3.1物質的聚集狀態(tài)和晶體的常識講義高二化學人教版選擇性必修2

物質的聚集狀態(tài)和晶體的常識【核心素養(yǎng)發(fā)展目標】1．認識物質的聚集狀態(tài)，知道在一定條件下，物質的聚集狀態(tài)隨構成物質的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同2．知道物質的聚集狀態(tài)會影響物質的性質，通過改變物質的聚集狀態(tài)可能獲得特殊的材料3．能說出晶體與非晶體的區(qū)別，能結合實例描述晶體中微粒排列的周期性規(guī)律，知道晶體結構的測定方法4．掌握晶胞的概念，學會晶胞中微粒數(shù)的計算方法(均攤法)，能根據(jù)晶胞的結構確定晶體的化學式【主干知識梳理】一、物質的聚集狀態(tài)1．物質的聚集狀態(tài)的認識過程20世紀前，人們以為分子是所有化學物質能夠保持其性質的最小粒子，物質三態(tài)的相互轉化只是分子間的距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動，在氣態(tài)時能自由移動，在液態(tài)則介乎二者之間物質三態(tài)間的相互轉化20世紀初，通過X射線衍射等實驗手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子。如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石及各種金屬等氣態(tài)和液態(tài)物質也不一定都由分子構成。如，等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質；又如，離子液體是熔點不高的僅有離子組成的液態(tài)物質。此外，還有更多的集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)以及介乎二者之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等2．物質的聚集狀態(tài)(1)物質的常見聚集狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)(2)物質的特殊聚集狀態(tài)：等離子體、離子液體、晶態(tài)、非晶態(tài)以及介于二者之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等3．等離子體(1)概念：由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(2)特點：等離子體中含有帶電粒子且能夠自由運動，使等離子體具有良好的導電性和流動性4．離子液體：是熔點不高的僅由離子組成的液體物質5．液晶(1)概念：某些物質在熔融狀態(tài)或被溶劑溶解之后，盡管失去固態(tài)物質的剛性，卻獲得了液體的易流動性，并保留著部分晶態(tài)物質分子的各向異性有序排列，形成一種兼有晶體和液體的部分性質的中間態(tài)，這種由固態(tài)向液態(tài)轉化過程中存在的取向有序流體稱為液晶(2)特點：液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質狀態(tài)，既具有液體的流動性、黏度、變形性等，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性、光學性質等，表現(xiàn)出類似晶體的各向異性【對點訓練1】1．下列關于等離子體的敘述正確的是()A．物質一般有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種常見狀態(tài)，等離子體卻被認為是物質存在的第四狀態(tài)B．為了使氣體變成等離子體，必須使其通電C．等離子體通過電場時，所有粒子的運動方向都發(fā)生改變D．等離子體性質穩(wěn)定，不易發(fā)生化學反應2．等離子體的用途十分廣泛，運用等離子體來切割金屬或者進行外科手術，其利用了等離子體的特點是()A．微粒帶有電荷 B．高能量C．基本構成微粒多樣化 D．呈電中性3．下列有關液晶的敘述中不正確的是()A．具有液體的流動性、晶體的各向異性B．用來制造液晶顯示器C．不是物質的一種聚集狀態(tài)D．液晶分子聚集在一起時，其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響二、晶體與非晶體思考與交流觀察晶體和非晶體的投影示意圖，分析晶體內(nèi)部和非晶體的內(nèi)部微粒排列的情況投影示意圖晶體二氧化硅非晶體二氧化硅結論①晶體：組成晶體的微粒在空間按一定規(guī)律呈周期性排列②非晶體：組成非晶體的微粒在空間雜亂無章地排列1．晶體和非晶體的概念(1)晶體：內(nèi)部粒子(原子、離子或分子)在三維空間按一定規(guī)律呈周期性重復排列構成的固體物質。如：高錳酸鉀、金剛石、干冰、金屬銅、石墨等如：玻璃、松香、硅藻土、橡膠、瀝青等【微點撥】①絕大多數(shù)常見的固體都是晶體②排列的周期性是指在一定方向上每隔一定距離重復出現(xiàn)相同的排列2．