第三章 晶體的結構與性質
第一節(jié) 晶體的常識

【目標】
1、了解晶體的初步知識，知道晶體與非晶體的本質差異，學會識別晶體與非晶體的結構示意圖。
2、知道晶胞的概念，了解晶胞與晶體的關系，學會通過分析晶胞得出晶體的組成。
3、培養(yǎng)空間想象能力和進一步認識“物質結構覺得物質性質”的客觀規(guī)律。
【重點】晶體、晶胞的概念。
【教學難點】計算晶胞的化學式。
【教學過程】
[導入]走進化學實驗室，你能見到許多固體，如蠟狀的白磷(P4)、黃色的硫黃、紫黑色的碘(I2)和高錳酸鉀(KMnO4)、藍色的硫酸銅(CuSO4?5H20)、白色的碳酸鈣等。放眼世界，自然界中絕大多數(shù)礦物也都是固體。你一定還能說出生活中常見的更多的固體，如金屬、玻璃、陶瓷、磚瓦、水泥、塑料、橡膠、木材……
你是否知道固體有晶體和非晶體之分?絕大多數(shù)常見的固體是晶體，只有如玻璃之類的物質屬于非晶體(又稱玻璃體)。晶體與非晶體有什么本質的差異呢?今天我們開始學習…。
[板書] 第三章 晶體的結構與性質
第一節(jié) 晶體的常識
[投影]常見的晶體（或展示實物）：
[思考]晶體規(guī)則的幾何外型與組成晶體的微粒在空間的存在什么關系？
[投影]表3-1晶體與非晶體的本質差異
自范性微觀結構
晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型）原子在三維空間里呈周期性的有序排列
非晶體沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型）原子排列相對無序
[講解] 晶體的自范性即晶體能白發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質。所謂自發(fā)過程，即自動發(fā)生的過程。不過，“自發(fā)”過程的實現(xiàn)，仍需要一定的條件。例如，水能白發(fā)地從高處流向低處，但不打開攔截水流的閘門，水庫里的水就不能下瀉。晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當。熔融態(tài)物質冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。
[板書]1、晶體的自范性即晶體能白發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質。
[投影]圖3-1天然水晶球里的瑪瑙和水晶。
[講述]最有趣的例子是天然的水晶球。水晶球是巖漿里熔融態(tài)的Si02侵入地殼內的空洞冷卻形成的。剖開水晶球，常見它的外層是看不到晶體外形的瑪瑙，內層才是呈現(xiàn)晶體外形的水晶。其實，瑪瑙和水晶都是二氧化硅晶體，不同的是，瑪瑙是熔融態(tài)Si02快速冷卻形成的，而水晶則是熱液緩慢冷卻形成的。
[討論]除以上水晶和瑪瑙是熔融態(tài)冷卻得到的，根據(jù)所學知識還有那些方法得到晶體？
[匯報并板書]
2、得到晶體一般有三條途徑：(1)熔融態(tài)物質凝固；(2)氣態(tài)物質冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)； (3)溶質從溶液中析出。
[投影]硫晶體、碘晶體、硫酸銅晶體的獲得
[分組實驗1] 在一個小燒杯里加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察實驗現(xiàn)象。
[分組實驗2]用顯微鏡觀察幾種晶體結構：（K2Cr2O7、KNO3、萘）
[板書]3、晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。
[投影]晶體二氧化硅與非晶體二氧化硅微粒排列情況：
[自學]晶體特點自然段。
[提問]什么是晶體的各向異性？
[板書]4、晶體的特點①外形和內部質點排列的高度有序性；②各向異性；③晶體的熔點較固定。
[講述]各向異性：像人們在觀察大幅圖案畫時的視覺感受，對不同的圖案畫的感受當然是不同的，而對于同一幅圖案畫來說，由不同的方向審視時，也會產(chǎn)生不同的感受。所以，晶體的某些物理性質的各向異性同樣反映了晶體內部質點排列的有序性，而且通過這些性質可以了解晶體的內部排列與結構的一些信息。而非晶體則不具有物理性質各向異性的特點。區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學方法是對固體進行X―射線衍射實驗，有興趣的同學可以閱讀相關的科學視野。
