第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)1．理解晶體與非晶體的本質(zhì)差異并掌握晶體的基本性質(zhì)。2．理解晶體與晶胞的關(guān)系，并能運(yùn)用均攤法計(jì)算晶胞中的原子個(gè)數(shù)。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)1．物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化2．物質(zhì)的狀態(tài)與組成(1)許多常見(jiàn)晶體中并無(wú)分子，如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。(2)氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)也同樣不一定都由分子構(gòu)成。等離子體是由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子（分子或原子）組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。等離子體是一種特殊的氣體，含有帶電粒子且能自由運(yùn)動(dòng)，使等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。(3)還有更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動(dòng)性、黏度、形變性等，又具有晶體的某些物理性質(zhì)，如導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等，表現(xiàn)出類似晶體的各向異性。二、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的本質(zhì)差異固體自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒(méi)有原子排列相對(duì)無(wú)序2.獲得晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。3．晶體的特點(diǎn)(1)自范性：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。(2)各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。(3)固定的熔點(diǎn)。4．晶體與非晶體的測(cè)定方法測(cè)熔點(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)最可靠的科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)三、晶胞1．概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．結(jié)構(gòu)：常規(guī)的晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。(1)“無(wú)隙”：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列（包括取向）是完全相同的。3．晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算(1)平行六面體（立方體）晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算。①晶胞的頂角原子是8個(gè)晶胞共用的；②晶胞棱上的原子是4個(gè)晶胞共用的；③晶胞面上的原子是2個(gè)晶胞共用的；④晶胞體內(nèi)的原子是1個(gè)晶胞單獨(dú)所有的。如金屬銅的一個(gè)晶胞（如圖所示）均攤到的原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4（寫(xiě)出計(jì)算式）。(2)幾種晶胞中原子數(shù)目的確定。如圖所示依次是鈉(Na)、鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，則鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數(shù)目分別為2、2、8、8。四、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定1．儀器：測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀。2．原理：當(dāng)單一波長(zhǎng)的X射線通過(guò)晶體時(shí)，X射線和晶體中的電子相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或者明銳的衍射峰。3．應(yīng)用：通過(guò)晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得衍射圖后，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以從衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等，以及結(jié)合晶體化學(xué)組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系。晶體與非晶體的區(qū)別與判斷方法通過(guò)下列三個(gè)實(shí)驗(yàn)都可以得到晶體。實(shí)驗(yàn)Ⅰ用研缽把硫黃粉末研細(xì)，放入蒸發(fā)皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)Ⅱ在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在陶土網(wǎng)上小火加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)Ⅲ在一個(gè)小燒杯中配制熱的飽和CuSO4溶液，然后放入冰箱中使其冷卻，取出后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如圖3所示?