第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識課程目標(biāo)1.

了解晶體和非晶體的本質(zhì)差異。2.

了解獲得晶體的途徑。3.

了解晶體的特點(diǎn)。4.了解晶胞的概念，能夠運(yùn)用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒數(shù)。圖說考點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征有序結(jié)構(gòu)微粒排列相對無序

結(jié)構(gòu)特征晶體和晶胞的關(guān)系確定晶體組成的方法——均攤法自范性各向異性對稱性無性質(zhì)特征性質(zhì)

有

特征固定熔、沸點(diǎn)非晶體晶體晶胞基

礎(chǔ)

知

識[新知預(yù)習(xí)]一

、物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.

組成物質(zhì)的微粒20世紀(jì)初，通過

X

射線衍射，許多常見的晶體中并無分子，如NaCl

、

石墨、二氧化硅、金剛石以及各種

金屬

等。2.

聚集狀態(tài)有晶態(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

。二、晶體與非晶體1.

晶體概念具有規(guī)則的幾何外形的固體，叫晶體。如：NaCl

晶體，I?

晶體

…

…

;

不具有規(guī)則的幾何外形的固體，叫非晶體(又稱玻璃體)。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.

晶體的特征(1)自范性a.定義：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)規(guī)則的

多面體外形，這稱為晶體的

自范性

。非晶態(tài)物質(zhì)沒有這個(gè)特性。b.形成條件：晶體

生長的速率

適當(dāng)。c.本質(zhì)原因：晶體中粒子在

微觀空間里呈現(xiàn)

周期性

的有序排列。(2)晶體在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)即各向異性。(3)晶體的熔

點(diǎn)

固定。(4)外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的高度

有序性。(5)晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的

對稱性

。三、晶胞1.

概念晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。2.

結(jié)構(gòu)晶胞一

般

都

是

平行六面體，

晶體是

由

無

數(shù)

晶

胞

“

無隙并置

”而成。(1)無隙：相鄰晶胞之間無任何

間隙O(2)并置：所有晶胞都是

平行

排列的，取向

相同

O(3)所有晶胞的

形狀及內(nèi)部的原子_種類及幾何排列是完

全相同的。棱上的原子：4

個(gè)晶胞共用面上的原子：2

個(gè)晶胞共用內(nèi)部的粒子，則完全屬于該晶胞3.

一個(gè)晶胞平均占有的原子數(shù)：頂角原子：8

個(gè)晶胞共用晶

胞四、

晶體結(jié)構(gòu)的測定1.

測定方法：測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是

X

射線衍射儀。2.

測定結(jié)果通過對乙酸晶體進(jìn)行測定，可以得出乙酸晶胞，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)乙酸分子，并可通過計(jì)算分析，確定

鍵長

和鍵角

，

從而得出分子的空間結(jié)構(gòu)。[即時(shí)性自測]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序。(×)(2)晶體具有各向同性，非晶體也具有各向異性。(

×)(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。(×)(5)粉末狀的固體也有可能是晶體。(

√)(6)晶胞是晶體的最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。(

√)(7)不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同。(

×)(8)晶胞中的任何一個(gè)粒子都完全屬于該晶胞。(×)(9)已知晶胞的組成就可推知晶體的組成。(

√)(10)由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式表示一個(gè)分子中原子的數(shù)目。

(×

)2.

我們熟悉的食鹽、金屬、刨冰、鉆石、水晶等都是晶體；而同

樣透明的玻璃卻是非晶體。下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述

中，正確的是(

)A.

是否是具有規(guī)則幾何外形的固體B.是否是具有固定組成的物質(zhì)C.

是否是具有固定熔點(diǎn)D.內(nèi)部構(gòu)成微粒是否在空間呈有規(guī)則的重復(fù)排列解析：有規(guī)則幾何外形或美觀對稱的固體不一定都是晶體，如玻璃；

具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也具有固定的組

成。晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于微觀結(jié)構(gòu)不同。答案：D解析：得到晶體的三個(gè)途徑是：(1)溶質(zhì)從溶液中析出；(2)氣態(tài)物質(zhì)

凝華；(3)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。晶體表現(xiàn)自范性是需要一定條件的，即晶體

生長的速率要適當(dāng)，因此熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻時(shí)不能得到晶體。答

案

：

A3.

下列途徑不能得到晶體的是(

)A.

熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻B.

熔融態(tài)物質(zhì)凝固C.

氣態(tài)物質(zhì)凝華

D.溶質(zhì)從溶液中析出體B.I

形成的固體物理性質(zhì)有各向異性C.Ⅱ形成的固體一定有固定的熔、沸點(diǎn)D.

二

者

的X-

射線圖譜是相同的4.如圖是某固體的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，請認(rèn)真觀察兩圖，判斷下列說法正確的是(

)工

ⅡA.兩種物質(zhì)在一定條件下都會(huì)自動(dòng)形成有規(guī)則的幾何外形的晶解析：觀察結(jié)構(gòu)圖可知，I

中微粒呈周期性有序排布，Ⅱ中微粒排列

不規(guī)則，故

I

為晶體，Ⅱ?yàn)榉蔷w。晶體有各向異性，具有固定的熔、沸

點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔、沸點(diǎn)，用X

一射線衍射實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)晶體和非晶體，

圖譜明顯不同，故應(yīng)選B。答案：B5.元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2。元素

Y基態(tài)原子的3p

軌道上有4個(gè)電子。

X與(1)在1個(gè)晶胞中，X

離子的數(shù)目為_O(2)該化合物的化學(xué)式為

ZnS。Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示?！猉O—Y解析：X為

Zn

元素、Y為

S

元素，從晶胞圖分析，

一個(gè)晶胞中含有

X離子的數(shù)目為

,Y

離子的數(shù)目也是4,所以化合物中X

與

Y之比為1:1,則化學(xué)式為ZnS。技

能

素

養(yǎng)提升點(diǎn)一

晶體與非晶體[例1]

(1)在下列物質(zhì)中，②⑤⑥⑧⑨

(填序號，下同)是晶體，

①③④⑦⑩

是非晶體。①塑料②明礬

③松香

④玻璃

⑤CuSO?