晶體的特點(1)外形和內(nèi)部質點排列的高度有序性(2)晶體具有自范性實驗探究在室溫下，將一塊不規(guī)則的CuSO4·5H2O固體放入飽和CuSO4溶液中，經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么變化？實驗現(xiàn)象CuSO4·5H2O固體會變成規(guī)則的立方體實驗結論晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形①定義：是指晶體在適當條件下可以自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形的性質②形成條件：晶體生長的速率適當③本質原因：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。有沒有自范性是晶體與非晶體的本質區(qū)別【微點撥】①晶體具有整齊規(guī)則的幾何外形是晶體自動發(fā)生的過程，是天然形成而非人為加工而成，如：冬季的雪花是水蒸氣在空氣中凝華時形成的晶體，一般為六角形的規(guī)則圖案②所謂自發(fā)過程，即自動發(fā)生的過程。但需要注意的是，“自發(fā)”過程的實現(xiàn)，仍需一定的條件，如：水能自發(fā)地從高處流向低處，但不打開攔截水流的閘門，水庫里的水不能下瀉。自范性需要一定的條件，其中最重要的條件是晶體生長的速率要適當(生成晶體的速率不能快、溶液的濃度不能過大、溫度變化不能過快)=3\*GB3③熔融態(tài)物質冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到肉眼看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物，甚至形成的只是非晶態(tài)(玻璃態(tài))，如：天然水晶球是巖漿里熔融態(tài)的SiO2侵入地殼內(nèi)的空洞冷卻形成的。剖開水晶球，它的外層是看不到晶體外形的瑪瑙，內(nèi)層才是呈現(xiàn)晶體外形的水晶，不同的是瑪瑙是熔融SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熔融態(tài)SiO2緩慢冷卻形成的=4\*GB3④晶體具有整齊規(guī)則的幾何外形與物質的外觀是有區(qū)別的，如：氯化鈉晶體的幾何外形是立方的，而食鹽小顆粒用肉眼是看不到晶體外形的，但在光學顯微鏡或電子顯微鏡下仍觀察到其規(guī)則的晶體外形。因此，許多固體的粉末用肉眼是看不到晶體外形，但在光學顯微鏡或電子顯微鏡下仍觀察到其規(guī)則的晶體外形，這充分證明固體粉末仍是晶體，只因晶粒太小，肉眼看不到而已(3)晶體具有固定的熔點實驗探究將冰和玻璃加熱各有什么現(xiàn)象？實驗結論加熱冰時，0℃達到冰的熔點，冰開始熔化，在全部熔化以前，繼續(xù)加熱，溫度基本保持不變，完全熔化后，溫度才開始升高加熱玻璃，溫度升高到某一程度后開始變軟，繼續(xù)加熱流動性增強，最后變?yōu)橐后w。玻璃從軟化到完全熔化，中間經(jīng)過較大的溫度范圍①晶體有固定的熔點加熱晶體，溫度達到熔點時即開始融化；在沒有全部融化以前繼續(xù)加熱，溫度不再升高，這時所供給的熱量都用來晶體融化；完全溶化后，溫度才開始升高。這說明晶體有固定的熔點晶體熔化曲線②非晶體沒有固定的熔點加熱非晶體時，溫度升高到某一程度后開始軟化，流動性增強，最后變?yōu)橐后w。從軟化到完全熔化，中間經(jīng)過較長的溫度范圍，這說明非晶體沒有固定的熔點非晶體熔化過程(4)晶體具有各向異性①石墨晶體導電性的探究石墨晶體導電性測量石墨晶體層面(平行方向)的導電性比層與層之間(豎直)的導電性強實驗結論石墨晶體在不同方向上導電性不同②晶體與非晶體導熱性的探究實驗探究將熱的鐵針分別插入涂有石蠟的水晶片和涂有石蠟的玻璃片，觀察石蠟在不同方向上的熔化速度示意圖實驗現(xiàn)象石蠟在水晶片上不同方向的熔化的快慢不同，而在玻璃片上熔化的快慢相同實驗結論晶體在不同方向上導熱性不同；而非晶體在不同方向上導熱性相同=3\*GB3③各向異性：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。這是因為晶體內(nèi)部微粒在各個方向上排列的距離不同而引起性質上的差異，而且通過這些性質可以了解晶體的內(nèi)部排列與結構的一些信息，而非晶體不具有各向異性。對于同一幅圖案來說，從不同的方向審視，也會產(chǎn)生不同的感受，那么對于晶體來說，許多物理性質，如：硬度、導熱性、光學性質等，因研究角度不同而產(chǎn)生差異，即：為各向異性。如：藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕1043．