；顒?dòng)1判斷上述固體物質(zhì)是晶體還是非晶體的方法有哪些？提示：方法一：測(cè)固體的熔點(diǎn)，有固定熔點(diǎn)的是晶體，沒(méi)有固定熔點(diǎn)的是非晶體。方法二：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)?；顒?dòng)2分析自然界的物質(zhì)狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)描述的物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化模型顯然“過(guò)于簡(jiǎn)單”了，物質(zhì)除了固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外，還有哪些常見(jiàn)的聚集狀態(tài)？提示：晶態(tài)、非晶態(tài)及塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。活動(dòng)3分析物質(zhì)的性質(zhì)，首先要了解物質(zhì)的組成。構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子有哪些？舉例說(shuō)明。提示：有的物質(zhì)的基本粒子是分子，如水、干冰等；有的物質(zhì)的基本粒子是陰、陽(yáng)離子，如食鹽晶體；有的物質(zhì)的基本粒子是原子，如金剛石、SiO2等?；顒?dòng)4某同學(xué)找到的一張玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體，并說(shuō)明原因。提示：不是晶體。晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構(gòu)成固體的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。觀察玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖可知，構(gòu)成玻璃的粒子的排列是無(wú)序的，所以玻璃是非晶體。1．下列物質(zhì)具有自范性、各向異性的是()A．鋼化玻璃 B．塑料C．水晶 D．陶瓷C解析：晶體具有自范性和各向異性，鋼化玻璃、塑料、陶瓷均不屬于晶體。2．物質(zhì)的聚集狀態(tài)與其性能之間關(guān)系密切。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．等離子體由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成，具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性B．大多數(shù)離子液體含有體積很大的分子，呈液態(tài)，難揮發(fā)C.液晶既具有液體的流動(dòng)性，又具有類似晶體的各向異性D．雪花的形狀體現(xiàn)了晶體的自范性B解析：等離子體是由電子、陽(yáng)離子、電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)，具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性，A正確；離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)，大多數(shù)離子液體含有體積很大的陰、陽(yáng)離子，呈液態(tài)，難揮發(fā)，而不是含有體積很大的分子，B錯(cuò)誤；液晶是介于液體和晶體之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動(dòng)性，又具有類似晶體的各向異性，C正確；雪花是水的結(jié)晶體，雪花的形成其實(shí)是冰晶生長(zhǎng)的結(jié)果，而冰晶作為一種晶體，必然也擁有晶體的一些性質(zhì)，如在生長(zhǎng)過(guò)程中不受外界干擾情況下?lián)碛姓R規(guī)則的幾何外形，即晶體的自范性，D正確。3．下列說(shuō)法正確的是()A．粉末狀的固體肯定不是晶體B．在非晶體的X射線衍射圖譜上可能有分立的斑點(diǎn)C．缺角的氯化鈉晶體在飽和的NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊D．用紅熱的鐵針刺中玻璃上凝固的石蠟，石蠟在不同方向上熔化的快慢不同C解析：晶體可以通過(guò)外部條件變成粉末狀固體，如通過(guò)研磨，熔融態(tài)時(shí)迅速冷卻等方法都可以得到看不出幾何外形的粉末，A錯(cuò)誤；在非晶體的X射線衍射圖譜上看不到分立的斑點(diǎn)或明銳的衍射峰，B錯(cuò)誤；晶體的自范性是指在適宜條件下，晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一適宜條件一般指的是自動(dòng)結(jié)晶析出的條件，缺角的氯化鈉晶體在飽和的NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊，C正確；晶體的許多物理性質(zhì)表現(xiàn)出各向異性，但玻璃是非晶體，不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)，所以用紅熱的鐵針刺中玻璃上凝固的石蠟，石蠟在不同方向上熔化的快慢相同，D錯(cuò)誤。4．機(jī)器人材料液晶彈性體是一種極具代表性的智能材料，在外界刺激下，其相態(tài)或分子結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變化，進(jìn)而改變液晶基元的排列順序，從而導(dǎo)致材料本身發(fā)生宏觀形變，當(dāng)撤去外界刺激后，液晶彈性體可以恢復(fù)到原來(lái)的形狀。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該液晶同時(shí)具有各向異性和彈性B．這種液晶彈性體機(jī)器人可以采用熱、光、電、磁等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)C．該液晶彈性體具有形狀記憶功能D．