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《物质的聚集状态与晶体》学案

【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_______。

【学以致用】如图是铁的某种氧化物的晶胞球棍模型，请根据结构判断，该氧化物的化学式是什么？

【思考】有同学选取了更小的结构单元作为该FeO晶体的晶胞，如图所示，你赞同他的选取方式吗？

【学以致用】若下图是某晶胞的残缺结构，要使其恢复晶胞资格，你认为应该如何改动？

【小结】晶胞对顶点、平行面、平行棱的要求有哪些？

二、X射线衍射实验

1．衍射图：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生____________或者____________。

2．X射线衍射实验可以帮助我们获得哪些关于物质结构的信息？

3．X射线衍射实验是如何测定分子结构的？

【学习效果】

一、单项选择题I

1．下列有关晶胞的叙述正确的是()

A．晶胞的形状可以任意指定

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完全属于该晶胞

D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成

2．整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是()

A．晶胞是描述晶体结构的基本单元

B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成

C．晶胞排列时，取向相同

D．相邻晶胞之间没有任何间隙

3．下列六面体可作为晶胞的是（）

4．下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：—X，—Y，—Z。其中对应的化学式不正确的是()

5．某晶体的一种结构单元如图所示，下列说法正确的是()

A．该三棱柱可作为晶胞

B．该三棱柱中含有6个A原子

C．仅根据上图无法计算该晶体的化学式

D．这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是3∶8∶4

6．石墨晶体的层状结构如图所示，下列说法错误的是()

A．石墨中的碳原子呈周期性有序排列

B．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰

C．图中的正六边形是石墨晶胞的二维投影

D．石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为2∶3

7.下列有关干冰晶体的叙述错误的是（）

A．干冰晶体由分子组成，具有规则的几何外形

B．晶胞中的CO2分子取向相同

C．X-射线衍射实验可以测定上图晶胞的形状和大小

D．X-射线衍射实验可以测定晶胞中C、O原子的位置

二、单项选择题II

8．食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，且均为等距离的交错排列。已知NaCl晶胞（如图）的边长为acm，下列说法错误的是：

A．晶体中每个Na＋周围最近且等距的Cl－有3个

B．1mol该晶胞含有4molNa＋与4molCl－

C．该晶胞的体积为a3cm3

D．晶体中距离最近的钠离子间的距离为eq\f(eq\r(2),2)a

9．如图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中Q为＋3价，G为－2价，则R的化合价为()

A．＋1B