2018-2019版化學(xué)新導(dǎo)學(xué)筆記人教選修三講義：第三章 第一節(jié) 晶體常識

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一節(jié)晶體的常識［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1。認(rèn)識晶體和非晶體的本質(zhì)差異，知道晶體的特征和性質(zhì)。2.了解獲得晶體的途徑。3.知道晶胞的概念，學(xué)會晶胞中微粒數(shù)的計算方法(均攤法），能根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定晶體的化學(xué)式.一、晶體與非晶體1.概念（1）晶體：內(nèi)部粒子(原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律呈周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。如金剛石、食鹽、干冰等。(2）非晶體:內(nèi)部原子或分子的排列呈雜亂無章的分布狀態(tài)的固體物質(zhì).如橡膠、玻璃、松香等。2。晶體特點(diǎn)（1）晶體具有自范性.它是指在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形的性質(zhì)。它是晶體中結(jié)構(gòu)微粒在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。(2)晶體具有固定的熔點(diǎn).（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(zhì)，如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等.3.獲取途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)的凝固。（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。

（1）晶體與非晶體的區(qū)別晶體非晶體自范性（本質(zhì)區(qū)別)有無是否均一均一不均一固定熔、沸點(diǎn)有無某些物理性質(zhì)的各向異性有無能否發(fā)生X—射線衍射（最科學(xué)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(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn),非晶體沒有固定的熔點(diǎn)科學(xué)的方法對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)例1下列有關(guān)晶體的特征及結(jié)構(gòu)的敘述中不正確的是(）A.晶體一般都有各向異性B。晶體有固定的熔點(diǎn)C。固態(tài)物質(zhì)不一定是晶體D。粉末狀的固體肯定不是晶體【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案D解析晶體具有自范性、各向異性、對稱性等特性,晶體具有固定的熔、沸點(diǎn)，故A、B項(xiàng)正確；玻璃為固態(tài)物質(zhì)，屬于非晶體，故C項(xiàng)正確;晶體可以通過外部條件變成粉末狀固體,如通過研磨、熔融態(tài)時迅速冷卻等方法都可以得到看不出幾何外形的粉末，故D項(xiàng)不正確。例2不能夠支持石墨是晶體這一事實(shí)的選項(xiàng)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(diǎn)為3625℃D。在石墨的X—射線衍射圖譜上有明銳的譜線【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體與非晶體的判斷答案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(diǎn)、物理性質(zhì)上體現(xiàn)各向異性、X—射線衍射圖譜上有分明的斑點(diǎn)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(shí)。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。二、晶胞1.概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞。(1）一般來說，晶胞都是平行六面體。(2）晶胞只是晶體微觀空間里的一個基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞,而且所有晶胞的形狀及其內(nèi)部含有的原子種數(shù)、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。2.晶胞的排列特點(diǎn)整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。（1）“無隙”是指相鄰的晶胞之間無任何間隙。(2)“并置”是指所有的晶胞都是平行排列的，且取向相同。3.晶胞中粒子數(shù)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(shù)是4。均攤法——計算晶胞中微粒的個數(shù)計算一個晶胞中實(shí)際擁有的微粒數(shù),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(shù)的計算：①處于頂點(diǎn)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處于晶面上的粒子,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(nèi)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(shù)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個碳原子）被三個六邊形共有，每個六邊形占eq\f（1，3)。