液晶是介于液態(tài)和固態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)D解析：在外界刺激下，其相態(tài)或分子結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變化，進(jìn)而改變液晶基元的排列順序，從而導(dǎo)致材料本身發(fā)生宏觀形變，當(dāng)撤去外界刺激后，液晶彈性體可以恢復(fù)到原來(lái)的形狀，說(shuō)明該液晶同時(shí)具有各向異性和彈性，A正確；在外界刺激下，其相態(tài)或分子結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變化，故這種液晶彈性體機(jī)器人可以采用熱、光、電、磁等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，B正確；撤去外界刺激后，液晶彈性體可以恢復(fù)到原來(lái)的形狀，則該液晶彈性體具有形狀記憶功能，C正確；液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，不是介于液態(tài)和固態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，D錯(cuò)誤。5．在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在陶土網(wǎng)上加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(1)在表面皿上加少量冷水的作用是_______________________。(2)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________。(3)在表面皿上的碘是（填“晶體”或“非晶體”）。(4)這種方法是，制取晶體的方法還有、。解析：獲得晶體有3個(gè)途徑：熔融態(tài)物質(zhì)凝固；氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（物理上稱為凝華）；溶質(zhì)從溶液中析出。(1)在表面皿上加少量冷水的作用是冷卻碘蒸氣。(2)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體。(3)在表面皿上的碘是晶體。(4)這種方法是凝華，制取晶體的方法還有熔融態(tài)物質(zhì)凝固、溶質(zhì)從溶液中析出。答案：(1)冷卻碘蒸氣(2)燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體(3)晶體(4)凝華熔融態(tài)物質(zhì)凝固溶質(zhì)從溶液中析出晶體與非晶體的比較比較項(xiàng)目晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子排列相對(duì)無(wú)序性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定各向性有無(wú)鑒別方法間接法看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性判斷科學(xué)法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等晶胞中粒子數(shù)目及晶體化學(xué)式的確定材料1：下圖是銅晶胞中所填入的原子及其切割示意圖。材料2：現(xiàn)有甲、乙、丙（如圖所示）三種晶體的晶胞（甲中X處于晶胞的中心，乙中A處于晶胞的中心）?；顒?dòng)1分析銅晶胞的切割示意圖，分析說(shuō)明晶胞中不同位置均攤的原子比例情況。提示：晶胞的頂角原子是8個(gè)晶胞共用的；晶胞面上的原子是2個(gè)晶胞共用的。活動(dòng)2甲晶體中X與Y的個(gè)數(shù)之比是多少？乙晶體中A與B的個(gè)數(shù)之比是多少？提示：甲晶體中，X處于體心，個(gè)數(shù)為1，Y處于頂角，個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,8)＝eq\f(6,8)，所以N(X)∶N(Y)＝1∶eq\f(6,8)＝4∶3。乙晶體中，A處于體心，個(gè)數(shù)為1，B處于頂角，個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，所以N(A)∶N(B)＝1∶1。活動(dòng)3根據(jù)丙晶體的結(jié)構(gòu)，以C、D為基本粒子表示出丙的化學(xué)式。提示：丙晶體中，C粒子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，D粒子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，丙的化學(xué)式為CD或DC?；顒?dòng)4已知鈉和氯的相對(duì)原子質(zhì)量分別為23和35.5。NaCl晶體的一個(gè)晶胞如圖所示，若測(cè)知氯化鈉晶體中相鄰的Na＋與Cl－的距離為acm，該晶體密度為dg·cm-3，則怎樣表示阿伏加德羅常數(shù)？（用含a、d的代數(shù)式表示）提示：一個(gè)NaCl晶胞中含Na＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4（個(gè)）；含Cl－：12×eq\f(1,4)＋1＝4（個(gè)），一個(gè)NaCl晶胞的體積V＝8a3cm3，由NA·dg·cm-3·V＝4×58.5g·mol-1得NA＝eq\f(4×58.5g·mol-1,dg·cm-3×8a3cm3)＝eq\f(58.5,2a3d)mol-1。1．某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Ca2+的配位數(shù)（一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目）為6B．與F－距離最近的是K＋C．該物質(zhì)的化學(xué)式為KCaF3D．