獲得晶體的途徑(1)實驗探究①獲取硫黃晶體實驗過程用研缽把硫磺粉末研細，放入蒸發(fā)皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻后，觀察實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象淡黃色的菱形硫黃晶體②獲取碘晶體實驗過程在一個小燒杯加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網(wǎng)上小火加熱，觀察實驗現(xiàn)象實驗裝置實驗現(xiàn)象加熱時，燒杯內(nèi)產(chǎn)生大量紫色氣體，沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘，停止加熱，燒杯內(nèi)的紫色氣體漸漸消褪，最后消失，表面皿底部出現(xiàn)紫黑色晶體顆粒③獲取氯化鈉晶體實驗過程在250mL燒杯中加入半燒杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現(xiàn)象實驗裝置實驗現(xiàn)象在燒杯底部慢慢析出立方體的無色晶體顆粒微點撥濃鹽酸的作用：飽和氯化鈉溶液中存在溶解平衡：NaCl(s)Na+(aq)＋Cl－(aq)，滴加濃鹽酸后Cl－濃度增大，則溶解平衡逆向移動，導致析出氯化鈉晶體(2)獲得晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質凝固，如：從熔融態(tài)結晶出來的硫晶體②氣態(tài)物質冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)，如：凝華得到的碘晶體③溶質從溶液中析出，如：從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體4．晶體與非晶體的特征和性質晶體非晶體結構特征(本質區(qū)別)結構微粒周期性有序排列結構微粒無序排列性質特征自范性有無熔、沸點固定不固定某些物理性質各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法(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(可靠方法)對固體進行X射線衍射實驗【微點撥】=1\*GB3①同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如：水晶和石英玻璃=2\*GB3②有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。如：玻璃制品(非晶體)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\*GB3③具有固定組成的物質也不一定是晶體，如：某些無定形體也有固定的組成=4\*GB3④晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如：瑪瑙【對點訓練2】1．下列關于晶體和非晶體的本質區(qū)別的敘述中，正確的是()A．是否為具有規(guī)則幾何外形的固體B．是否具有各向異性C．是否具有美觀、對稱的外形D．內(nèi)部微粒在空間是否呈周期性有序排列2．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．①④⑤B．②③⑥C．①③④D．③④⑥3．下列物質屬于非晶體的是()①松香；②冰；③石英；④瀝青；⑤銅；⑥純堿A．①②③④⑤⑥B．①④C．①③D．⑤⑥4．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稱性是矛盾的C．晶體的對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列的必然結果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5．關于晶體的自范性，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．缺角的硫酸銅晶體在飽和CuSO4溶液中慢慢變成規(guī)則的立方體晶塊C．圓形容器中結出的冰是圓形的，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6．晶體具有各向異性。如藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨與層垂直的方向上的電導率是與層平行的方向上的電導率的eq\f(1,104)。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導熱性③導電性④光學性質A．①③B．②④C．①②③D．①②③④7．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(chǎn)沒有固定的熔點B．a(chǎn)是非晶體C．b是晶體D．b是非晶體8．如圖為一塊密度、厚度均勻的矩形樣品，長為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對稱軸測其電阻均為R，則這塊樣品一定是()A．金屬B．半導體C．非晶體D．晶體9．下列過程中不能得到晶體的是()A．對NaCl飽和溶液降溫所得到的固體B．氣態(tài)水直接冷卻成固態(tài)水C．熔融的KNO3冷卻后所得到的固體D．