1、第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 1了解晶体和非晶体的本质差异。了解晶体和非晶体的本质差异。 2了解获得晶体的途径。了解获得晶体的途径。 3了解晶体的特点。了解晶体的特点。 4了解晶胞的概念，能够运用均摊法计算晶胞中的了解晶胞的概念，能够运用均摊法计算晶胞中的 微粒数。微粒数。 学习目标学习目标 图说考点 一、物质的聚集状态 1组成物质的微粒 20 世纪初，通过 X 射线衍射，许多常见的晶体中并无分子，如 NaCl、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种_等。 2聚集状态 有晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的_、 _等。 金属 塑晶态 液晶态 基础梳理基础梳理 二、晶体与非晶体 1晶体概念 具
2、有规则的_的固体， 叫晶体。 如： NaCl 晶体， I2晶体； 不具有规则的_的固体，叫非晶体(又称玻璃体)。 2获得晶体的三条途径 (1)_物质凝固。 (2)_物质冷却不经液态直接凝固(_)。 (3)_从溶液中析出。 几何外形 几何外形 熔融态 气态 凝华 溶质 3晶体的特征 (1)自范性 a定义：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现规则的 _，这称为晶体的_。非晶态物质没有这个特性。 b形成条件：晶体_适当。 c本质原因：晶体中粒子在_里呈现_的 _排列。 (2)晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质即_。 (3)晶体的_固定。 (4)外形和内部质点的高度_。 (5)晶体的外形和内部结构都
3、具有特有的_。 多面体外形 自范性 生长的速率 微观空间 周期性 有序 各向异性 熔点 有序性 对称性 三、晶胞 1概念 晶胞是晶体中最小的_。 2结构 晶 胞 一 般 都 是 _ ， 晶 体 是 由 无 数 晶 胞 “_”而成。 (1)无隙：相邻晶胞之间无任何_。 (2)并置：所有晶胞都是_排列的，取向_。 (3)所有晶胞的_及内部的原子_及几何排列是完 全相同的。 结构重复单元 平行六面体 无隙并置 间隙 平行 相同 形状 种类 3一个晶胞平均占有的原子数： 8 4 2 四、晶体结构的测定 1测定方法： 测定晶体结构最常用的仪器是_。 2测定结果 通过对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，
4、每个晶胞中含有 _个乙酸分子，并可通过计算分析，确定_和_， 从而得出分子的空间结构。 X 射线衍射仪 4 键长 键角 即时性自测即时性自测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)晶体有自范性但其微粒排列无序。( ) (2)晶体具有各向同性，非晶体也具有各向异性。( ) (3)晶体有固定的熔点。( ) (4)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。( ) (5)粉末状的固体也有可能是晶体。( ) (6)晶胞是晶体的最小的结构重复单元。( ) (7)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( ) (8)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞。( ) (9)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。( ) (
5、10)由晶胞构成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目。 ( ) 2我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体；而同 样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述 中，正确的是 ( ) A是否是具有规则几何外形的固体 B是否是具有固定组成的物质 C是否是具有固定熔点 D内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列 解析：有规则几何外形或美观对称的固体不一定都是晶体，如玻璃； 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也具有固定的组 成。晶体和非晶体的本质区别在于微观结构不同。 答案：D 3下列途径不能得到晶体的是( ) A熔融态物质快速冷却 B熔融态物质凝固 C气态物
6、质凝华 D溶质从溶液中析出 解析：得到晶体的三个途径是：(1)溶质从溶液中析出；(2)气态物质 凝华；(3)熔融态物质凝固。晶体表现自范性是需要一定条件的，即晶体 生长的速率要适当，因此熔融态物质快速冷却时不能得到晶体。 答案：A 4如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列 说法正确的是( ) A两种物质在一定条件下都会自动形成有规则的几何外形的晶 体 B形成的固体物理性质有各向异性 C形成的固体一定有固定的熔、沸点 D二者的 X- 射线图谱是相同的 解析：观察结构图可知，中微粒呈周期性有序排布，中微粒排列 不规则，故为晶体，为非晶体。晶体有各向异性，具有固定的熔、沸 点， 非晶
