第一節(jié)晶體的常識(shí)—————————————————————————————————————[課標(biāo)要求]1．了解晶體的初步知識(shí)，知道晶體與非晶體的本質(zhì)差異。2．學(xué)會(huì)識(shí)別晶體與非晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。1．晶體具有自范性、各向異性和固定的熔點(diǎn)。2．習(xí)慣采用的晶胞都是平行六面體，相鄰晶胞之間沒(méi)有空隙，所有晶胞平行排列，取向相同。3．立方晶胞頂點(diǎn)上的粒子為8個(gè)晶胞共有，棱上的粒子為4個(gè)晶胞共有，面上的粒子為2個(gè)晶胞共有。1．晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間呈周期性有序排列非晶體無(wú)原子排列相對(duì)無(wú)序2．獲得晶體的三條途徑(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．晶體的特性(1)自范性：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形。(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)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)可靠方法對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)晶體有自范性但其微粒排列無(wú)序()(2)晶體具有各向同性，非晶體具有各向異性()(3)晶體有固定的熔點(diǎn)()(4)熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻即可得到晶體()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．下列敘述中，不正確的是()A．從硫酸銅飽和溶液中可以析出硫酸銅晶體B．具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體C．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)則的幾何外形D．具有各向異性的固體一定是晶體eq\a\vs4\al(晶胞)1．晶胞的結(jié)構(gòu)(1)概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)結(jié)構(gòu)：晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無(wú)數(shù)晶胞“無(wú)隙并置”而成。①“無(wú)隙”：相鄰晶胞之間無(wú)任何間隙。②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)一種晶體所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。2．晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算(以銅晶胞為例)(1)晶胞的頂角原子是8個(gè)晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4個(gè)晶胞共用的，晶胞面上的原子是2個(gè)晶胞共用的。(2)金屬銅的一個(gè)晶胞中銅的原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。1．常見的晶胞有幾種類型？提示：長(zhǎng)方體(正方體)晶胞和非長(zhǎng)方體(非正方體)晶胞。2．計(jì)算晶胞中微粒數(shù)目為什么采用均攤法？提示：晶體中的晶胞無(wú)隙并置，位于晶胞頂點(diǎn)上、棱上、面上的微粒，不完全歸該晶胞所有，只占其中的1/n，故采用均攤法。3．晶體的質(zhì)量和密度是什么關(guān)系？提示：質(zhì)量＝體積×密度。1．晶胞中微粒的計(jì)算方法——均攤法均攤是指每個(gè)晶胞中平均擁有的微粒數(shù)目。若每個(gè)微粒為n個(gè)晶胞所共有，則該微粒就有eq\f(1,n)個(gè)微粒屬于該晶胞。(1)長(zhǎng)方體(正方體)晶胞中不同位置的微粒數(shù)的計(jì)算。(2)非長(zhǎng)方體(非正方體)晶胞中粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)對(duì)六邊形的貢獻(xiàn)為eq\f(1,3)。2．晶胞密度的有關(guān)計(jì)算(1)假設(shè)某晶體的晶胞如下：以M表示該晶體的摩爾質(zhì)量，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，N表示一個(gè)晶胞中所含的微粒數(shù)，a表示晶胞的棱長(zhǎng)，ρ表示晶體的密度，計(jì)算如下：該晶胞的質(zhì)量用密度表示：m＝ρ·a3用摩爾質(zhì)量表示：m＝eq\f(N,NA)M則有：ρ·a3＝eq\f(N,NA)M，ρ＝eq\f(N,NAa3)M(2)常用關(guān)系及計(jì)算方法①立方晶胞的面對(duì)角線與邊長(zhǎng)a的關(guān)系：面對(duì)角線等于eq\r(2)a；晶胞的體對(duì)角線與邊長(zhǎng)的關(guān)系：體對(duì)角線等于eq\r(3)a。②晶體的密度是晶體的質(zhì)量與晶體體積的比值，可把晶胞擴(kuò)大阿伏加德羅常數(shù)(NA)倍，再進(jìn)行計(jì)算。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)晶胞是晶體的最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元()(2)不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同()(3)晶胞中的任何一個(gè)粒子都屬于該晶胞()(4)已知晶胞的組成就可推知晶體的組成()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√2．某離子化合物的晶胞如圖所示。陽(yáng)離子位于晶胞的中心，陰離子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，則該離子化合物中陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比為()A．