若F－換為Cl－，則晶胞棱長(zhǎng)將改變B解析：與Ca2+距離最近的6個(gè)F－位于面心，即Ca2+的配位數(shù)是6，A正確；F－與Ca2+的最短距離為晶胞棱長(zhǎng)的一半，F(xiàn)－與K＋的最短距離為面對(duì)角線長(zhǎng)的一半，所以與F－距離最近的是Ca2+，B錯(cuò)誤；K＋位于晶胞的頂角（8個(gè)），所以晶胞中含有的K＋數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，Ca2+位于晶胞的體心（1個(gè)），所以晶胞中含有的Ca2+數(shù)為1，F(xiàn)－位于晶胞的面心（6個(gè)），故晶胞中含有的F－數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3，故該物質(zhì)的化學(xué)式為KCaF3，C正確；由于離子半徑：F－<Cl－，所以若將F－換成Cl－，則晶胞棱長(zhǎng)將變長(zhǎng)，D正確。2．食鹽晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。已知食鹽的密度為ρg·cm-3，其摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。在食鹽晶體中Na＋和Cl－的核間距大約是()A．eq\r(3,\f(2M,ρNA))cm B．eq\r(3,\f(M,2ρNA))cmC．eq\r(3,\f(2NA,ρM))cm D．eq\r(3,\f(2NA,8ρM))cmB解析：根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，在氯化鈉晶胞中含有Na＋的數(shù)目為1＋12×eq\f(1,4)＝4，Cl－的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為acm，由ρ＝eq\f(m,V)，可得ρ＝eq\f(\f(4M,NA),a3)，所以a＝eq\r(3,\f(4M,ρNA))，所以Na＋和Cl－的核間距＝eq\f(1,2)acm＝eq\r(3,\f(M,2ρNA))cm，B項(xiàng)正確。3．錸(Re)和O形成一種化合物，其晶胞（立方體）結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．每個(gè)O周圍有6個(gè)緊鄰的ReB．該化合物中兩種元素化合價(jià)的絕對(duì)值相等C．Re與Re之間的最小距離是O與O之間最小距離的2倍D．在另一種形式的立方體晶胞中，若Re在晶胞的體心，則O在晶胞的面心D解析：每個(gè)O周圍有2個(gè)緊鄰的Re，A錯(cuò)誤；晶胞中Re的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，O的數(shù)目為12×eq\f(1,4)＝3，則該晶體的化學(xué)式為ReO3，兩種元素化合價(jià)的絕對(duì)值不相等，B錯(cuò)誤；Re與Re之間的最小距離是立方體晶胞邊長(zhǎng)，設(shè)為1，O與O之間的最小距離是立方體晶胞面對(duì)角線的一半，即eq\f(\r(2),2)，故Re與Re之間的最小距離是O與O之間最小距離的eq\r(2)倍，C錯(cuò)誤；在另一種形式的立方體晶胞中，若Re在晶胞的體心，則O在晶胞的面心，D正確。4．元素X的某價(jià)態(tài)離子X(jué)n＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，它與N3-形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.X元素的原子序數(shù)是19B．該晶體中陽(yáng)離子與陰離子個(gè)數(shù)之比為1∶3C．Xn＋中n＝1D．晶體中每個(gè)Xn＋周圍有4個(gè)等距離且最近的N3-C解析：一個(gè)晶胞含有Xn＋的個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,4)＝3，N3-位于頂角，一個(gè)晶胞含有N3-的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，所以該晶體中陽(yáng)離子與陰離子的個(gè)數(shù)之比為3∶1，化學(xué)式為X3N，則X顯＋1價(jià)，n＝1，從“元素X的某價(jià)態(tài)離子X(jué)n＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層”可以看出，Xn＋共有28個(gè)電子，故原子序數(shù)為28＋1＝29，A、B錯(cuò)誤，C正確；以一個(gè)棱上的Xn＋為中心，該離子被4個(gè)晶胞共用，每個(gè)Xn＋周圍等距離且最近的N3-只有其相鄰頂角上的離子，有2個(gè)，D正確。5．某晶體的部分結(jié)構(gòu)為正三棱柱（如圖所示），這種晶體中A、B、C三種粒子個(gè)數(shù)之比是()A．3∶9∶4 B．1∶4∶2C．2∶9∶4 D．3∶8∶4B解析：由圖可知，此晶體結(jié)構(gòu)中含A粒子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)，含B粒子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，含C粒子個(gè)數(shù)為1，故該晶體中A、B、C三種粒子個(gè)數(shù)之比為eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2。6．GaAs是一種重要的半導(dǎo)體材料，按圖示摻雜錳后可得稀磁性半導(dǎo)體材料（晶體結(jié)構(gòu)不變）。該材料晶體中n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)＝。解析：根據(jù)均攤法由圖可知，該材料晶體中含（7×eq\f(1,8)＋5×eq\f(1,2)）＝eq\f(27,8)個(gè)Ga，（1×eq\f(1,8)＋1×eq\f(1,2)）＝eq\f(5,8)個(gè)Mn，4個(gè)As，故n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)＝eq\f(27,8)∶eq\f(5,8)∶4＝27∶5∶32。答案：27∶5∶327．MCln·xH2O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞的棱長(zhǎng)分別為apm、bpm、cpm，夾角均為90°。