液態(tài)的玻璃冷卻后所得到的固體三、晶胞為了描述晶體在微觀空間里原子的排列，無須畫出千千萬萬個原子，只需在晶體微觀空間里取出一個基本單元即可1．晶胞的概念：描述晶體結構的基本單元叫做晶胞。晶胞是晶體中最小的結構重復單元2．晶胞與晶體的關系：常規(guī)晶胞都是平行六面體，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”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙(2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同(3)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(包括取向)都是完全相同的(4)晶體是由無數(shù)個晶胞堆積得到的。知道晶胞的大小和形狀以及晶胞中粒子的種類、數(shù)目和粒子所處的空間位置，就可以認識整個晶體的結構3．晶胞中微粒數(shù)目的計算方法——均攤法(1)原則：晶胞中任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是eq\f(1,n)(2)方法：①正方體(長方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算a．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b．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c．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d．處于晶胞內(nèi)部的粒子，則完全屬于該晶胞例1．下圖是金屬銅晶胞，用均攤法計算一個金屬銅晶胞中含有的原子數(shù)為：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4例2．下圖分別是金屬鈉、金屬鋅、碘、金剛石晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個原子？鈉鋅碘金剛石晶胞原子的數(shù)目②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定三棱柱六棱柱平面型石墨晶胞每一層內(nèi)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)4．晶體密度的計算(1)晶體密度的計算流程第一步依據(jù)“均攤法”計算出每個晶胞實際含有各類原子的個數(shù)，確定物質的化學式，并計算出其物質的量若1個晶胞中含有x個微粒，則晶胞的物質的量為：n＝＝mol第二步計算出晶胞的質量晶胞的質量為：m＝n·M＝g第三步計算晶胞的體積V＝a3cm－3(a為晶胞的邊長)第四步依據(jù)計算ρ＝g·cm－3(2)實例右圖為CsCl晶體的晶胞，假設相鄰的兩個Cs＋的核間距為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)，CsCl的摩爾質量用Mg·mol－1表示，則CsCl晶體的密度為ρ＝eq\f(M,a3NA)g·cm－3【微點撥】晶體密度的單位常為g·cm－3，所以根據(jù)晶胞參數(shù)計算密度時，注意將其單位換算為cm。常用的換算方法為1nm＝10－7cm，1pm＝10－10cm【對點訓練3】1．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，晶胞的大小和形狀都相同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2．整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。對這句話的理解錯誤的是()A．相鄰晶胞之間沒有任何間隙B．晶體是晶胞簡單、隨意堆積而成C．晶胞排列時，取向相同D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的3．對于某晶胞(如圖所示)的描述錯誤的是()A．該晶胞是所在晶體內(nèi)最小的平行六面體B．該晶胞的每個頂點上和每個面的面心上都各有一個原子C．平均每個晶胞中有14個原子D．平均每個晶胞中有4個原子4．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()5．已知某晶體晶胞如圖所示，則該晶體的化學式為()A．XYZB．X2Y4ZC．XY4ZD．X4Y2Z6．某晶體的部分為如圖所示的正三棱柱結構，該晶體中X、Y、Z三種粒子數(shù)之比是()A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶47．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(nèi)。則該化合物的化學式為()A．MgBB．MgB2C．Mg3BD．Mg3B28．某物質的晶體內(nèi)部一截面上原子的排布情況如圖所示，則該晶體的化學式可表示為()A．