7、体没有固定的熔、 沸点， 用 X射线衍射实验检验晶体和非晶体， 图谱明显不同，故应选 B。 答案：B 5元素 X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子， 且最外层电子数为 2。元素 Y 基态原子的 3p 轨道上有 4 个电子。X 与 Y 所形成化合物晶体的晶胞如图所示。 (1)在 1 个晶胞中，X 离子的数目为_。 (2)该化合物的化学式为_。 4 ZnS 解析：X 为 Zn 元素、Y 为 S 元素，从晶胞图分析，一个晶胞中含有 X 离子的数目为 81 86 1 24，Y 离子的数目也是 4，所以化合物中 X 与 Y 之比为 1:1，则化学式为 ZnS。 提升点一 晶体与非晶体 例
8、1 (1)在下列物质中，_(填序号，下同)是晶 体，_是非晶体。 塑料 明矾 松香 玻璃 CuSO4 5H2O 冰糖 石蜡 单晶硅 铝块 橡胶 (2) 晶 体 和 非 晶 体 在 外 形 上 有 差 别 ， 晶 体 一 般 都 具 有 _，而非晶体_；另外非晶 体具有物理性质_ ，而晶体具有物理性质 _。 规则的几何外形 没有规则的几何外形 各向同性 各向异性 难点难点提升提升 (3)判断物质是晶体还是非晶体， 合理的方法是_(填序号)。 从外形上来判断 从各向异性或各向同性上来判断 从导电性能来判断 从有无固定熔点来判断 解析：明矾是 KAl(SO4)2 12H2O，它和 CuSO4 5H2
9、O、冰糖、单晶硅、 铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都是非晶体。晶体的重要 特征就是各向异性和有固定的熔点等。 提升 1 下列叙述中正确的是( ) A具有规则几何外形的固体一定是晶体 B晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形 C具有各向异性的固体一定是晶体 D晶体、非晶体均具有固定的熔点 解析： 晶体与非晶体的根本区别在于其内部微粒在空间是否按一定规 律做周期性重复排列，B 项错误；晶体所具有的规则几何外形、各向异性 是其内部微粒规律性排列的外部反映。 有些人工加工而成的固体也具有规 则的几何外形， 但具有各向异性的固体一定是晶体， A 项错误， C 项正确； 晶体具有固定
10、的熔点而非晶体不具有固定的熔点，D 项错误。 答案：C 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质 的各向异性 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na 晶体等 玻璃、橡胶等 关键能力关键能力 晶体与非晶体晶体与非晶体 1晶体与非晶体的比较 2.晶体与非晶体的本质差异 自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 无 原子排列相对无序 3.晶体呈现自范性的条件 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长
11、的速率适当。熔融态物质 冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多 面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态 SiO2快速 冷却形成的，而水晶是 SiO2热液缓慢冷却形成的。 提升点二 晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定 例 2 元素 X 的某价态离子 Xn 中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层，它与 N3 形成的晶体结构如图所示。 (1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_。 (2)该晶体中 Xn 离子中 n_。 (3)X 元素的原子序数是_。 (4)晶体中每个 N3 被_个等距离的 Xn离 子包围。 3:1 1 29 6 解析：(1)Xn 位于晶胞的棱上，其数
12、目为 121 43 个，N 3位于晶胞 的顶角，其数目为 81 81，故其个数比为 3:1。 (2)由晶体的化学式 X3N 知 X 所带的电荷数为 1。 (3)因为 K、L、M 三个电子层充满，故为 2、8、18，所以 X 的原子 序数是 29。 (4)N3 位于晶胞顶角，故其被 6 个 X在上、下、左、右、前、后包 围。 提升 2 如图所示的甲、乙、丙三种晶体： 试推断甲晶体的化学式(X 为阳离子)：_； 乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是_； 丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是_。 X2Y 1:3:1 8 解析：X 位于立方体体心，该晶胞中含有 1 个 X，Y 位于顶角，该晶
13、胞中 Y 的个数41 8 1 2，则该晶胞中 X、Y 的个数之比是 2:1，又 X 为 阳离子，所以甲晶体的化学式为 X2Y；乙晶胞中 A 的个数81 81，B 的个数61 23，C 的个数为 1，所以乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个 数比为 1:3:1；丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是 8。 晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定 1晶体化学式含义 一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原 子或离子的最简整数比。 关键能力关键能力 2均摊法确定晶胞中粒子的个数 如晶胞中某个粒子为 n 个晶胞所共用，则该粒子有1 n属于这个晶 胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位