例3現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)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：甲晶胞中x與y的個數(shù)比是__________，乙晶胞中a與b的個數(shù)比是__________,丙晶胞中有________個c離子,有________個d離子。【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案4∶31∶144解析處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的微粒為8個立方體共有，位于立方體棱邊上的微粒為4個立方體共有，位于立方體面心上的微粒為2個立方體共有。所以x∶y＝1∶6×eq\f(1,8）＝4∶3;a∶b＝1∶8×eq\f(1,8)＝1∶1；丙晶胞中c離子數(shù)為12×eq\f（1，4）＋1＝4，d離子數(shù)為8×eq\f(1，8）＋6×eq\f(1，2)＝4。例4現(xiàn)有四種晶體,其構(gòu)成粒子（均為單原子核粒子)排列方式如下圖所示，其化學(xué)式正確的是（）【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案C解析利用均攤法確定粒子個數(shù)比。A項(xiàng)錯誤，8個B粒子居于頂點(diǎn),一個A粒子居于體心，所以化學(xué)式應(yīng)為AB或BA；B項(xiàng)錯誤,E和F的數(shù)目完全一致，所以化學(xué)式為FE或EF;C項(xiàng)正確,一個晶胞內(nèi)X、Y、Z三種粒子的個數(shù)分別為1、3、1；D項(xiàng)錯誤，A粒子居于8個頂點(diǎn)和6個面心，真正屬于一個晶胞的A粒子為4個，B粒子居于12條棱上和體心，真正屬于一個晶胞的B粒子為4個.1。下列關(guān)于非晶體的敘述錯誤的是()A.是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)B。內(nèi)部微粒的排列是無序的C。非晶體材料的所有性能都優(yōu)于晶體材料D.非晶體沒有固定的熔、沸點(diǎn)【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案C解析A項(xiàng)，非晶體是物質(zhì)的聚集狀態(tài)中的一種；B項(xiàng)，非晶體內(nèi)部微粒的排列是沒有規(guī)則的,處于無序狀態(tài)；C項(xiàng),并不是非晶體材料的所有性能都優(yōu)于晶體材料；D項(xiàng)，非晶體沒有固定的熔、沸點(diǎn)，其熔、沸點(diǎn)在一定范圍內(nèi)。2.關(guān)于晶體的自范性,下列敘述正確的是（)A.破損的晶體能夠在固態(tài)時自動變成規(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【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案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結(jié)晶析出的條件。A項(xiàng)所述過程不可能實(shí)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。3。云母屬于晶體，用燒熱的鋼條去接觸涂有薄薄一層石蠟的云母片的反面時，熔化了的石蠟呈現(xiàn)橢圓形,這是因?yàn)椋ǎ〢.云母是熱的不良導(dǎo)體,傳熱不均勻B。石蠟是熱的不良導(dǎo)體,傳熱不均勻C。石蠟具有各向異性，不同的方向?qū)嵝圆煌珼.云母具有各向異性,不同的方向?qū)嵝圆煌究键c(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案D解析云母屬于晶體，具有各向異性,在不同的方向?qū)嵝圆煌?，?dǎo)致熔化了的石蠟呈現(xiàn)橢圓形.4.下列過程得到的固體物質(zhì)不是晶體的是(）A.降低KCl飽和溶液的溫度所得到的固體B。氣態(tài)碘直接冷卻成固態(tài)碘C。熔融的KNO3冷卻后所得到的固體D。將液態(tài)的塑料冷卻后所得到的固體【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的形成和區(qū)別答案D解析塑料是非晶體。5.已知某晶體晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為()A。XYZB。X2Y4ZC.XY4ZD。X4Y2Z【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案C解析該晶體的晶胞是正方體形晶胞.該晶胞擁有的X原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1;Y原子位于該晶胞內(nèi)，共有4個，因此該晶胞中擁有的Y原子數(shù)為4；Z只有1個,位于晶胞的體心上，故該晶體的化學(xué)式為XY4Z。6.某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，X(?）位于立方體頂點(diǎn)，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(xué)式是__________。（2)晶體中在每個X周圍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(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】關(guān)于晶胞的綜合分析、計算答案（1）48XY2(或Y2X)（2）12（3）109°28′解析此題考查的知識點(diǎn)是晶體的立體結(jié)構(gòu)。（1)同時吸引的微粒個數(shù)即指在某微粒周圍距離最近的其他種類的微粒個數(shù)，觀察圖可知,Y位于立方體的體心，X位于立方體的頂點(diǎn)，每個Y同時吸引著4個X，而每個X同時被8個立方體共用，每個立方體的體心都有1個Y，所以每個X同時吸引著8個Y，X、Y的個數(shù)比為1∶2，所以化學(xué)式為XY2或Y2X。（2)晶體中每個X周圍與它最接近的X之間的距離應(yīng)為如圖所示立方體的面對角線。