A2BB．ABC．AB2 D．A3B9．已知NaCl的摩爾質量為58.5g·mol－1，NaCl晶體的密度為ρg·cm－3，若圖中Na＋與最鄰近Cl－的核間距為acm，若NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則NA可表示為()A．eq\f(58.5,4a3ρ)B．eq\f(234,a3ρ)C．eq\f(58.5,2a3ρ)D．117a3ρ10．過渡金屬氮化物因其優(yōu)異的催化性能(加氫處理、光和電化學催化等)受到了廣泛關注。貴金屬鉬(Mo)的氮化物可作將N2還原為氨的反應的催化劑。貴金屬鉬的氮化物的立方晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為anm，則該晶體的化學式為，晶體的密度為(列出計算式)g·cm－3四、晶體結構的測定1．常用儀器：X射線衍射儀2．測定過程：當單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或者明銳的衍射峰；而在同一條件下攝取非晶體譜圖中卻看不到分立的斑點或者明銳的譜線如：將單一波長的X射線分別通過晶體SiO2和非晶體SiO2時，晶體SiO2則會在記錄儀上看到分立的斑點或者明銳的譜線，而非晶體SiO2卻看不到分立的斑點或者明銳的譜線3．作用：通過晶體的X射線衍射實驗獲得衍射圖后，經(jīng)過計算可以從衍射圖形獲得晶體結構的有關信息。包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等，以及結合晶體化學組成的信息推出原子之間的相互關系如：通過乙酸晶體的X射線衍射實驗?乙酸晶胞中含4個乙酸分子?測定晶胞中各原子的位置(即原子坐標)?計算原子間的距離?判斷出哪些原子間存在化學鍵?確定鍵長和鍵角?分子的空間結構4．區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是利用X射線衍射實驗【對點訓練4】1．下列可用于判斷某物質為晶體的方法是()A．質譜法B．紅外光譜法C．核磁共振法D．X射線衍射法2．如圖是某固體的微觀結構示意圖，請認真觀察兩圖，判斷下列說法正確的是()A．兩種物質在一定條件下都會自動形成有規(guī)則幾何外形的晶體B．Ⅰ形成的固體物理性質有各向異性C．Ⅱ形成的固體一定有固定的熔、沸點D．二者的X射線衍射圖譜是相同的【課時跟蹤檢測】1．下列關于物質聚集狀態(tài)的敘述錯誤的是()A．在電場存在的情況下，液晶分子沿著電場方向有序排列B．非晶體的內(nèi)部原子或分子的排列雜亂無章C．物質的聚集狀態(tài)除了晶態(tài)、非晶態(tài)還有塑晶態(tài)、液晶態(tài)等D．等離子體是指由電子、陽離子組成的帶有一定電荷的物質聚集體2．下列關于晶體和非晶體的說法正確的是()A．晶體在三維空間里呈周期性有序排列，因此在各個不同的方向上具有相同的物理性質B．晶體在熔化過程中需要不斷地吸熱，溫度不斷地升高C．普通玻璃在各個不同的方向上力學、熱學、電學、光學性質相同D．晶體和非晶體之間不可以相互轉化3．水的狀態(tài)除了氣、液和固態(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)的水無固定形狀，不存在晶體結構，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，下列有關玻璃態(tài)水的敘述正確的是()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)是水的一種特殊狀態(tài)D．在玻璃態(tài)水的X射線圖譜上有分立的斑點或明銳的衍射峰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)晶體和溶液的質量變化分別是()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5．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根據(jù)晶體的不同，晶胞可以是多種形狀的幾何體③習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．②③6．玻璃是常見的非晶體，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的用途，如圖是玻璃的結構示意圖，下列有關玻璃的說法錯誤的是()A．玻璃內(nèi)部微粒排列是無序的B．玻璃熔化時吸熱，溫度不斷上升C．光導纖維和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶體D．利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶7．已知某化合物的晶體是由如圖所示的最小結構單元密置堆積而成，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YBa2Cu3O68．