1∶8 B．1∶4C．1∶2 D．1∶1解析：選D陰離子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，陽(yáng)離子位于晶胞的中心，個(gè)數(shù)為1。3.某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X位于立方體的頂點(diǎn)，Y位于立方體的中心。(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著________個(gè)X，每個(gè)X同時(shí)吸引著________個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為________。(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等的X共有________個(gè)。(3)晶體中距離最近的兩個(gè)X與一個(gè)Y形成的夾角∠XYX為________(填角的度數(shù))。解析：晶胞中的粒子分為4種：①體心上的粒子完全屬于該晶胞；②面心上的粒子eq\f(1,2)屬于該晶胞；③棱上的粒子eq\f(1,4)屬于該晶胞；④頂點(diǎn)上的粒子eq\f(1,8)屬于該晶胞。本題粒子Y位于體心，粒子X(jué)位于頂點(diǎn)，所以該晶體的化學(xué)式為Y2X(或XY2)。觀察圖，4個(gè)X和1個(gè)Y構(gòu)成了一個(gè)正四面體，故∠XYX＝109°28′。答案：(1)48Y2X或XY2(2)12(3)109°28′[三級(jí)訓(xùn)練·節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)]1．下列敘述不屬于晶體特性的是()A．有規(guī)則的幾何外形 B．具有各向異性C．有對(duì)稱性 D．沒(méi)有固定熔點(diǎn)解析：選D晶體具有規(guī)則的幾何外形、各向異性、對(duì)稱性三大特性，而且晶體有固定的熔點(diǎn)。2．下列關(guān)于晶體的敘述不正確的是()A．晶體有自范性B．晶體內(nèi)部粒子的排列高度有序C．晶體的某些物理性質(zhì)常會(huì)表現(xiàn)出各向異性D．粉末狀固體一定不是晶體解析：選D晶體的特點(diǎn)有：內(nèi)部粒子排列得高度有序性、有自范性和各向異性。當(dāng)晶體的晶粒較小時(shí)，即為粉末狀，故D不正確。3.某物質(zhì)的晶體內(nèi)部一截面上原子的排布情況如右圖所示，則該晶體的化學(xué)式可表示為()A．A2B B．ABC．AB2 D．A3B解析：選B由該晶體一截面上原子的排布情況可知，每一個(gè)A原子周圍有2個(gè)B原子，每一個(gè)B原子周圍有2個(gè)A原子。故該晶體的化學(xué)式可表示為AB。4.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示，晶胞中A、B、C的原子個(gè)數(shù)比為()A．1∶3∶1 B．2∶3∶1C．1∶2∶1 D．1∶3∶3解析：選C該晶體結(jié)構(gòu)單元中含A為8×eq\f(1,8)＝1，含B為4×eq\f(1,2)＝2，含C為1，因此N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶2∶1，故C正確。5．如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：試推斷甲晶體的化學(xué)式(X為陽(yáng)離子)為________，乙晶體中A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比是________，丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是________個(gè)。解析：甲中X位于立方體體心，有1個(gè)，Y位于立方體的頂點(diǎn)，實(shí)際有eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)個(gè)，N(X)∶N(Y)＝1∶eq\f(1,2)＝2∶1，故甲的化學(xué)式為X2Y；乙中A有eq\f(1,8)×8＝1個(gè)，B有eq\f(1,2)×6＝3個(gè)，C在體心，有1個(gè)，故N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1；丙中D點(diǎn)被8個(gè)同樣的晶胞共用，故結(jié)合E的個(gè)數(shù)是8個(gè)。答案：X2Y1∶3∶181．下列哪些性質(zhì)不能區(qū)別晶體與玻璃體()A．各向異性 B．X-射線衍射C．導(dǎo)電性 D．有無(wú)固定的熔點(diǎn)解析：選C玻璃體是非晶體。根據(jù)晶體的特點(diǎn)和性質(zhì)可知，晶體具有規(guī)則的幾何外形，具有各向異性，X-射線衍射時(shí)能看到明顯的譜線。而晶體中除金屬晶體外，一般不易導(dǎo)電。2．下列有關(guān)晶體和非晶體的說(shuō)法中正確的是()A．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體B．晶體具有自范性，非晶體沒(méi)有自范性C．晶體研碎后即變?yōu)榉蔷wD．將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體解析：選B晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體是由晶胞通過(guò)無(wú)隙并置形成的，組成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；自范性是晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別，B項(xiàng)正確。3．下列關(guān)于晶體的性質(zhì)敘述中，不正確的是()A．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)規(guī)則的多面體幾何外形B．晶體的各向異性和對(duì)稱性是矛盾的C．晶體的對(duì)稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必然結(jié)果D．