位置關(guān)系分為在此X的上層、下層和同一層,每層均有4個，共有12個。（3)若將4個X連接,構(gòu)成1個正四面體，Y位于正四面體的中心，可聯(lián)系CH4的鍵角，知該夾角為109°28′。對于晶體結(jié)構(gòu)，要善于用宏觀的立體構(gòu)型來分析粒子的微觀結(jié)構(gòu)，利用立體幾何的知識，分清各原子、離子、分子在空間的相對位置，熟悉一些常見晶體的立體構(gòu)型，是解答此類題目的關(guān)鍵。［對點(diǎn)訓(xùn)練］題組一晶體、非晶體的比較與判斷1。(2017·張家口一中高二月考）區(qū)分晶體和非晶體的最科學(xué)的方法是（）A。測固體的熔點(diǎn)B.看固體是否易被壓縮C。對固體進(jìn)行X—射線衍射實(shí)驗(yàn)D.比較固體的導(dǎo)熱性【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體與非晶體的判斷答案C解析構(gòu)成晶體的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列,晶體的這一結(jié)構(gòu)特征可以通過X—射線衍射圖譜反映出來，因此區(qū)分晶體和非晶體的最可靠的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X—射線衍射實(shí)驗(yàn).2.晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是()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(nèi)部粒子有序排列，而非晶體內(nèi)部粒子無序排列C。晶體有固定的熔、沸點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔、沸點(diǎn)D.晶體的硬度大，而非晶體的硬度小【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的形成和區(qū)別答案B解析晶體內(nèi)部粒子有序排列，而非晶體內(nèi)部粒子無序排列，這是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別，故B正確.3.下圖中是兩種不同的物質(zhì)的熔化曲線，下列說法中正確的是（）①a是晶體②b是晶體③a是非晶體④b是非晶體A.①②B。①④C。②③D。③④【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的判斷答案B解析晶體具有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)。4.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)現(xiàn)缺角晶體變完整了.若溶劑不揮發(fā)，則這段時間內(nèi)晶體和溶液的質(zhì)量變化分別是(）A.晶體的質(zhì)量變小，溶液的質(zhì)量變大B.晶體的質(zhì)量變大,溶液的質(zhì)量變小C.晶體和溶液的質(zhì)量都不變D。無法確定【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案C解析膽礬晶體具有自范性，在適當(dāng)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(zhì).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(jié)晶平衡，整個過程中晶體和溶液的質(zhì)量都不發(fā)生變化.5.晶體具有各向異性.如藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在與層垂直的方向上的導(dǎo)電率是與層平行的方向上的導(dǎo)電率的eq\f(1，104).晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A.只有①③ B.只有②④C.只有①②③ D。①②③④【考點(diǎn)】晶體與非晶體【題點(diǎn)】晶體和非晶體的性質(zhì)答案D解析晶體的各向異性反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性，表現(xiàn)在硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等方面。題組二晶胞及其微粒數(shù)目的確定6.有關(guān)晶胞的敘述正確的是(）①晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元②根據(jù)晶體的不同，晶胞可以是多種形狀③習(xí)慣采用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(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞的結(jié)構(gòu)答案A7。某離子化合物的晶胞為如圖所示的立體結(jié)構(gòu)，晶胞是整個晶體中最基本的重復(fù)單元。陽離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個頂點(diǎn)，該離子化合物中,陰、陽離子個數(shù)比是（）A。1∶8 B.1∶4C.1∶2 D.1∶1【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案D解析依據(jù)均攤法,在該晶胞中陽離子個數(shù)為1，陰離子個數(shù)為8×eq\f（1,8)＝1，故陰、陽離子個數(shù)比為1∶1。8.某晶體的一部分如圖所示。這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是（)A。3∶9∶4 B。1∶4∶2C.2∶9∶4 D。3∶8∶4【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案B解析這不是一個立方晶胞結(jié)構(gòu),而是一個正三棱柱結(jié)構(gòu)，那么依據(jù)實(shí)際情況來計算，原子的分?jǐn)倲?shù)頂點(diǎn)為eq\f（1，12)，水平棱上為eq\f(1,4),豎棱上為eq\f(1,6），內(nèi)部為1。