由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導體的晶胞結構如圖所示，其中Q為＋3價，G為－2價，則R的化合價為()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋49．最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導性，因這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關注。該新型超導晶體的一個晶胞如圖所示，則該晶體的化學式為()A．Mg2CNi3B．MgCNi3C．MgCNi2D．MgC2Ni10．鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。鈦酸鋇晶胞結構示意圖如圖所示，它的化學式是()A．BaTi8O12B．BaTi4O5C．BaTi2O4D．BaTiO311．釩(V)的某種氧化物的晶胞結構如右圖所示。該晶體的化學式為()A．VO3B．VO2C．V2O3D．V2O412．冰晶石(化學式為Na3AlF6)的晶體結構單元如圖所示(●位于大立方體的頂點和面心，位于大立方體的12條棱的中點和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)13．如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的晶胞結構示意圖，則該晶體的化學式可表示為()A．Mn4Bi3B．Mn2BiC．MnBiD．MnBi314．納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質的原因。假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同(如圖所示)，則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)與總粒子數(shù)之比為()A．7∶8B．13∶14C．1∶1D．26∶2715．CaC2晶體的晶胞結構(如圖所示)與NaCl晶體的相似，但因為CaC2晶體中含有的啞鈴形C22－的存在，使晶胞沿一個方向拉長。下列關于CaC2晶體的說法中正確的是()A．1個Ca2+周圍距離最近且等距離的C22－的數(shù)目為4B．該晶體中的陰離子和O2的價電子數(shù)相等C．6.4gCaC2晶體中含陰離子0.2molD．與每個Ca2+距離相等且最近的Ca2+共有12個16．某研究小組發(fā)現(xiàn)首例帶結晶水的晶體在5K下呈現(xiàn)超導性。據(jù)報道，該晶體中含有最簡式為CoO2的層狀結構，結構如圖(小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗線畫出的CoO2層狀結構的晶胞(晶胞是在晶體中具有代表性的最小重復單元)示意圖不符合化學式的是()17．某離子晶體的晶胞結構如圖所示，X位于立方體的頂角，Y位于立方體的中心(1)晶體中每個Y同時吸引著________個X，每個X同時吸引著________個Y，該晶體的化學式為________(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)晶體中距離最近的兩個X與一個Y形成的夾角∠XYX為________(填角的度數(shù))18．元素X的某價態(tài)離子Xn＋中所有電子正好充滿K、L、M三個能層，它與N3－形成的晶體結構如圖所示(1)該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)之比為________(2)該晶體中離子Xn＋的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19．熱敏電阻的主要成分——鋇鈦礦晶體的晶胞結構如圖所示，晶胞棱長為acm。頂點位置被Ti4＋所占據(jù)，體心位置被Ba2＋所占據(jù)，所有棱心位置被O2－所占據(jù)。(已知相對原子質量：O：16Ti：48Ba：137)(1)寫出該晶體的化學式：(2)若將Ti4＋置于晶胞的體心，Ba2＋置于晶胞頂點，則O2－處于立方體的位置(3)在該物質的晶體中，每個Ti4＋周圍距離相等且最近的Ti4＋有個；若將它們連接起來，形成的空間結構為(4)若晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則a＝【物質的聚集狀態(tài)和晶體的常識】答案【對點訓練1】1．A。解析：除外加電場外,高溫加熱、激光照射也可以使氣體轉變?yōu)榈入x子體,B錯誤;等離子體中也存在電中性微粒,電中性微粒在電場中運動方向不發(fā)生改變,C錯誤;等離子體性質活潑,可發(fā)生在一般條件下無法進行的化學反應,D錯誤。2．B。解析：切割金屬或者進行外科手術是利用了等離子體高能量的特點。3．C。