PAGEPAGE13第一節(jié)晶體的常識[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.宏觀辨識與微觀探析：能從微觀角度理解晶體的結構特征，并能結合晶體的特點推斷晶體與非晶體。2.證據推理與模型認知：能運用多種晶體模型來描述和說明有關晶體性質的現(xiàn)象，形成分析晶胞結構的思維模型(均攤法)，能依據晶胞的結構確定微粒個數及化學式。一、晶體與非晶體1．概念(1)晶體：內部粒子(原子、離子或分子)在三維空間按肯定規(guī)律呈周期性重復排列構成的固體物質。如金剛石、食鹽、干冰等。2．晶體特點(1)晶體具有自范性。①自范性：是晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質。②實質：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。(2)晶體具有固定的熔點。(3)晶體具有各向異性。它是指在不同的方向上表現(xiàn)出不同的物理性質，如強度、導熱性、光學性質等。3．獲得途徑(1)熔融態(tài)物質凝固。(2)氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)干脆凝固(凝華)。(3)溶質從溶液中析出。

(1)晶體與非晶體的區(qū)分晶體非晶體自范性(本質區(qū)分)有無是否均一均一不均一固定熔點有無某些物理性質的各向異性有無能否發(fā)生X-射線衍射(最科學的區(qū)分方法)能不能(能發(fā)生散射)(2)區(qū)分晶體和非晶體的方法測定方法測熔點晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點科學方法對固體進行X-射線衍射試驗例1(2024·淄博高二檢測)下列物質中屬于晶體的是()①橡膠②玻璃③食鹽④水晶⑤塑料⑥膽礬A．①④⑤ B．②③⑥C．①③④ D．③④⑥【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的推斷答案D解析固體有晶體和非晶體之分，晶體是內部微粒(原子、離子或分子)在空間按肯定規(guī)律呈周期性有序排列而構成的具有規(guī)則幾何外形的固體，如食鹽、冰、金屬、水晶、膽礬等都是晶體；非晶體中內部粒子的排列則相對無序，如玻璃、橡膠、塑料等都是非晶體。例2(2024·寧德一中期中)下列關于晶體與非晶體的說法正確的是()A．晶體肯定比非晶體的熔點高B．晶體有自范性但排列無序C．非晶體無自范性且排列無序D．固體SiO2肯定是晶體【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的性質比較答案C解析晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，A項錯誤；晶體有自范性且排列有序，B項錯誤；非晶體無自范性且排列無序，C項正確；SiO2的存在形態(tài)有晶態(tài)和非晶態(tài)兩類，即SiO2也可能是非晶體，D項錯誤。易錯提示——關于晶體與非晶體的相識誤區(qū)(1)同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不肯定是晶體。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。(3)具有固定組成的物質也不肯定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。(4)晶體不肯定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。二、晶胞1．概念描述晶體結構的基本單元。2．晶胞與晶體的關系一般來說，晶胞都是平行六面體，晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。(1)“無隙”是指相鄰晶胞之間無任何間隙。(2)“并置”是指全部晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)全部晶胞的形態(tài)及內部的原子種類、個數及幾何排列是完全相同的。3．晶胞中粒子數目的計算(以銅的晶胞為例)(1)位于頂角上的銅原子為8個晶胞共有。(2)位于面心上的銅原子為2個晶胞共有。(3)晶體銅中完全屬于某一晶胞的銅原子數是4。均攤法——計算晶胞中微粒的個數計算一個晶胞中實際擁有的微粒數，常用均攤法。即某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子的eq\f(1,n)屬于這個晶胞。(1)長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子數的計算①處于頂點上的粒子，同時為8個晶胞所共有，每個粒子有eq\f(1,8)屬于該晶胞。②處于棱邊上的粒子，同時為4個晶胞所共有，每個粒子有eq\f(1,4)屬于該晶胞。③處于面上的粒子，同時為2個晶胞所共有，每個粒子有eq\f(1,2)屬于該晶胞。④處于晶胞內部的粒子，則完全屬于該晶胞。(2)非長方體(正方體)晶胞中粒子數視詳細狀況而定，如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占eq\f(1,3)。