晶體的各向異性直接取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性解析：選B晶體的各向異性取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性，而對(duì)稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必然結(jié)果，B項(xiàng)的說(shuō)法錯(cuò)誤。4．如圖是a、b兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，下列說(shuō)法正確的是()①a是晶體②b是晶體③a是非晶體④b是非晶體A．①② B．②③C．③④ D．①④解析：選D由題可知a有固定熔點(diǎn)，屬于晶體，b沒(méi)有固定熔點(diǎn)，屬于非晶體。5．鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，它的化學(xué)式是()A．BaTi8O12 B．BaTi4O5C．BaTi2O4 D．BaTiO3解析：選D觀察鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)示意圖可知，Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti有eq\f(1,8)屬于該晶胞；O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每個(gè)O有eq\f(1,4)屬于該晶胞。即晶體中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12×\f(1,4)))＝1∶1∶3。6．根據(jù)晶體中晶胞的結(jié)構(gòu)，判斷下列晶體的化學(xué)式不正確的是()解析：選A在立方晶胞中，只有處于晶胞內(nèi)部的粒子才完全屬于該晶胞，處于面上的微粒有eq\f(1,2)屬于該晶胞，處于棱上的微粒有eq\f(1,4)屬于該晶胞，處于各頂點(diǎn)上的微粒只有eq\f(1,8)屬于該晶胞。據(jù)此可以算出各晶體的化學(xué)式分別是AB、C2D、EF、XY3Z，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。7．如圖是CsCl晶體的一個(gè)晶胞，相鄰的兩個(gè)Cs＋的核間距為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)，CsCl的相對(duì)分子質(zhì)量用M表示，則CsCl晶體的密度為()A.eq\f(8M,NA·a3)B.eqB.eq\f(6M,NA·a3)C.eq\f(4M,NA·a3) D.eq\f(M,NA·a3)解析：選D由均攤法求得CsCl晶胞含有1個(gè)Cs＋和1個(gè)Cl－，其質(zhì)量是eq\f(M,NA)，再由相鄰的兩個(gè)Cs＋的核間距為acm，求出該晶胞的體積是a3，所以晶胞的密度是eq\f(M,NA·a3)，晶體的密度和晶胞的密度是相同的。8．如下圖所示，現(xiàn)有甲、乙、丙三種晶體的晶胞：甲中X處于晶胞的中心，乙中A處于晶胞的中心，可推知：甲晶體中X與Y的個(gè)數(shù)比是________，乙中A與B的個(gè)數(shù)比是________，丙晶胞中有________個(gè)C離子，有________個(gè)D離子。解析：注意甲中并不是8個(gè)頂點(diǎn)上都有Y，而只有6個(gè)頂點(diǎn)上存在Y原子。甲中X∶Y＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,8)))＝4∶3；乙中A∶B＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))＝1∶1；丙中C的個(gè)數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))＋6×eq\f(1,2)＝4，D的個(gè)數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12×\f(1,4)＋1))＝4。答案：4∶31∶1449．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)能層，它與N3－形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)該晶體的陽(yáng)離子與陰離子個(gè)數(shù)比為____________。(2)該晶體中離子X(jué)n＋的n＝______。(3)X元素的原子序數(shù)是__________。(4)晶體中每個(gè)N3－被__________個(gè)等距離的Xn＋包圍。解析：(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其數(shù)目為12×eq\f(1,4)＝3；N3－位于晶胞的頂角，其數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，故二者個(gè)數(shù)比為3∶1。(2)由晶體的化學(xué)式X3N知X所帶電荷數(shù)為1。(3)因?yàn)镵、L、M三個(gè)能層充滿，故Xn＋有2、8、18結(jié)構(gòu)，所以X的原子序數(shù)是29。(4)N3－位于晶胞頂角，故其被6個(gè)Xn＋從上、下、左、右、前、后包圍。答案：(1)3∶1(2)1(3)29(4)61.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每個(gè)碳原子都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為()A．2∶3 B．2∶1C．1∶3 D．3∶2解析：選A每個(gè)碳原子被3個(gè)六邊形共用，每個(gè)共價(jià)鍵被2個(gè)六邊形共用，則石墨晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,3)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,2)))＝2∶3。A．Ti14C13 B．TiCC．Ti4C4 D．