解析：由液晶的定義可知液晶是物質的一種聚集狀態(tài),C錯誤;這種在一定溫度范圍內(nèi)既具有液體的可流動性,又具有晶體的各向異性的物質稱為液態(tài)晶體,簡稱液晶,所以A正確;液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響,這是液晶的性質,也可以用來解釋為什么可以用液晶來制造液晶顯示器,所以B、D都正確?！緦c訓練2】1．D。解析：具有規(guī)則幾何外形的固體不一定都是晶體，如玻璃，故A錯誤；具有各向異性的固體一定是晶體，但是否具有各向異性不是晶體和非晶體的本質區(qū)別，故B錯誤；美觀對稱的固體不一定都是晶體，如玻璃，故C錯誤；晶體與非晶體的本質區(qū)別在于其內(nèi)部微粒在空間是否按一定規(guī)律呈周期性有序排列，故D正確。2．D。解析：固體有晶體和非晶體之分，晶體是內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(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(nèi)部粒子的排列則相對無序，如玻璃、橡膠、塑料等都是非晶體。3．B。解析：松香在溫度升高后會變軟，瀝青鋪成的路面在高溫的夏天會變軟，因此二者均無固定的熔點，所以它們屬于非晶體。4．B。解析：晶體在不同方向上物質微粒的排列情況不同，即為各向異性，晶體的對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律呈周期性重復排列，兩者沒有矛盾，故B錯誤；構成晶體的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列，則晶體的對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列的必然結果，故C正確；由于晶體在不同方向上物質微粒的排列情況不同，即為各向異性，具有特定的方向性，故D正確。5．B。解析：晶體在固態(tài)時不能自發(fā)形成新的晶體，故A錯誤；溶質從溶液中析出，可形成有規(guī)則幾何外形的晶體，故B正確；圓形容器中結出的冰是圓形，不是自發(fā)形成的，故C錯誤；玻璃屬于非晶體，不具有自范性，由玻璃制成規(guī)則的玻璃球不是自發(fā)進行的，故D錯誤。6．D。解析：晶體的各向異性主要表現(xiàn)在物理性質方面。7．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一直在吸收能量，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，溫度一直升高，所以物質b沒有固定的熔點，為非晶體。8．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。9．D。解析：得到晶體的三條途徑：①溶質從溶液中析出；②氣態(tài)物質凝華；③熔融態(tài)物質凝固。A選項符合①，B選項符合②，C選項符合③。由于玻璃屬于非晶體，熔融后再冷卻所得到的固體仍為非晶體。【對點訓練3】1．D。解析：相同晶體中晶胞的大小和形狀完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形狀不一定相同，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。2．B。解析：晶體并不是晶胞簡單、隨意堆積而成，而是晶胞平行排列而成的，且相鄰晶胞之間沒有任何間隙。3．C。解析：在該晶胞頂點和六個面的面心處都有一個原子，平均每個晶胞中含有的原子數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。4．B。解析：A項中X、Y的位置、數(shù)目完全等同，化學式為XY，正確；B項中X、Y的個數(shù)比為1∶(8×eq\f(1,8))＝1∶1，化學式為XY，錯誤；C項中X的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化學式為X3Y，正確；D項中X的數(shù)目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的數(shù)目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于體心，數(shù)目為1，化學式為XY3Z，正確。5．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，故該晶體的化學式為XY4Z。6．B。解析：該結構是一個正三棱柱，它分攤到的粒子為頂角粒子的eq\f(1,12)，上下棱上粒子的eq\f(1,4)，側棱上粒子的eq\f(1,6)及內(nèi)部的所有粒子，X都在頂角，6個Y在上下棱上，3個Y在側棱上，Z位于內(nèi)部，所以，X、Y、Z三種粒子數(shù)之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,12)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,4)＋3×\f(1,6)))∶1＝1∶4∶2。7．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。