堆积方式及平移复原的本质特征。
3．能根据晶胞结构，利用均摊法确定晶体的化学式。
4．了解晶体结构的测定方法。
【学习过程】【复习回顾】晶体不同于非晶体的特点有哪些？形成这些特性的微观原因是什么？要研究晶体的结构，应当如何入手呢？一、晶胞【思考】作为晶体的基本重复单元，晶胞应满足什么要求？【提示】晶胞的形状是单一的还是多样的？相邻晶胞之间有空隙吗？如何体现周期性有序重复？活动探究1 晶胞的形状【情境导学】生活中常见的地面铺砖问题就是无隙堆积的典型应用。
如果用单一形状铺满地面，需要选择什么形状？【思考】正三角形无隙堆积，是否满足平移复原？平行四边形无隙堆积，是否满足平移复原？➢有人说，晶体中的晶胞就好比是蜂巢中的蜂室。
那么，正六边形能否作为二维平面的重复单元呢？请在课后尝试解决这一问题。
【结论】晶胞在二维平面的形状是_________________。
因此，晶胞在二维空间的形状是_________________。
活动探究2 晶胞的排列方式【情境导学】有人常用方砖砌墙来类比晶体中晶胞的堆积情况。
请问下图中的长方形砖可否作为二维平面的重复单元？【观察思考】晶胞在二维平面如何排列，才能满足平移复原要求？【思考】实际晶体具有三维周期性结构，你能想象出三维空间中晶胞是如何按照周期性排列规律无隙堆积的吗？活动探究3 晶胞的组成与结构研究一个晶胞，就可以获知整块晶体的信息，因此同一晶体中的晶胞的组成与结构必须完全等同。
【例题1】某化合物的晶胞如图所示，其化学式为_______。
【小结】均摊法计算晶胞组成处于晶胞顶点的原子对于晶胞的贡献率为_______。
处于晶胞面上的原子对于晶胞的贡献率为_______。
处于晶胞棱边上的原子对于晶胞的贡献率为_______。
第2课时晶胞晶体结构的测定课后·训练提升基础巩固1.测定晶体结构最常用的方法是进行X射线衍射实验,其工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是()。
A.X射线透过晶体时会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰B.同一种物质的X射线图谱相同C.能够通过X射线图谱计算晶胞形状和大小、原子在晶胞中的数目和位置X射线衍射实验分析物质微观结构是测定原子空间排布的重要途径X射线图谱不同。
2.下列结构示意图中,不能表示晶胞的是()。
,不能和下一个单元重合,不是重复单元,不能表示晶胞,故C项错误。
3.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是()。
A.ZXY 3B.ZX 2Y 6 8 D.ZX 8Y 12X 占据8个顶角,属于该晶胞的X 的数目为8×18=1;Y 占据12条棱的中间,属于该晶胞的Y 的数目为12×14=3;Z 占据该晶胞的体心,属于该晶胞的Z 的数目为1。
故该化合物的化学式为ZXY 3。
4.磁光存储的研究是Williams 等在1957年使Mn 和Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。
如图是Mn 和Bi 形成的某种晶体的结构示意图,则该物质的化学式可表示为( )。
A.Mn 2BiB.MnBi 3 D.Mn 4Bi 3Mn 的个数为12×16+6×13+2×12+1=6,含有Bi 的个数为6,则该物质的化学式为MnBi 。
5.已知某晶体的晶胞如图所示,则该晶体的化学式为( )。
A.XYZB.X 2Y 4Z Z D.X 4Y 2Z原子位于晶胞顶角,该晶胞含有的X 原子数目为8×18=1;Y 原子位于该晶胞内,共有4个,因此该晶胞中含有的Y 原子数目为4;Z 只有1个,位于晶胞的体心上,故该晶体的化学式为XY 4Z 。
6.冰晶石(化学式为Na 3AlF 6)的晶体结构单元如图所示(“”位于大立方体的顶角和面心,“”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心)。
选择性必修2 第三章第一节第2课时晶胞晶体结构的测定（学案及训练）知识梳理一、晶胞1.概念晶胞是描述晶体结构的基本单元。
2.结构常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体是由数量巨大晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
(3)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同的。
3.晶胞中微粒数目的计算(1)平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算。
①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用；②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用；③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×18＋6×12＝4。
(2)几种晶胞中原子数目的确定。
结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。
[微自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)晶胞都是平行六面体。
()(2)晶胞是晶体的最小重复单元。
()(3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。
()(4)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。
()(5)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。
()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×二、晶体结构的测定1.结构测定测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。