(1pm＝1.0×10-10cm)若金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為Mr，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為g·cm-3。解析：在該晶胞中Mn＋的數(shù)目是8×eq\f(1,8)＋2×eq\f(1,2)＝2；Cl－的數(shù)目是4×eq\f(1,2)＋2×1＝4；H2O分子的數(shù)目是8×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＝4，若金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為Mr，晶體的棱長(zhǎng)分別為apm、bpm、cpm，夾角均為90°，則該晶體的密度ρ＝eq\f((Mr＋2×35.5＋2×18)×2,NA(abc×10-30))g·cm-3＝eq\f((Mr＋107)×2×1030,NAabc)g·cm-3。答案：eq\f((Mr＋107)×2×1030,NAabc)8．鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：(1)該超導(dǎo)材料的最簡(jiǎn)化學(xué)式為。(2)Fe原子的配位數(shù)為。(3)該晶胞參數(shù)a＝b＝0.4nm、c＝1.4nm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為g·cm-3（列出計(jì)算式即可）。解析：(1)根據(jù)晶胞投影圖可知，K位于頂角和體心，共有8×eq\f(1,8)＋1＝2個(gè)，F(xiàn)e位于側(cè)面上，共有4×2×eq\f(1,2)＝4個(gè)，Se位于棱上和晶胞內(nèi)，共有8×eq\f(1,4)＋2＝4個(gè)，其晶胞結(jié)構(gòu)為，最簡(jiǎn)化學(xué)式為KFe2Se2。(2)選取左側(cè)面上方的Fe為中心，配位原子如圖所示：，配位數(shù)為4。(3)該晶胞中有2個(gè)K、4個(gè)Fe、4個(gè)Se，其密度ρ＝eq\f(2×39＋4×56＋4×79,NA×0.42×1.4×10-21)g·cm-3。答案：(1)KFe2Se2(2)4(3)eq\f(2×39＋4×56＋4×79,NA×0.42×1.4×10-21)1．晶胞中粒子的計(jì)算方法——均攤法均攤是指每個(gè)晶胞中平均擁有的粒子數(shù)目。若每個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子就有eq\f(1,n)屬于該晶胞。立方晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法如下：該立方晶胞中所含A粒子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B粒子的數(shù)目為12×eq\f(1,4)＋1＝4，其化學(xué)式（按A、B順序）為AB。2．晶體密度的計(jì)算以一個(gè)晶胞為研究對(duì)象，根據(jù)晶胞質(zhì)量m＝ρ×V，由公式eq\f(M,NA)×N＝ρ×a3進(jìn)行計(jì)算，其中M為晶體的摩爾質(zhì)量，N為晶胞所占有的粒子數(shù)，NA為阿伏加德羅常數(shù)，ρ為晶體密度，a為晶胞棱長(zhǎng)。注意晶胞計(jì)算中單位的換算：1pm＝10-10cm，1nm＝10-7cm。知識(shí)點(diǎn)1晶體與非晶體1．下列物質(zhì)中，屬于晶體的是()A．玻璃 B．石蠟C．瀝青 D．干冰D解析：干冰屬于分子晶體，玻璃、石蠟、瀝青均屬于非晶體，D正確。2．下列關(guān)于聚集狀態(tài)的描述中，錯(cuò)誤的是()A．物質(zhì)只有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種聚集狀態(tài)B．等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，在信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景C．液晶用于各種顯示器上D．粉末狀的固體也可能是晶體A解析：物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三態(tài)外，還有非晶態(tài)、液晶態(tài)等聚集狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，在信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景，故B正確；液晶可用于制造顯示器，故C正確；晶體可以通過(guò)外部條件變成粉末狀固體，故D正確。知識(shí)點(diǎn)2晶體的特征3．關(guān)于晶體的自范性，下列說(shuō)法正確的是()A．破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體B．缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊C．圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的體現(xiàn)了晶體的自范性D．由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性B解析：晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)，這一適宜條件一般指的是自動(dòng)結(jié)晶析出的條件，A項(xiàng)所述過(guò)程不可能實(shí)現(xiàn)；B項(xiàng)中溶質(zhì)從溶液中析出形成新的晶體，在此過(guò)程中晶體自發(fā)形成了規(guī)則的多面體外形，是晶體自范性的體現(xiàn)；C項(xiàng)中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；D項(xiàng)中玻璃是非晶體。知識(shí)點(diǎn)3晶胞的特點(diǎn)及晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算4．