例3(2024·荊州高二月考)下列有關晶胞的敘述中正確的是()A．晶胞的結構是晶體的結構B．不同的晶體中，晶胞的大小和形態(tài)都相同C．晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞的結構特點答案D解析由晶胞的定義可知A選項錯誤；相同晶體中晶胞的大小和形態(tài)完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形態(tài)不肯定相同，B選項錯誤；晶體中的大部分粒子被若干個晶胞所共有，不完全屬于某個晶胞，C選項錯誤；知道晶胞的組成，利用“均攤法”即可推知晶體的組成，D選項正確。例4(2024·南通高二調研)下列各項是晶體結構中具有代表性的最小重復單元(晶胞)的排列方式，圖中：○—X，●—Y，—Z。其中對應的化學式不正確的是()【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞中微粒數目的計算答案B解析A項中X、Y的位置、數目完全等同，化學式為XY，正確；B項中X、Y的個數比為1∶(8×eq\f(1,8))＝1∶1，化學式為XY，錯誤；C項中X的數目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的數目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化學式為X3Y，正確；D項中X的數目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的數目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于體心，數目為1，化學式為XY3Z，正確。1．正誤推斷(1)晶體肯定是固體，固體不肯定是晶體()(2)晶胞都是平行六面體()(3)熔融態(tài)物質冷卻凝固肯定得到晶體()(4)粉末狀固體也可能是晶體()(5)由晶胞組成的晶體，其化學式表示一個分子中原子的數目()(6)區(qū)分晶體與非晶體最牢靠的方法是確定有沒有固定的熔點()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×2．(2024·汕頭高二月考)下列關于晶體性質的敘述中，不正確的是()A．晶體的自范性指的是在相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稱性是沖突的C．晶體的對稱性是微觀粒子按肯定規(guī)律做周期性有序排列的必定結果D．晶體的各向異性干脆取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的性質比較答案B解析晶體在不同方向上微粒的排列狀況不同，即為各向異性，晶體的對稱性是微觀粒子按肯定規(guī)律做周期性有序排列，兩者沒有沖突，故B錯誤。3．一般玻璃和水晶的根本區(qū)分在于()A．外形不一樣C．水晶有固定的熔點，一般玻璃無固定的熔點D．水晶可用于能量轉換，一般玻璃不能用于能量轉換【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體性質的比較答案B解析一般玻璃為非晶體，水晶為晶體，它們的根本區(qū)分在于內部微粒是否按肯定規(guī)律做周期性有序排列，即晶體具有自范性。兩種物質在性質上的差異正是其內部結構不同的體現(xiàn)。4．(2024·平涼靈臺校級月考)如圖是a、b兩種不同物質的熔化曲線，下列說法正確的是()A．a沒有固定的熔點B．a是非晶體C．b是晶體D．b是非晶體【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體性質的比較答案D解析晶體有固定的熔點，由a的熔化曲線分析可知，中間有一段溫度不變但始終在汲取能量，該段所對應的溫度就是晶體a的熔點；由b的熔化曲線可知，溫度始終上升，所以物質b沒有固定的熔點，為非晶體。5．某物質的晶體中，含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面面心上的B原子沒有畫出)，晶體中A、B、C的原子個數比依次為()A．1∶2∶1 B．1∶3∶1C．2∶2∶1 D．1∶3∶3【考點】晶胞結構的分析【題點】晶胞中微粒個數的計算答案B解析依據均攤法，A位于頂點，被8個晶胞共用，每個晶胞占有eq\f(1,8)，A的個數為8×eq\f(1,8)＝1；B位于面上，被2個晶胞共用，每個晶胞占有eq\f(1,2)，B的個數為6×eq\f(1,2)＝3；C位于體心，全部屬于晶胞，即C的個數為1，三個原子的個數比為1∶3∶1，D項正確。6．(2024·襄陽試驗中學月考)在高溫超導領域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶胞結構如圖所示。試回答：(1)在該晶體中每個Ti四周與它距離最近且相等的Ti的個數為________。(2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個數之比為________?！