当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰，而非晶体图谱中没有。
2.信息处理通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。
包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
[微自测]2.下列有关晶体常识的叙述错误的是()A.水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体B.当单一波长的X射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线C.晶体都具有自范性。
新教材高中化学学生用书新人教版选择性必修2：第2课时晶胞晶体结构的测定课程目标1．了解晶胞的概念，认识晶胞的结构特点。
2．理解晶胞与晶体的关系。
3．能够运用均摊法计算晶胞中的微粒数。
4．了解晶体结构的常用测定方法。
图说考点必备基础——自学·尝试一、晶胞1．概念描述晶体结构的____________。
2．结构常规的晶胞都是____________，晶体是由无数晶胞“____________”而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间无任何________。
(2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。
(3)所有晶胞的________及内部的原子________、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。
3．一个晶胞平均占有的原子数：二、晶体结构的测定1．测定方法测定晶体结构最常用的仪器是____________。
2．测定结果通过对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，每个晶胞中含有________个乙酸分子，并可通过计算分析，确定________和________，从而得出分子的空间结构。
[即学即练]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)晶胞是晶体的最小的结构重复单元。
( )(2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。
( )(3)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞。
( )(4)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。
( )(5)由晶胞构成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目。
( )2．确定一种固态物质是否为晶体，最可靠的科学方法是( )A．测定它的熔点B．直接观察它的颗粒的形状C．测定它的溶解热D．对它进行X射线衍射实验3．根据晶体中晶胞的结构，判断下列晶体的化学式不正确的是( )A．AB2B．C2DC．EF D．XY3Z4.某晶体的一部分如图所示。
这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶45.元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。
课时把关练
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第2课时 晶胞及晶体结构的测定
1.下列有关晶胞的叙述，正确的是（ ）
A.晶胞的结构是晶体的结构
B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞
D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
2.下列关于晶体和晶胞的说法不正确的是（ ）
A.晶胞是晶体结构的基本重复单元
B.晶胞都是长方体或立方体
C.同种晶体的晶胞大小和形状完全相同
D.晶体内部的微粒按一定规律做周期性有序排列
3.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.该晶胞的每个顶角上和每个面的面心上都各有一个原子
C.晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞
D.整块晶体中，相邻晶胞之间没有间隙
4.某晶体的晶胞如图所示，这种晶体中A 、B 、C 三种
粒子数之比是（ ）
A. 1∶4∶2
B. 2∶9∶4
C. 3∶8∶4
D. 3∶9∶4
5.铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是Pb 4+处于
立方晶胞顶角，Ba 2+处于晶胞中心，O 2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为（ ） A. BaPbO 3 B. BaPbO 2 C. Ba 2PbO 3
D. BaPbO 4
6.通过X 射线衍射实验，测得下列离子晶体立体结构
示意图：
若以M 代表阳离子，以R 代表阴离子，则各离子晶体的组成表达式完全正确的组合是（ ） A.①MR ②MR 2 ③MR 3 ④MR 4 B.①MR 2 ②MR 2 ③MR 2 ④MR C.①MR ②MR 2 ③MR 2 ④MR D.①MR ②MR ③MR 2 ④MR 2
7.某离子化合物的晶胞如图所示。
阳离子位于晶胞
的体心，阴离子位于晶胞的8个顶角，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为（ ）
A. 1∶8
B. 1∶4
C. 1∶2
D. 1∶1
8.如图所示是CsCl 晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs +
的核间距为a cm ，N A 为阿伏加德罗常数的值，CsCl 的相对分子质量用M 表示，则CsCl 晶体的密
度为（ ）
A.
3
A 8M
N a B.
3
A 6M
N a
C.3
A 4M
N a
D.