·5H?O⑥

冰糖⑦石蠟⑧單晶硅⑨鋁塊⑩橡膠(

2

)晶

體

和

非

晶

體

在

外

形

上

有

差

別

，晶

體

一

般

都

具

有沒有規(guī)則的幾何外形

；另外非晶

_

,

而

晶

體

具

有

物

理

性

質(zhì)規(guī)則的幾何外形體具有物理性質(zhì)各向異性,而非晶體各向同性O(shè)(3)判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體，合理的方法是_①從外形上來判斷②從各向異性或各向同性上來判斷③從導(dǎo)電性能來判斷④從有無固定熔點(diǎn)來判斷_

(填序號)。狀元隨筆

混合物一般為非晶體；晶體與非晶體判斷有多種方法。解

析：明礬是KAl(SO?)?·12H?O,它

和

CuSO?·5H?O

、

冰糖、單晶硅、

鋁塊都是晶體；塑料、松香、玻璃、石蠟、橡膠都是非晶體。晶體的重要

特征就是各向異性和有固定的熔點(diǎn)等。[提升1]

下列敘述中正確的是(

)A.

具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B.

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C.

具有各向異性的固體一定是晶體D.

晶體、非晶體均具有固定的熔點(diǎn)解析：晶體與非晶體的根本區(qū)別在于其內(nèi)部微粒在空間是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，B

項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性

是其內(nèi)部微粒規(guī)律性排列的外部反映。有些人工加工而成的固體也具有規(guī)

則的幾何外形，但具有各向異性的固體一定是晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；晶體具有固定的熔點(diǎn)而非晶體不具有固定的熔點(diǎn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C狀元隨筆

依據(jù)晶體的特性判斷固體是不是晶體，存在一定的不確定，應(yīng)從本質(zhì)特征上進(jìn)行把握。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無序性質(zhì)

特征自范性有無熔點(diǎn)固定不固定各向異性有無鑒別方法間接方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

向異性科學(xué)方法對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)舉例NaCl、I?、SiO?、Na

晶體等玻璃、橡膠等[關(guān)鍵能力]晶體與非晶體1.晶體與非晶體的比較自范性微觀結(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無原子排列相對無序2.晶體與非晶體的本質(zhì)差異3.晶體呈現(xiàn)自范性的條件晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)

冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過快時(shí)，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。如瑪瑙是熔融態(tài)

SiO?

快速

冷卻形成的，而水晶是SiO?

熱液緩慢冷卻形成的。狀元隨筆(1)有規(guī)則幾何外形或美觀、對稱外形的固體不一定是

晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀

對稱的外觀。(2)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固

定的組成，如無定形

SiO?。(3)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。(1)該晶體的陽離子與陰離子個(gè)數(shù)比為

3:1

。(2)該晶體中Xn+

離子中n=

1

O(3)X元素的原子序數(shù)是

29

O(4)晶體中每個(gè)N3-

被

6

個(gè)等距離的

Xn+

離

子包圍。提升點(diǎn)二晶胞中粒子數(shù)目及晶體化學(xué)式的確定[例2]

元素X

的某價(jià)態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿

K、L、M

三個(gè)電子層，它與N3

形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。表示Xn+〇表示N3-解析：(1)Xn+位于晶胞的棱上，其數(shù)目為

個(gè)

，N3-

位于晶胞的頂角，其數(shù)目為,故其個(gè)數(shù)比為3:1。(2)由晶體的化學(xué)式X?N

知

X所帶的電荷數(shù)為1。(3)因?yàn)镵

、L

、M

三個(gè)電子層充滿，故為2、8、18,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)

X

在上、下、左、右、前、后包圍。均攤法

計(jì)算陰、陽離子的個(gè)數(shù)由位置確定與N3

等距離緊鄰的x”數(shù)狀元隨筆甲

乙丙試推斷甲晶體的化學(xué)式(X

為陽離子):

X?Y;乙晶體中A

、B

、C

三種微粒的個(gè)數(shù)比是1:3:1;丙晶體中每個(gè)D

周圍結(jié)合E

的個(gè)數(shù)是

8

_。[提升2]

如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：解析：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)

則該晶胞中X

、Y

的個(gè)數(shù)之比是2:1,又X

為

陽離子，所以甲晶體的化學(xué)式為

X?Y;乙晶胞中

A的個(gè)數(shù)=,B的個(gè)數(shù)

,C

的個(gè)數(shù)為1,所以乙晶體中A、B、C

三種微粒的個(gè)

數(shù)比為1:3:1;丙晶體中每個(gè)D

周圍結(jié)合E

的個(gè)數(shù)是8。[關(guān)鍵能力]晶胞中粒子數(shù)目及晶體化學(xué)式的確定1.

晶體化學(xué)式含義一般地，晶體的化學(xué)式表示的是晶體(也可以說是晶胞)中各類原

子或離子的最簡整數(shù)比。2.

均攤法確定晶胞中粒子的個(gè)數(shù)如晶胞中某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共用，則該粒子有屬于這個(gè)晶

胞。(1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻(xiàn)。位于頂角一位于棱上

粒子位于面上位于內(nèi)部有1/8屬于

該晶胞有1/4屬于

該晶胞有1/2屬于

該晶胞完全屬于

該晶胞位于頂角位于上、下

底面棱上位于側(cè)面棱