1第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識

第一節(jié) 物質(zhì)的聚攏狀態(tài)與晶體的常識[素養(yǎng)進(jìn)展目標(biāo)]，培育宏觀辨識與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。建立晶胞的微觀思維模型，依據(jù)晶胞構(gòu)造確定微粒個數(shù)和化學(xué)式。學(xué)問點一 物質(zhì)的聚攏狀態(tài)人們對物質(zhì)組成的生疏歷程20世紀(jì)前，人們以為分子是全部化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化。20世紀(jì)初，人們對物質(zhì)的組成有了更明確的生疏。X射線衍射等試驗手段，覺察很多常見的晶體中并無分子。例如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)；又如，離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。人們對物質(zhì)聚攏狀態(tài)的生疏歷程晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。等離子體燈管里、蠟燭的火焰里、極光和雷電里，都能找到等離子體。和流淌性。③應(yīng)用：制造等離子體顯示器，進(jìn)展化學(xué)合成，在等離子態(tài)下發(fā)生核聚變等。液晶：介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)。①分類：熱致液晶和溶致液晶。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。艦船、防彈衣、防彈頭盔等。1．(2023·寶雞高二檢測)以下關(guān)于物質(zhì)聚攏狀態(tài)的表達(dá)錯誤的選項是( A．物質(zhì)只有氣、液、固三種聚攏狀態(tài)B．氣態(tài)是體系高度無序的存在狀態(tài)C．固態(tài)中的原子或分子結(jié)合地較緊湊，相對運動較弱D．液態(tài)物質(zhì)的微粒間距離和作用力的強(qiáng)弱介于固、氣兩態(tài)之間，表現(xiàn)出明顯的流淌性解析：A。物質(zhì)的聚攏狀態(tài)，除了氣、液、固三態(tài)外，還有晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)等聚攏狀態(tài)，A錯誤；物質(zhì)處于氣態(tài)時，分子間距離大，分子運動速率快，體系處于高度無序的狀態(tài)，B中的原子或分子結(jié)合地較緊湊，相對運動較弱，C正確；對液態(tài)物質(zhì)而言，微粒間距離和作用力的強(qiáng)弱介于固、氣兩態(tài)之間，表現(xiàn)出明顯的流淌性，D正確。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、軍事、航天、能源、天體等方面有著格外重要的應(yīng)用價值。以下與等離子體無關(guān)的是( )A．等離子體顯示器B．日光燈和霓虹燈C．把水溫上升到幾千攝氏度D．液晶顯示器A對；日光燈和對；將水溫上升到幾千C對；液晶顯示器是液晶的重要用途，D錯。3．1925年貝爾德在英國首次成功裝配了世界上第一臺電視機(jī)短短幾十年時間，電視機(jī)經(jīng)受了從黑白到彩色從手動到遙控從平板電視機(jī)到液晶電視機(jī)的進(jìn)展歷程。以下關(guān)于液晶的表達(dá)錯誤的選項是( )液晶是物質(zhì)的一種聚攏狀態(tài)B．液晶具有流淌性C．液晶和液態(tài)是物質(zhì)的同一種聚攏狀態(tài)D．液晶具有各向異性解析：選C。液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)聚攏狀態(tài)，A對、C錯；液晶既具有液體的流淌性，又具有類似晶體的各向異性，B、D對。學(xué)問點二 晶體與非晶體晶體與非晶體的本質(zhì)差異固體晶體

有

微觀構(gòu)造原子排列相對無序(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。晶體的特性自范性：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。①呈現(xiàn)條件之一：晶體生長的速率適當(dāng)。②本質(zhì)：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。(3)有固定的熔點。晶體與非晶體的區(qū)分方法區(qū)分方法測熔點對固體進(jìn)展X射線衍射試驗

說明最牢靠的科學(xué)方法要用硫黃粉末獲得硫晶體，應(yīng)如何操作？加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶即可得到硫晶體。應(yīng)怎樣操作？提示：把硫酸銅溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，即可得到藍(lán)色的硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)。觀看以下圖片，說明白什么？同方向上的導(dǎo)熱性一樣，不具有各向異性。關(guān)于晶體與非晶體的生疏誤區(qū)(2)晶體不肯定都有規(guī)章的幾何外形，如瑪瑙(多晶體)。有著規(guī)章幾何外形或美觀、對稱外形的固體，不肯定是晶體。例如，玻璃制品(非晶體)可以塑造出規(guī)章的幾何外形，也可以具有美觀、對稱的外觀。具有固定組成的物質(zhì)也不肯定是晶體，如某些無定形體(炭黑)也有固定的組成。以下不屬于晶體的特點的是( A．有規(guī)章的幾何外形C．有固定的熔點