3
A
M
N
a
9.准晶体亦称为准晶或拟晶，是一种介于晶体和非
晶体之间的固体结构。
回答下列问题：
（1）有一种由铝、铜、铁三种元素组成的天然准晶体化合物，分析该准晶体组成的一种简单
方法是先将该准晶体进行粉碎，然后按如下程
序进行实验：
第1步：称取38.99 g准晶体，让其与足量的NaOH 溶液充分反应，在标准状况下，收集到21.84 L
氢气。
第2步：将第1步反应后的浊液过滤出固体，用蒸馏水洗涤，逐滴滴入6 mol/L的盐酸，当加
入的盐酸的体积为40 mL时，固体不再溶解。
①准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位
置序的独特晶体，可通过________方法区别晶
体、准晶体和非晶体。
②根据以上实验可确定该准晶体的化学式为
________________________。
（2）锰与一种短周期元素A形成的凝固态是一种准晶，已知A
且其中含有成对和不成对电子。
①锰原子在基态时的核外电子排布式为
________。
②锰与A在准晶体中的结合力为______（填“离
子键”“共价键”“金属键”或“分子间作
用力”）。
③锰与A形成的准晶结构如图所示，则该准晶体
的化学式为______________。
10.氢原子是最轻的原子，人们曾预言它可能是所有
元素之母。
学习物质结构与性质，
（1）太阳中的主要化学元素是氢和
______________。
（2）氢负离子（H-）基态电子排布式为
的第一电离能为________________。
课时把关练
第一节物质的聚集状态与晶体的常识
第2课时晶胞及晶体结构的测定
参考答案
1.D
2.B
3.C
4.A
5.A
6.C
7.D
8.D
9（1）①X射线衍射②Al65Cu23Fe12（2）①[Ar]3d54s2②金属键③MnAl12
解析：（1）①从外观无法区分三者，但用X光照射会发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可区分三者。
②标准状况下，21.84 L 氢气的物质的量为21.84 L÷22.4 L/mol=0.975 mol，能与NaOH溶液反应生成氢气的金属是Al，发生的反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑，则Al的物质的量n（Al）=2/3
n（H2）=2/3×0.975 mol=0.65 mol，m（Al）=0.65 mol×27 g/mol=17.55 g；加入盐酸时，Fe与盐酸反应，根据Fe+2HCl FeCl2+H2↑可得n（Fe）=1/2n（HCl）=1/2×0.04 L×6 mol/L=0.12 mol，m（Fe）=0.12 mol×56 g/mol=6.72 g，则Cu的质量为38.99 g-17.55 g-6.72 g= 14.72 g，则n（Cu）=14.72 g÷64 g/mol=0.23 mol，则n（Al）∶n（Cu）∶n（Fe）=0.65 mol∶0.23 mol∶0.12 mol=65∶23∶12，故该准晶体的化学式为Al65Cu23Fe12。
（2）①Mn原子核外电子数为25，则锰原子在基态时的核外电子排布式为[Ar]3d54s2。
②A最外层电子数等于其电子层数，且其中含有成对和不成对电子，则A为Al元素，Mn、Al都是金属，所以锰与铝在准晶体中的结合力为金属键。
③根据该准晶体的结构图可知含1个Mn原子、12个Al原子，则化学式为MnAl12。
10 .（1）氦（2）1s2（3）73 kJ/mol（4）三者均为离子晶体，阳离子的离子半径：Li+<Na+<K+，
晶格能：LiH>NaH>KH，离子键越强，分解温度越高（5）sp3
（n+2）H2O+·OH+H3O+（6）8
解析：（1）太阳上含量最丰富的元素是氢，其次是氦元素，故太阳中的主要化学元素是氢和氦。
（2）H原子核内只有1个质子，氢负离子（H-）核外有2个电子，基态电子排布式为1s2。
（3）H-（g）H（g）+e-吸收的能量为73 kJ/mol，则氢负离子（H-）的第一电离能为73 kJ/mol。
（4）LiH、NaH、KH三种晶体均为离子晶体，由于离子核外电子层数越多，离子半径越大，阳离子的离子半径：Li+<Na+<K+，离子半径越大，与H-结合形成的离子键就越弱，晶格能就越小，所以晶格能：LiH>NaH>KH，晶格能越大，离子键就越强，晶体分解温度就越高，所以分解温度：LiH>NaH>KH。
（5）H3O+中，中心O原子的杂化类型是sp3杂化；H5O2+可看作是H3O+与H2O通过氢键形成的离子，所以H5O2+的结构式是。
根据图示可得高能射线照射水的总反应的离子方程式为（n+2）H2O+·OH+H3O+。
（6）以体心的AlH4−为研究对象，与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左、右侧面面心、晶胞中下面立方体前、后面的面心，与AlH4−紧邻且等距的Na+有8个，晶胞中AlH4−数目为
1+8×1
8
+4×1
2
=4，Na+数目为6×1
2
+4×1
4
=4，则与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个；晶胞质量=4×
A
54
N
g，
晶胞密度=g/cm3。