Ti4C3解析：選A由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，題目中的圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個(gè)完整的分子，由14個(gè)Ti原子和13個(gè)C原子構(gòu)成，A項(xiàng)正確。3.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種微粒數(shù)之比是()A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶4解析：選B該晶體中含A原子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)，B原子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，C原子個(gè)數(shù)為1；則A、B、C的個(gè)數(shù)比為eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2。4.硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高紀(jì)錄。如圖是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個(gè)鎂原子；6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為()A．MgB B．MgB2C．Mg2B D．Mg3B2解析：選B六棱柱的頂點(diǎn)上的鎂原子被6個(gè)晶胞共用，棱柱的上下底面上的鎂原子被2個(gè)晶胞共用，1個(gè)晶胞中含有鎂原子：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3,6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)，完全屬于1個(gè)晶胞，N(Mg)∶N(B)＝3∶6＝1∶2。5．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞a、b、c內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為()A．3∶2∶1 B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9解析：選Aa晶胞中原子個(gè)數(shù)：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6(個(gè))，b晶胞中原子個(gè)數(shù)：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個(gè))，c晶胞中原子個(gè)數(shù)：8×eq\f(1,8)＋1＝2(個(gè))，所以a、b、c晶胞中原子個(gè)數(shù)比為6∶4∶2＝3∶2∶1。6．某晶體的晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元如圖所示：A為陰離子，在正方體內(nèi)，B為陽(yáng)離子，分別在頂點(diǎn)和面心，則該晶體的化學(xué)式為()A．B2A B．BA2C．B7A4 D．B4A7解析：選B根據(jù)題圖知，A的粒子數(shù)為8，B的粒子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故化學(xué)式為BA2。7．下列是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，其對(duì)應(yīng)的化學(xué)式正確的是(圖中：－X，●－Y，?－Z)()A．X2Y B．XY3C．XY3ZD．XYZ8．食鹽晶體是由鈉離子(圖中的“●”)和氯離子(圖中的“”)組成的，且均為等距離的交錯(cuò)排列。已知食鹽的密度是2.2g·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)為6.02×1023mol－1。在食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離最接近于()A．3.0×10－8cm B．3.5×10－8cmC．4.0×10－8cm D．5.0×10－8cm解析：選C從NaCl晶體結(jié)構(gòu)模型中分割出一個(gè)小立方體，如圖所示，a表示其邊長(zhǎng)，d表示兩個(gè)Na＋中心間的距離。每個(gè)小立方體含Na＋：eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)，含Cl－：eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)，即每個(gè)小立方體含Na＋－Cl－離子對(duì)eq\f(1,2)個(gè)。則有：a3·2.2g·cm－3＝eq\f(\f(1,2)×58.5g·mol－1,6.02×1023mol－1)，解得a＝2.81×10－8cm，又因?yàn)閐＝eq\r(2)a，故食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的Na＋中心間的距離為d＝eq\r(2)×2.81×10－8cm＝4.0×10－8cm。9．(全國(guó)乙卷節(jié)選)晶胞有兩個(gè)基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；C為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為______。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76pm，其密度為__________g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。解析：根據(jù)各個(gè)原子的相對(duì)位置可知，D在各個(gè)方向的eq\f(1,4)處，所以其坐標(biāo)是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；又由晶胞結(jié)構(gòu)可知，在晶胞中含有的Ge原子是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，所以晶胞的密度是ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(8×