有各向異性解析：D。晶體的特點是有規(guī)章的幾何外形(由晶體的自范性打算)、固定的熔晶體。以下聚攏狀態(tài)的物質(zhì)屬于晶體的是( )C．固體瀝青

D．液晶解析：選A。NaCl屬于晶體，A正確；長方體形的玻璃只是將玻璃熔化后加工是非晶體，C不正確；液晶是與晶體、非晶體均不同的聚攏狀態(tài)，D不正確。3．晶體具有各向異性。例如，藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又110如，石墨中與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的 。晶104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)①③C．①②③

②④D．①②③④解析：D。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。學(xué)問點三 晶胞 晶體構(gòu)造的測定晶胞概念：描述晶體構(gòu)造的根本單元。隙并置”而成。①“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙；②“并置”：全部晶胞都是平行排列的，取向一樣。一種晶體全部晶胞的外形及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)及幾何排列(包括取向)是完全一樣的。晶胞中微粒數(shù)目的計算平行六面體晶胞中微粒數(shù)目的計算①晶胞的頂角原子是8個晶胞共用的；②晶胞棱上的原子是4個晶胞共用的；③晶胞面上的原子是2個晶胞共用的。1 1(如下圖)的原子數(shù)＝8×8＋6×2＝4。幾種常見晶胞中原子數(shù)目確實定結(jié)合以下圖可知，鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數(shù)目分別為2、2、8、8。晶體構(gòu)造的測定(1)常用儀器：X射線衍射儀。(2)測定流程現(xiàn)有甲、乙兩種晶體的晶胞(BC處于晶胞的體心)。A、B各多少個？其化學(xué)式是什么？A、B、C各多少個？其化學(xué)式是什么？1 1 提示：(1)A的個數(shù)為8×8＋6×2＝4；B的個數(shù)為12×4＋1＝41 1 AB。(2)A的個數(shù)為61

1＝2；C1?；瘜W(xué)C。C。4 2

12 2

4 ×6“均攤法”確定晶胞中粒子的個數(shù)“均攤法”n個晶胞所n共有，則該粒子的1n

屬于這個晶胞。長方體(或立方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的奉獻(xiàn)六棱柱晶胞中不同位置的粒子對晶胞的奉獻(xiàn)可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。以下對這句話的理解錯誤的選項是( )A．相鄰晶胞之間沒有任何間隙B．晶體是晶胞簡潔、隨便積存而成C．晶胞排列時，取向一樣向一樣，且相鄰晶胞之間沒有任何間隙。，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的選項是( )A．ZXY3C．ZX4Y8

B．ZX2Y6D．ZX8Y121解析：選A。由晶胞可知，X占據(jù)8個頂角，屬于該晶胞的X個數(shù)為8×8＝1；1Y占據(jù)12條棱的中點，屬于該晶胞的Y個數(shù)為12 1＝3；Z占據(jù)該晶胞的體×4Z1ZXY。3。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為( )A．2∶3C．1∶3

B．2∶1D．3∶2解析：A。每個碳原子被3個六邊形共用，每個共價鍵被2個六邊形共用，則石墨晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為

6 1×× 3

∶

＝2∶3。塊密度、厚度均勻的矩形樣品，長為寬的兩倍，假設(shè)用多用電表沿兩對軸測其電阻均為R，則這塊樣品肯定是( )金屬

D．晶體解析：選D。由于AB＝2CD，而AB、CD間的電阻卻相等，說明樣品橫向(AB)體則具有各向同性，故該樣品為晶體。以下關(guān)于等離子體的表達(dá)中，錯誤的選項是( A．是物質(zhì)的一種聚攏狀態(tài)B．是一種混合物存在狀態(tài)具有導(dǎo)電性根本構(gòu)成微粒只有電子和陽離子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚攏體稱為等離子體，是個簡單的混合體系。以下有關(guān)晶胞的表達(dá)正確的選項是( )A．晶胞的構(gòu)造就是晶體的構(gòu)造不同的晶體中，晶胞的大小和外形都一樣晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞D．晶胞的組成就可推知晶體的組成粒子被假設(shè)干個晶胞所共有，不完全屬于某個晶胞，C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項正確。4．如下圖是硼和鎂形成的化合物的晶體構(gòu)造單元，鎂原子間構(gòu)成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一個鎂原子，6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為( )MgBC．Mg2B