[分組探討]1、某同學在網(wǎng)站土找到一張玻璃的結構示意圖如圖3―5所示，這張圖說明玻璃是不是晶體?為什么?
2．根據(jù)晶體物理性質的各向異性的特點，人們很容易識別用玻璃仿造的假寶石。你能列舉出一些可能有效的方法鑒別假寶石嗎?
[匯報]1、不是，因為構成玻璃的微粒許多是孤立存在的，沒有形成立體網(wǎng)狀的結構。
2、（1）玻璃無固定的熔點（2）形狀、硬度等。……
[投影]蜂巢、銅晶體及銅晶胞模型：
[講述] 為了描述晶體在微觀空間里原子的排列，無須畫出千千萬萬個原子，只需在晶體微觀空間里取出一個基本單元即可。這種描述晶體結構的基本單元叫做晶胞�？捎梅涑埠头涫业年P系比喻晶體和晶胞的關系。
[板書]二、晶胞
1、晶胞：描述晶體結構的基本單元。
[講解]銅晶體的排列方式：整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成；所謂“無隙”，是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙；所謂“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
[設問]銅晶胞含有4個銅原子，為什么不是14個？
[講解] 我們在觀察晶胞圖時，千萬不能忘記，晶胞只是晶體微觀空間里的一個基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，而且所有晶胞的形狀及其內部的原子種類、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。因而，晶胞的頂角原子是8個晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4個晶胞共用的，晶胞面上的原于是兩個晶胞共用的。
[投影]3-8學生探究晶胞占有原子的規(guī)律：
[學生匯報?板書]2、晶胞中原子占有率：頂點：1/8；邊心：1/4；面心：1/2；體心：1。
[投影探究] 圖3―9依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(12)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個原子?
[匯報?副板書]鈉、鋅晶胞都是：8×1/8+1=2；碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8；金剛石：8×1/8+6×1/2+4=8。
[小結]略。
[作業(yè)]P67 1、2、3、4
[課堂練習]
1、如圖是CsCl晶體的晶胞（晶體中最小的重復單元）已知晶體中2個最近的Cs+核間距離為acm，氯化銫的摩爾質量為M，NA為阿佛加德
羅常數(shù)，則CsCl晶體的密度為（單位：g/cm3）
A、8M/a3NA B、a3M/8NA
C、M/a3NA D、a3M/NA
2、某離子晶體晶胞結構如右圖所示，X位于立方體的頂點， Y位于立方體的中心，晶體中距離最近的兩個X與一個Y形成的夾角∠XYX的角度為：
A. 90° B. 60° C. 120° D. 109°28′

3、右面圖形是石墨晶體的層面結構圖，
試分析圖形推測層面上每個正六邊型擁有的
共價鍵數(shù)和碳原子數(shù)是分別：
A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2

4、圖是超導化合物一鈣鈦礦晶體中最小重復單元(晶胞)的結構.請回答：

(1)該化合物的化學式為_______.
(2)在該化合物晶體中，與某個鈦離子距離最近且相等的其他鈦離子共有__________個.
(3)設該化合物的摩爾質量為M，密度為 ，阿伏加德羅常數(shù)為 ，則晶體中鈣離子與鈦離子之間的最短距離為_______.
參考答案：1、C 2、D 3、D 4、解本題的關鍵是：
①要將最小重復單元在空間無限延伸從而構成整個晶體.
②要有數(shù)形結合的意識與思維方式，有正確的空間想像，明確各個結構微粒如何對一個晶胞“做貢獻”，明確在空間該晶胞的一個鈦原子與其他晶胞中的鈦原子位置關系.
③注意靈活應用密度、質量及體積之間的相互關系，注意在一個晶胞的基礎上建立數(shù)學模型.
④運算過程要注意單位的使用，數(shù)據(jù)的處理要準確無誤.
[答案](1) （2）6 （3）

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