A、B、C三種粒子數(shù)之比為(6×eq\f（1，12))∶（6×eq\f（1,4)＋3×eq\f（1，6))∶1＝1∶4∶2。9.冰晶石（化學(xué)式為Na3AlF6）的晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示(●位于大立方體的頂點(diǎn)和面心，位于大立方體的12條棱的中點(diǎn)和8個小立方體的體心)。已知冰晶石熔融時的電離方程式為Na3AlF6=3Na＋＋AlFeq\o\al(3－,6)，則大立方體的體心處所代表的微粒為（）A.Na＋B。Al3＋C.F－D.AlFeq\o\al(3－，6）【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案A解析該晶胞中●個數(shù)＝8×eq\f（1，8)＋6×eq\f(1,2）＝4,個數(shù)＝12×eq\f(1，4)＋8＝11，根據(jù)冰晶石的化學(xué)式可知，冰晶石中Na＋和AlFeq\o\al（3－,6）的個數(shù)之比為3∶1，據(jù)此可判斷出大立方體的體心所代表的微粒與代表的微粒相同,為Na＋。題組三晶體化學(xué)式的確定方法10。已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是（）A.ZXY3 B.ZX2Y6C。ZX4Y8 D。ZX8Y12【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案A解析由晶胞可知X占據(jù)8個頂點(diǎn)，屬于該晶胞的X的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1；Y占據(jù)12條棱的中間，屬于該晶胞的Y的數(shù)目為12×eq\f（1，4）＝3；Z占據(jù)該晶胞的體心，屬于該晶胞的Z的數(shù)目為1。故化學(xué)式為ZXY3.11。2001年報道硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)的最高紀(jì)錄。如下圖所示的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu):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(nèi)。則該化合物的化學(xué)式為(）A。MgB B。MgB2C。Mg2B D.Mg3B2【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案B解析棱柱內(nèi)硼原子數(shù)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(shù)為2×eq\f（1，2）＋12×eq\f(1，6）＝3,則鎂、硼原子個數(shù)之比為1∶2.12.已知CsCl晶體的密度為ρg·cm－3,NA為阿伏加德羅常數(shù)，相鄰的兩個Cs＋的核間距為acm。如圖所示，則CsCl的相對分子質(zhì)量可以表示為（）A。NA·a3·ρ B.eq\f(NA·a3·ρ，6)C.eq\f（NA·a3·ρ，4) D.eq\f（NA·a3·ρ,8）【考點(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】關(guān)于晶胞的綜合分析、計算答案A解析根據(jù)晶胞中粒子個數(shù)的計算知，1個CsCl晶胞中含1個CsCl。有M＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。[綜合強(qiáng)化]13。根據(jù)下列四種晶體的晶胞示意圖回答問題：（1)根據(jù)圖Ⅰ分析，銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)是____________。(2）根據(jù)圖Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子數(shù)是________。(3）根據(jù)圖Ⅲ分析，碘晶體中碘分子的排列有________種不同的方向。（4)根據(jù)圖Ⅳ分析,晶體M的化學(xué)式可能是__________?！究键c(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】晶胞中微粒數(shù)目的計算及化學(xué)式的確定答案(1)4（2)4(3)2（4）AB(或BA)解析(1）銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f（1，2)×6＝4.（2)干冰晶胞平均含有的CO2分子數(shù)為eq\f(1，8)×8＋eq\f（1,2）×6＝4.(3)根據(jù)碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶體中碘分子的排列有2種不同的方向。(4）晶體M的晶胞中，N（A)∶N（B）＝eq\f（1，8)×8∶1＝1∶1,故M的化學(xué)式可能為AB(或BA)。14。元素X的某價態(tài)離子Xn＋中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它與N3－形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示.（1）該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)比為________.(2)該晶體中Xn＋中n＝____________。(3)X元素的原子序數(shù)是________。(4)晶體中每個N3－被________個等距離的Xn＋包圍?！究键c(diǎn)】晶胞【題點(diǎn)】關(guān)于晶胞的綜合分析、計算答案(1）3∶1（2)1（3)29（4)615.如圖所示,在石墨晶體中，每一層由無數(shù)個正六邊形構(gòu)成，試回答下列問題：（1)每個正六邊形實(shí)際上占有的碳原子數(shù)為________個。(2)石墨晶體每一層碳原子與C—C鍵鍵數(shù)之比為_____________________