14、置的粒子对晶胞的贡献。 (2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。 (3)晶胞中粒子数目的计算要先根据具体情况分析晶胞中的粒子 在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有，然后运用均摊法具体计算。 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点碳原子被三个六边形 共有， 每个六边形占有该原子的 1/3，则每个六元环占有的碳原子数为 61 32，如下图所示： 形成性自评 1下列途径不能得到晶体的是( ) A熔融态 SiO2快速冷却 B熔融态 SiO2热液缓慢冷却 CFeCl3蒸气冷凝 DCuSO4溶液蒸发浓缩后冷却 解析： 晶体呈现自范性是需要一定条件的， 即晶体生长的速率要适当。 熔融态物质快速冷却时不能
15、得到晶体，如熔融态 SiO2快速冷却得到看不 到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。FeCl3、AlCl3等固体均易 升华，其蒸气凝华则得到晶体。CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却析出胆矾晶体 (CuSO4 5H2O)。 答案：A 2关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( ) A破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B缺角的氯化钠晶体在饱和 NaCl 溶液中慢慢变为完美的立方体 块 C圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性 D由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性 解析： 晶体的自范性指的是在适宜条件下， 晶体能够自发地呈现封闭 的规则的多面体外形的性质， 这一适宜条件一般指的是自动
16、结晶析出的条 件，A 选项所述过程不可能实现；C 选项中的圆形并不是晶体冰本身自发 形成的，而是受容器的限制形成的；D 项中玻璃是非晶体。 答案：B 3晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3 SiO2)在不同方向上的硬 度不同；又如石墨与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的 电导率的 1/104。晶体的各向异性主要表现在( ) 硬度 导热性 导电性 光学性质 A B C D 解析：晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。 答案：D 4铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构如图所示。Pb4 处于立 方晶胞顶角，Ba2 处于晶胞中心，O2处于晶胞面心，则该化合物的化 学式为( ) ABaPbO3
17、BBaPb2O3 CBaPbO DBaPbO4 解析：1 个晶胞中有 1 个 Ba2 ，Pb4的个数为 81 81，O 2的个数 为 61 23，故化学式为 BaPbO3。 答案：A 5 下图是CsCl晶体的一个晶胞， 相邻的两个Cs 的核间距为a cm。 NA为阿伏加德罗常数，CsCl 的相对分子质量用 M 表示，则 CsCl 晶体 的密度为( ) A. 8M NA a3 B. 6M NA a3 C. 4M NA a3 D. M NA a3 解析：由均摊法求得 CsCl 晶胞含有 1 个 Cs 和 1 个 Cl，其质量是 M/NA，再由相邻的两个 Cs 的核间距为 a cm，求出该晶胞的体积
18、是 a3， 所以晶胞的密度是 M NA a3，晶体的密度和晶胞的密度是相同的。 答案：D 6科学家把 C60和 K 掺杂在一起制造出的物质具有超导性能，其 晶胞结构如图所示。该物质中 K 和 C60的个数之比为( ) A1:1 B2:1 C3:1 D4:1 解析：根据均摊法可知，该晶胞中 K 的个数为 261 26，C60 的个 数为 181 82，所以该物质中 K 和 C60 的个数之比为 6:23:1。 答案：C 7钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图所示。 研究发现，此高温超导体中的 Cu 元素有两种价态，分别为2 和3， Y 元素的化合价为3，Ba 元素的化合价为2。 (1)该物质的化学式为_。 (2)该物质中 Cu2 与 Cu3的个数比为_。 YBa2Cu3O7 2:1 解析： 本题的疑难之处一是不会计算晶胞中氧原子的个数； 二是在求 Cu2 与 Cu3的个数比时不能灵活运用化合物中各元素的正负化合价的代 数和为零这一规律。 (1)由图可知， 该晶胞中 N(Cu)81 88 1 43， N(Ba) 2， N(Y)1， N(O)121 48 1 27。 即该物质的化学式为 YBa2Cu3O7。 (2)根据题中各元素的化合价，再结合化合物中各元素的正负化合价的代 数和为零可知，2 价铜与3 价铜的化合价之和为 7，即 N(Cu2 ):N(Cu3 )2:1。