8．B。解析：由該晶體一截面上原子的排布情況可知，每一個A原子周圍有4個B原子，每一個B原子周圍有4個A原子。故該晶體的化學式可表示為AB。9．C。解析：NaCl晶胞中所包含的Cl－數(shù)目為12×eq\f(1,4)＋1＝4，Na＋數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，即1個NaCl晶胞的體積實際上是4個Na＋和4個Cl－共同占有的體積，由NaCl晶胞示意圖可知1個Na＋與1個Cl－共同占有的體積V＝eq\f(1,4)×(2acm)3＝2a3cm3，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，由等式NA·ρ·2a3＝58.5，可得NA＝eq\f(58.5,2a3ρ)，故選C。10．Mo2Neq\f(206×2,NA×（a×10－7）3)解析：根據(jù)晶胞結構可知，一個晶胞中有4個白球、2個黑球，故晶體化學式為Mo2N；晶胞的體積為a3nm3＝(a×10－7)3cm3，1個晶胞的質量為eq\f(206×2,NA)g，所以晶體的密度為eq\f(206×2,NA×（a×10－7）3)g·cm－3?！緦c訓練4】1．D。解析：質譜法用于測定有機物的相對分子質量，不能判斷某物質為晶體，故A錯誤；紅外光譜儀能測定出有機物的官能團和化學鍵，不能判斷某物質為晶體，故B錯誤；核磁共振氫譜用于測定有機物分子中氫原子的種類和數(shù)目，不能判斷某物質為晶體，故C錯誤；晶體與非晶體最本質的區(qū)別是組成物質的粒子在微觀空間是否呈周期性有序排列，X射線衍射可以看到微觀結構，可以鑒別晶體與非晶體，故D正確。2．B。解析：觀察結構圖知，Ⅰ中粒子呈周期有序排列，Ⅱ中粒子排布不規(guī)則，故Ⅰ為晶體，Ⅱ為非晶體。晶體具有各向異性，具有固定熔點，非晶體沒有固定熔點，用X射線檢驗兩者，圖譜明顯不同。【課時跟蹤檢測】1．D。解析：液晶分子間的相互作用容易受溫度、壓力、電場的影響，在電場存在的情況下，液晶分子沿著電場方向有序排列，A正確；內(nèi)部原子或分子的排列呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài)的固體物質稱為非晶體，B正確；物質的聚集狀態(tài)有晶態(tài)、非晶態(tài)還有塑晶態(tài)、液晶態(tài)等，C正確；等離子體由電子、陽離子和中性粒子組成，正、負電荷大致相等，整體上呈電中性，D錯誤。2．C。解析：晶體在三維空間里呈周期性有序排列，其許多物理性質常常會表現(xiàn)出各向異性，A不正確；晶體的熔點是固定的，所以在熔化過程中溫度不會變化，B不正確；在一定條件下晶體和非晶體是可以相互轉化的，D不正確。3．C。解析：玻璃態(tài)水無固定形狀，不存在晶體結構，因密度與普通液態(tài)水相同，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時體積不變。4．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)生變化。5．A6．C。解析：根據(jù)玻璃的結構示意圖可知，構成玻璃的粒子無周期性排列，是無序的，所以玻璃是非晶體，因此沒有固定的熔點，A、B對；玻璃屬于非晶體，但光導纖維屬于晶體，C錯；區(qū)分晶體與非晶體最科學的方法是對固體進行X射線衍射實驗，D對。7．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(nèi)部，小黑球代表的O原子有的位于長方體的內(nèi)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(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，Ba原子個數(shù)為8×eq\f(1,4)＝2，Cu原子個數(shù)為3，O原子個數(shù)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。8．B。解析：根據(jù)均攤法及晶胞結構圖可知，晶胞中R原子數(shù)目為1＋8×eq\f(1,8)＝2，G原子數(shù)目為2＋4×eq\f(1,2)＋16×eq\f(1,4)＝8，Q原子數(shù)目為2＋8×eq\f(1,4)＝4，令R的化合價為a，則4×(＋3)＋2a＋8×(－2)＝0，解得a＝＋2，故R的化合價為＋2，B正確。9．B。解析：利用均攤法確定晶胞的化學式，位于頂角上的一個原子被8個晶胞占有，位于面心上的原子被2個晶胞占有，位于體心上的一個原子被一個晶胞占有，據(jù)此計算晶胞的化學式。根據(jù)晶胞結構可知，碳原子位于該晶胞的體心上，所以該晶胞中含有一個碳原子，鎂原子位于頂角處，因此鎂原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，所以該晶胞含有1個鎂原子，鎳原子位于面心處，因此鎳原子個數(shù)＝6×eq\f(1,2)＝3，所以該晶胞中含有3個鎳原子，故該晶體的化學式為MgCNi3，答案選B。10．D。解析：