如圖所示的晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓電、電光等功能的晶體材料的最小結(jié)構(gòu)單元（晶胞）。晶體內(nèi)與每個(gè)“Ti”緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是（各元素所帶電荷均已略去）()A．8，BaTi8O12 B．8，BaTi4O9C．6，BaTiO3 D．3，BaTi2O3C解析：由晶體結(jié)構(gòu)可知，Ba位于體心，為1個(gè)，Ti位于頂角，為8×eq\f(1,8)＝1個(gè)，O位于棱上，為12×eq\f(1,4)＝3個(gè)，其化學(xué)式為BaTiO3，晶體內(nèi)與“Ti”緊鄰的氧原子在棱上，則晶體內(nèi)與每個(gè)“Ti”緊鄰的氧原子數(shù)為eq\f(3×8,4)＝6。5．下列各項(xiàng)是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元（晶胞）的排列方式，圖中：eq\a\vs4\al(○)—X，eq\a\vs4\al(●)—Y，eq\a\vs4\al()—Z。其中對(duì)應(yīng)的化學(xué)式不正確的是()B解析：A項(xiàng)中X、Y的位置、數(shù)目完全等同，化學(xué)式為XY，正確；B項(xiàng)中X、Y的個(gè)數(shù)比為1∶（8×eq\f(1,8)）＝1∶1，化學(xué)式為XY，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中X的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化學(xué)式為X3Y，正確；D項(xiàng)中X的數(shù)目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的數(shù)目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于體心，數(shù)目為1，化學(xué)式為XY3Z，正確。6．如圖所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。(1)在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)鈦離子周圍與它最近且距離相等的氧離子、鈣離子、鈦離子各有個(gè)、個(gè)、個(gè)。(2)該晶體結(jié)構(gòu)中，元素氧、鈦、鈣的離子個(gè)數(shù)比是，該物質(zhì)的化學(xué)式可表示為。(3)若鈣、鈦、氧三元素的相對(duì)原子質(zhì)量分別為a、b、c，晶體結(jié)構(gòu)圖中正方體棱長(zhǎng)（鈦原子之間的距離）為dnm(1nm＝10-9m)，則該晶體的密度為g·cm-3。（NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）解析：(1)以鈦離子為頂角，應(yīng)有8個(gè)立方晶胞緊靠在一起，這樣鈦離子成為空間直角坐標(biāo)系的中心離子，它的三維方向上前、后、左、右、上、下最近且相鄰各有1個(gè)氧離子（鈦離子），共6個(gè)，它周圍的8個(gè)立方晶胞內(nèi)各含1個(gè)鈣離子。(2)該晶胞中含氧離子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,4)＝3，鈦離子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，鈣離子個(gè)數(shù)為1，故其個(gè)數(shù)比為3∶1∶1，則它的化學(xué)式可表示為CaTiO3。(3)1mol晶體的質(zhì)量等于(a＋b＋3c)g，1mol晶體的體積為d3×10-21×NAcm3，則其密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f((a＋b＋3c)g,NAd3×10-21cm3)＝eq\f(a＋b＋3c,NAd3)×1021g·cm-3。答案：(1)686(2)3∶1∶1CaTiO3(3)eq\f(a＋b＋3c,NAd3)×10217．納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同（如圖所示），則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)與總粒子數(shù)之比為()A．7∶8 B．13∶14C．1∶1 D．26∶27D解析：由題意知一個(gè)氯化鈉晶胞即為一個(gè)氯化鈉納米顆粒，則其表面粒子數(shù)＝8＋6＋12＝26，總粒子數(shù)＝表面粒子數(shù)＋中心粒子數(shù)＝26＋1＝27。8．甲、乙、丙三種晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：甲乙丙(1)試推斷甲晶體的化學(xué)式（X為陽(yáng)離子）：。(2)乙晶體中A、B、C三種粒子的個(gè)數(shù)比是。(3)丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是。解析：(1)X位于立方體體心，該晶胞中含有1個(gè)X，Y位于頂角，該晶胞中Y的個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，則該晶胞中X、Y的個(gè)數(shù)比是2∶1，又因?yàn)閄為陽(yáng)離子，所以甲晶體的化學(xué)式為X2Y。(2)乙晶胞中A的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，B的個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3，C的個(gè)數(shù)為1，所以乙晶體中A、B、C三種粒子的個(gè)數(shù)比為1∶3∶1。(3)丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是8。答案：(1)X2Y(2)1∶3∶1(3)89．FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞棱長(zhǎng)為anm，F(xiàn)eS2的相對(duì)分子質(zhì)量為M，阿