究键c】晶胞結構的分析【題點】晶胞中微粒個數的計算答案(1)6(2)3∶1∶1解析(1)由晶胞結構可知，在每個Ti的上、下、左、右、前、后各有1個等距離的Ti，與它距離最近且相等的Ti有6個。(2)Ca位于晶胞的體心，為一個晶胞獨占；Ti位于晶胞的頂點，則一個晶胞含有8×eq\f(1,8)＝1個Ti；O位于晶胞的棱上，則一個晶胞含有12×eq\f(1,4)＝3個O。故氧、鈣、鈦的粒子個數之比為3∶1∶1。題組一晶體與非晶體1．(2024·潮州高二調研)下列物質中屬于晶體的是()A．棉花B．玻璃C．陶瓷D．膽礬【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的推斷答案D解析棉花內部微粒的排列是沒有規(guī)則的，屬于非晶體；玻璃、陶瓷沒有固定的熔點，屬于非晶體；膽礬的化學式為CuSO4·5H2O，是硫酸銅的晶體。2．晶體與非晶體的本質區(qū)分是()A．晶體有規(guī)則的幾何外形，而非晶體沒有規(guī)則的幾何外形B．晶體內部粒子有序排列，而非晶體內部粒子無序排列C．晶體有固定的熔點，而非晶體沒有固定的熔點D．晶體的硬度大，而非晶體的硬度小【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的性質比較答案B解析晶體內部粒子有序排列，而非晶體內部粒子無序排列，這是晶體與非晶體的本質區(qū)分，故B正確。3．下列途徑不能得到晶體的是()A．熔融態(tài)SiO2快速冷卻B．熔融態(tài)SiO2熱液緩慢冷卻C．FeCl3蒸氣冷凝D．CuSO4飽和溶液蒸發(fā)濃縮后冷卻【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體的形成與獲得答案A解析晶體呈現(xiàn)自范性是須要肯定條件的，即晶體生長的速率要適當。熔融態(tài)物質快速冷卻時不能得到晶體，如熔融態(tài)SiO2快速冷卻得到看不到晶體外形的瑪瑙，熱液緩慢冷卻則形成水晶。FeCl3、AlCl3等固體均易升華，其蒸氣凝華則得到晶體。D項析出膽礬晶體(CuSO4·5H2O)。4．(2024·曲阜高二月考)下圖為一塊密度、厚度勻稱的矩形樣品，長為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對稱軸測其電阻均為R，則這塊樣品肯定是()A．金屬 B．半導體C．非晶體 D．晶體【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體性質的比較答案D解析由于AB＝2CD，而AB、CD間的電阻卻相等，說明樣品橫向(AB)與縱向(CD)的導電性不同，具有各向異性，而晶體的特征之一是各向異性，非晶體則具有各向同性，故該樣品為晶體。5．將一塊缺角的膽礬晶體置于飽和的硫酸銅溶液中，一段時間后(濃度不變)，發(fā)覺缺角晶體變完整了。若溶劑不揮發(fā)，則這段時間內晶體和溶液的質量改變分別是()A．晶體的質量變小，溶液的質量變大B．晶體的質量變大，溶液的質量變小C．晶體和溶液的質量都不變D．無法確定【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體性質的比較答案C解析膽礬晶體具有自范性，在適當條件下有自發(fā)呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形的性質。由于原溶液為飽和溶液，因此膽礬晶體與飽和硫酸銅溶液間存在著溶解結晶平衡，整個過程中晶體和溶液的質量都不發(fā)生改變。6．不能夠支持石墨是晶體這一事實的選項是()A．石墨和金剛石是同素異形體B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔點為3625℃D．在石墨的X-射線衍射圖譜上有明銳的譜線【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的推斷答案A解析原子在三維空間里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔點、物理性質上體現(xiàn)各向異性、X-射線衍射圖譜上有分立的斑點或明銳的譜線等特征，都是晶體在各個方面有別于非晶體的體現(xiàn)，故B、C、D能夠支持石墨是晶體這一事實。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無聯(lián)系，如無定形碳也是金剛石、石墨的同素異形體，卻屬于非晶體。題組二晶體結構的分析7．下列有關晶胞的敘述正確的是()①晶胞是晶體結構中的基本結構單元②依據晶體的不同，晶胞可以是多種形態(tài)③習慣采納的晶胞是平行六面體④晶胞都是正八面體A．①③B．②④C．①④D．②③【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞的結構特點答案A8．(2024·重慶巴蜀試驗中學月考)科學家把C60和K摻雜在一起制造出的物質具有超導性能，其晶胞結構如圖所示。該物質中K和C60的個數之比為()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞中微粒數目的計算答案C解析依據均攤法可知，該晶胞中K的個數為2×6×eq\f(1,2)＝6，C60的個數為1＋8×eq\f(1,8)＝2，所以該物質中K和C60的個數之比為6∶2＝3∶1。