MgB2數(shù)為12×1＋2

1＝3，而B原子位于棱柱內(nèi)，故每個晶體構(gòu)造單元平均擁有6 ×2B6MgB2。5．依據(jù)以下四種晶體的晶胞示意圖答復(fù)以下問題：(1)依據(jù)圖Ⅰ分析，晶體N的晶胞平均含有的原子數(shù)是 分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子數(shù)是 。依據(jù)圖Ⅲ分析，碘晶體中碘分子的排列有 種不同的取向。依據(jù)圖Ⅳ分析，晶體M的化學(xué)式是 。1 1(2)1 1含有的CO2

×8＋2

(3)依據(jù)碘晶胞中碘分子的排列方向可知，82種不同的取向。(4)M的晶胞中，N(A)∶N(B)＝8

∶1＝1∶1MABBA。答案：(1)4 (2)4 (3)2 或BA)[根底檢測]1．以下物質(zhì)中前者為晶體，后者為非晶體的是( C．碘、橡膠

陶瓷、塑料解析：C。A中二者均為晶體；B中二者均為非晶體；C中碘為晶體，橡膠為非晶體；D中二者均為晶體。2．以下過程不能得到晶體的是( )固體B．氣態(tài)水直接冷卻成固態(tài)水D．液態(tài)的塑料冷卻后得到固體解析：D。明確得到晶體的幾種途徑是解答此題的關(guān)鍵。質(zhì)以等離子體狀態(tài)存在，其緣由是大局部發(fā)光星球的內(nèi)部溫度和壓力都很高。以下說法正確的選項是( )A．只有在宇宙發(fā)光星球上才存在等離子體B．等離子體能吸取電磁波D．等離子體是一種自然現(xiàn)象，不能人工得到能使一些難以發(fā)生的化學(xué)反響快速發(fā)生，B項正確、C項錯誤；等離子體可以通過人工得到，D項錯誤。以下有關(guān)晶胞的說法正確的選項是( )A．由晶胞中的粒子數(shù)可直接確定該晶體的化學(xué)式2個晶胞共用C．假設(shè)晶胞為六棱柱，則頂角上的粒子為6個晶胞共用D．晶胞中不行能存在多個粒子4，A4個晶胞共用，B項錯誤；晶胞中一般都有多個粒子，D項錯誤。5．水的狀態(tài)除了氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時形成的。玻璃態(tài)的水無固定外形，不存在晶體構(gòu)造，其密度與一般液態(tài)水的密度一樣。以下有關(guān)玻璃態(tài)的水的表達(dá)正確的選項是( A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C．玻璃態(tài)是水的一種特別狀態(tài)D．X射線通過玻璃態(tài)的水時，能產(chǎn)生明銳的衍射峰。玻璃態(tài)的水無固定外形，不存在晶體構(gòu)造，故玻璃態(tài)水不是晶體，X態(tài)水的密度一樣，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時體積不變。要得到較大顆粒的明礬晶體，在結(jié)晶時可實行的操作是( )室溫高10～20℃的明礬飽和溶液，然后浸入懸掛的明礬小晶核，室溫下靜置B．在沸水中配制明礬飽和溶液，然后快速冷卻結(jié)晶D．快速蒸制造礬飽和溶液至有大量晶體析出不會得到較大顆粒的明礬晶體。經(jīng)試驗爭論覺察，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性，因這，則該晶體的化學(xué)式為()Mg2Ni3CC．MgNi2C

MgNi3CD．MgNiC2解析選B利用“均攤法”可知該晶胞中碳原子數(shù)為1，鎂原子數(shù)為8 16×12

×8＝3MgNi3C。氫是一種重要而干凈的能源。要利用氫氣作為能源，必需解決好安全有效地儲存氫氣的問題化學(xué)家爭論出一種利用合金儲存氫氣的方法其中鑭(La)鎳(Ni)一種儲氫材料這種合金的晶體構(gòu)造已經(jīng)測定其根本構(gòu)造單元如下圖，則該合金的化學(xué)式可表示為( )LaNi5C．La14Ni24

