复习题公开课教案

东莞外国语学校高中部化学老师

郑艺鸿

教学设计

教学课题

物质结构与性质难点突破--- 晶胞结构分析与计算

知识与技能：

1、

了解晶体类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别；

2、

掌握均摊法计算晶胞中含有的原子数目；

3、了解晶胞概念，能根据晶胞确定今天的组成并进行相关计算。

过程与方法：

1、由个别到一般的归纳法及运用一般规律解决个别问题的演绎法；

教学目标

2、演示晶胞模型，引导学生理解均摊法，讨论并进行归纳计算晶胞密度的方法；

3、通过适当的练习让学生用已归纳的计算方法演算并熟记。

情感态度价值观：

通过晶体（或晶胞）结构的观察，提高学生的观察能力。通过对"晶胞"概念的阐述，力求学生能够想象整个晶体结构，培养学生的想象能力。通过分析"晶体中的每个微粒为几个晶胞所共有"，计算"晶体中原子的个数、化学键的数目，进而计算晶胞密度"等问题的训练，提高学生分析推理能力

教学重点与难点

1、

三类晶体代表物结构的观察；想象和分析推理能力的培养

2、

均摊法，晶胞密度计算以及其单位的转化

教学过程

[引入新课]

《考试说明》中明确提出：对原子、分子、化学键等微观结构要有三维想象能力，并理解对晶胞参数等相关数据的计算方法。这就要求我们能够通过对晶体结构的研究，提高自己观察、想象和分析推理的能力。今天这节课我们把晶体结构中的有关计算，主要是晶胞密度的计算做一个有效的突破。

［板书］第三章

晶体中晶胞密度的相关计算

［推进新课］

常规题型：配位数、均摊法算化学式、密度及相关计算等。

陌生题型应对技巧：沉着应对，快速提取题干中的有效信息进行解题。

【历年高考题重温】

4﹣【2013】在硅酸盐中，SiO4 四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为

，Si与O的原子数之比为

，化学式为

．

【2014】（3）Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有

个铜原子． （4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a = 0.405 mm，晶胞中铝原子的配位数为

，列式表示Al﹣3单质的

密度 g•cm（不必计算出结果）．

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郑艺鸿

【2015】碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： ①在石墨烯晶体中，每个C原子连接

个六元环，每个六元环占有

个C原子． ②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接

个六元环，六元环中最多有

个C原子在同一平面．

【2016】晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(1/2，0，1/2);C为(1/2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为______。

-3②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度______ _g·cm(列出计算式即可,Ge:78)。

【2017】（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。 （5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。

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郑艺鸿

【广一测】由Cu和Y形成的化合物的晶胞如图乙所示,晶胞中与铜离子距离相等且最近的铜离子有

个。某种有缺陷的铜和Y形成的化合物的晶体由Cu2+、Cu3+、Y2-及空隙组成,可表示为Cu0.98Y,则该晶体中, n（Cu2+）/ n（Cu3+）=

。

答案：【2013】sp

，1:3，SiO32，

[SiO3] n2n-

﹣3【2014】16,12，【2015】3,2,12,4,

【2016】（1/4，1/4，1/4），【2017】0.315

12；

体心

棱心

【广一测】12,

47:2

【课前练】

练习一

【2013变式,求化学式】最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的

化学式为

练习二

【2014】（3）Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有

个铜原子． （4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a = 0.405 mm，晶胞中铝原子的配位数为

，列式表示Al单﹣3质的

密度 g•cm（不必计算出结果）．

+练习三【2014变式,求配位数、微粒间距】K2S的晶胞结构如右图所示。其中K的配位数为

,若K2S晶体-32-的密度为ρ g·cm,则晶胞中距离最近的两个S核间距

为

pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

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练习四

【2016变式-广州一模，求空间利用率】

a -SiC 为立方晶系晶体，晶胞参数为

a，

已知 Si 原子半径为 rsi， C 原子半径为 rc，

该晶胞中原子的分数坐标为

则 a -SiC 立方晶胞中含有 个Si原子、 个C原子；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 （列出计算式即可）。

练习五【2017变式，晶胞平移问微粒位置】 Ti、Ba、O三种元素构成的某化合物的晶胞结构中，Ti、Ba、O分别处于顶角、体心、棱心位置；如图所示，该化合物的化学式为 。

在该化合物的晶胞结构中还有另外一种表示方法，此时Ba处于各顶角位置，则Ti处于 位置，O处于 位置。

练习六【广一测】由Cu和Y形成的化合物的晶胞如图乙所示,晶胞中与铜离子距离相等且最近的铜离子有

个。某种有缺陷的铜和Y形成的化合物的晶体由Cu2+、Cu3+、Y2-及空隙组成,可表示为Cu0.98Y,则该晶体中,n（Cu2+）/ n（Cu3+）=

。

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郑艺鸿

练习七

【广一测变式，缺陷晶胞计算】NiO的晶体结构与氯化钠的晶体结构相同。将

NiO 晶体在氧气中加热，部分Ni2+被氧化为Ni3+，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成成为NixO(x<1)，但晶体仍保持电中性。假设NA为阿伏伽德罗常数的值，经测定

NixO的立方晶胞参数a= l cm，密度为d g▪cm3。

－①

x＝

_______________(只列式，不化简)；

②若

x＝0.90，写出标明

Ni 的价态的NixO晶体的化学式__________________ 。

在NixO晶体中Ni占据______________空隙,占有率是

。

练习八【陌生，画晶胞求化学式】下图为一种N和Li形成的二元化合物的晶体结构，试在图中画出其立方晶胞__________，该化合物的化学式为____________

[小结1]：根据晶胞确定物质化学组成步骤：

1.首先确定晶胞的粒子的种类

2.其次确定各种不同粒子所处的位置

3.根据均摊法计算各种粒子的数目

[小结2]晶体结构中的有关计算

1、均摊法算出晶胞所含离子个数

步骤：确定种类

---确定各种不同粒子所处的位置---根据均摊法计算各种粒子的数目

易错点一：确定各种不同粒子所处的位置

2、晶胞密度的计算---晶胞中ρ、V、M、NA 之间的换算

易错点二：看清题目所问，根据立体几何知识结合计算

易错点三：单位换算—看清题目所给单位，仔细换算，莫功亏一篑！

1m=102cm=103mm=106μm=109nm=1012pm 1pm=10-12=10-10cm；1nm=10-9m=10-7cm

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郑艺鸿

课后作业

【练习二变式】某离子晶体的晶胞结构如右图所示：

（5）设该晶体的摩尔质量为M g/mol，晶体密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为

cm

【练习三】（2012全国新课标I卷37）（6）ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方－ZnS晶体结构如右图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为

g·cm3

(列式并计算) a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为_________pm(列式表示)。

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郑艺鸿

【练习四】（2014全国新课标I卷37）晶胞有两个基本要素：

①

子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(1/2，0，1/2);C为(1/2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为___

__。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度______

_g·cm-3(列出计算式即可)。

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