9．(2024·林州月考)納米材料的表面粒子數占總粒子數的比例極大，這是它有很多特別性質的緣由。假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形態(tài)恰好與氯化鈉晶胞的大小和形態(tài)相同(如圖所示)，則這種納米顆粒的表面粒子數與總粒子數之比為()A．7∶8 B．13∶14C．1∶1 D．26∶27【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞中微粒數目的計算答案D解析由題意知一個氯化鈉晶胞即為一個氯化鈉納米顆粒，則其表面粒子數＝8＋6＋12＝26，總粒子數＝表面粒子數＋中心粒子數＝26＋1＝27。10．(2024·廣州黃埔區(qū)期中)如圖所示為一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子的結構模型，則它的化學式為()A．Ti4C4B．TiCC．Ti14C13D．Ti2C【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞中微粒數目的計算答案C解析本題易錯之處是把“氣態(tài)團簇分子”當作晶胞處理，而錯選A或B。由于該結構為“氣態(tài)團簇分子”的結構，給出的結構就是一個“完整”的分子，因此結構中的每個原子都是構成分子的一部分。因該“氣態(tài)團簇分子”結構中含有14個Ti原子和13個C原子，故該物質的化學式為Ti14C13。11.硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導的最高紀錄。如圖所示的是該化合物的晶體結構：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個鎂原子；6個硼原子位于棱柱內。則該化合物的化學式為()A．MgB B．MgB2C．Mg2B D．Mg3B2【考點】晶胞的結構分析【題點】晶胞中微粒數目的計算答案B解析棱柱內硼原子數為6，均屬于這個晶胞；鎂原子位于上、下面心(2個)及12個頂角，共有鎂原子數為2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＝3，則鎂、硼原子個數之比為1∶2。12．(2024·六安一中高二階段檢測)已知某化合物的晶體是由如圖所示的最小結構單元密置積累而成，下列關于該化合物的敘述錯誤的是()A．1mol該化合物中含有1molYB．1mol該化合物中含有3molCuC．1mol該化合物中含有2molBaD．該化合物的化學式是YBa2Cu3O6【考點】晶胞的結構分析【題點】關于晶胞的綜合分析與計算答案D解析由圖可知，白球代表的Y原子位于長方體的八個頂點上，大黑球代表的Ba原子位于長方體的四條棱上，灰球代表的Cu原子位于長方體的內部，小黑球代表的O原子有的位于長方體的內部、有的位于長方體的面上，運用均攤法可計算出Y原子個數為8×eq\f(1,8)＝1，Ba原子個數為8×eq\f(1,4)＝2，Cu原子個數為3，O原子個數為10×eq\f(1,2)＋2＝7，故該化合物的化學式為YBa2Cu3O7。綜上可知，D項錯誤。13．(2024·邢臺一中月考)(1)在下列物質中，________________(填序號，下同)是晶體，______________是非晶體。①塑料②明礬③松香④玻璃⑤CuSO4·5H2O⑥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_______________，而非晶體___________；另外非晶體具有物理性質______________的特點，而晶體具有物理性質__________________的特點。(3)推斷物質是晶體還是非晶體，比較正確的方法是____________________(填序號)。①從外形上來推斷②從各向異性或各向同性上來推斷③從導電性能來推斷④從有無固定熔點來推斷【考點】晶體與非晶體的推斷與比較【題點】晶體與非晶體的綜合考查答案(1)②⑤⑥⑧⑨①③④⑦⑩(2)規(guī)則的幾何外形沒有規(guī)則的幾何外形各向同性各向異性(3)②④解析明礬是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、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等。14．某晶體的晶胞結構如圖所示，X(eq\a\vs4\al\co1(?))位于立方體頂點，Y(○)位于立方體中心。試分析：(1)晶體中每一個Y同時吸引著______個X，每個X同時吸引著________個Y，該晶體的化學式是__________。(2)晶體中在每個X四周與它最接近且距離相等的X共有______個。(3)晶體中距離最近的2個X分別與1個Y形成的兩條線的夾角為____________?！究键c】晶胞的結構分析【題點】關于晶胞的綜合分析與計算答案(1)48XY2(或Y2X)(2)12(3)109°28′解析此題考查的學問點是晶體的立體結構。(1)同時吸引的微粒個數即指在某微粒四周距離最近的其他種類的微粒個數，視察圖可知，Y位于立方體的體心，X位于立方體的頂點，每個Y同時吸引