LaNiD．La7Ni12子的數(shù)目為12×1＋2

1＝3，鎳原子的數(shù)目為12

1＋6＋6

1＝15，所以6 ×2

×2 ×2鑭與鎳的原子個數(shù)比為3∶15＝1∶5。市場主流。就晶體硅與非晶硅探究如下問題。a、b是兩種硅的局部構(gòu)造，請指出哪種是晶體硅，哪種是非晶硅。a為 ；b為 。以下有關(guān)晶體常識的說法正確的選項是 A．玻璃是非晶體B．固體粉末都是非晶體晶體內(nèi)部質(zhì)點排列具有有序性，有固定的熔點和各向異性區(qū)分晶體和非晶體最有效的方法是進(jìn)展X射線衍射試驗(3)關(guān)于晶體的自范性，以下表達(dá)正確的選項是 。A．破損的晶體能夠在固態(tài)時自動變成規(guī)章的多面體C．圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的，表達(dá)了晶體的自范性D．由玻璃制成規(guī)章的玻璃球，表達(dá)了晶體的自范性解析：(1)從粒子在微觀空間里的排列是否具有有序性角度觀看。(2)B項，很多(3)晶體的自范性指的是在適宜條能夠自動結(jié)晶析出的條件。A選項所述過程不行能實現(xiàn)；B選項中的氯化鈉屬于項中玻璃屬于非晶體。答案：(1)非晶硅晶體硅(2)ACD(3)B——鈣鈦礦晶體中最小重復(fù)單元(晶胞)的構(gòu)造。請答復(fù)：該化合物的化學(xué)式為 。在該化合物晶體中，與某個鈦原子距離最近且相等的其他鈦原子共有 個。設(shè)該化合物的相對分子質(zhì)量為密度為ag/cm3阿伏加德羅常數(shù)的值為則晶體中鈣原子與鈦原子之間的最短距離為 cm。解析：(1)由題給晶胞構(gòu)造圖可知，該晶胞中鈦原子個數(shù)為8

＝1，氧原子個×84

＝31CaTiO3。26個。bcm，則由題給晶胞構(gòu)造可知，鈣原子與鈦原子之間的最2短距離是體對角線的一半，即2

3bcmb3cm3NaA1molMg，其體積為MaA

cm3

M 3，b＝3 則晶體中鈣原子與鈦原子之間的最短距離為 ×A aMaN3 cm。aN

aNA 2A3 3 M2答案：(1)CaTiO3 (2)6 (3) × aN2A[素養(yǎng)提升]11～14題有一個或兩個選項符合題目要求。物質(zhì)的微觀構(gòu)造示意圖，請認(rèn)真觀看兩圖，推斷以下說法正確的選項是( )B．Ⅰ形成的固體物理性質(zhì)有各向異性C．Ⅱ形成的固體沒有固定的熔點X射線衍射圖譜一樣解析：BC。觀看微觀構(gòu)造圖可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排體沒有固定的熔點，用X射線衍射試驗檢驗晶體和非晶體，圖譜明顯不同。12．元素X的某價態(tài)離子Xn＋中全部電子恰好布滿K、L、M三個能層，它與N3－形成的晶胞構(gòu)造如下圖。以下說法錯誤的選項是( )A．Xn＋的核外電子數(shù)為18C．n＝1DXn＋2N3－8解析：A。利用“均攤法”可知，該晶胞中N3－8×18

＝1，Xn＋的個4

X3N0可知，n＝1B、C正確；n＝1、XnK、L、M三個能層可知，XnCu＋，其核28ACuN3－有D正確。5K下具有超導(dǎo)性。據(jù)報道，該晶體中含有最簡式為CoO2的層狀構(gòu)造，構(gòu)造如下圖(小球表示CoCoO2層狀構(gòu)造的晶胞示意圖不符合化學(xué)式的是()解析：選D。A項中CoO2Co原子數(shù)為1，含有O原子2

Co1＋4×14

＝2，含有O4，所以Co2原子與O原子數(shù)之比為1∶2，故B正確；C項中CoO層狀構(gòu)造的晶胞中含有2Co4

×4 221∶2C正確；DCoOCo1，含2O4×14

＝1CoO1∶1D錯誤。北京大學(xué)和中國科學(xué)院的化學(xué)工作者合作，成功研制出堿金屬與C60形成的C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。時還會收回。以下分析正確的選項是( )．題干中所列舉的6種鉀石墨互為同素異形體C24KC．C8KC32KK的分布也類似于圖二中的六邊形，則KC—C43倍離子化合物，不屬于單質(zhì)，A項錯誤；將題圖一中的6個K原子連起來形成一24個碳原子，而每個K原子只有13

屬于該六邊形，即K6×13

＝2，故它所表示的是C

12K，B項錯誤；將題圖二中外圍的6個K原子連