第三章第一节 晶体的常识

第一节晶体的常识1、认识晶体和非晶体的本质差异,明白晶体的特征和性质。

2、了解获得晶体的途径。

3、明白晶胞的概念,学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法),能依照晶胞的结构确定晶体的化学式。

晶体与非晶体［学生用书Ｐ3５]1、晶体与非晶体的本质差异2３、晶体的特点(1)自范性①定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。

②形成条件之一:晶体生长速率适当。

③本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。

(2)各向异性:许多物理性质(强度、导热性、光学性质等)常常会表现出各向异性。

(3)有序性:外形和内部质点排列的高度有序、(4)熔点:有固定的熔点。

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)熔融的硝酸钾冷却可得晶体,故液态玻璃冷却也能得到晶体。

( )(6)粉末状的固体也有估计是晶体。

( )答案:(１)×(2)× (3)√(4)× (5)× (6)√2、下列物质中属于晶体的是＿_______。

A、橡胶B、玻璃C、食盐ﻩD、水晶E、塑料ﻩF、胆矾解析:固体有晶体和非晶体之分,晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律呈周期性有序排列构成的具有规则几何外形的固体,如食盐、冰、金属、水晶、大部分矿石等都是晶体;非晶体中内部粒子的排列则相对无序,如玻璃、橡胶等都是非晶体。

答案:CＤＦ1、晶体与非晶体的区别(1)依据是否具有自范性晶体具有自范性,能自发地呈现多面体的外形,而非晶体不具有自范性。

(２)依据是否具有各向异性晶体具有各向异性,在不同方向上质点排列一般是不一样的,而非晶体不具有各向异性。

(3)依据是否具有固定的熔、沸点晶体具有固定的熔、沸点,给晶体加热时,当温度升高到某温度时便马上熔化或汽化,在熔化过程中,温度始终保持不变,而非晶体没有固定的熔、沸点。

(４)依据能否发生X-射线衍射(最科学的区分方法)当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象、Ｘ。

射线的波长与晶体结构的周期大小相近,因此晶体是个理想的光栅,它能使Ｘ-射线产生衍射。

利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法、非晶体物质没有周期性结构,不能使X。

射线产生衍射,只有散射效应、非晶硅光电薄膜的发电成本仅为多晶硅的三分之一,将成为今后太阳能电池的市场主流。

就晶体硅与非晶体硅探究如下问题、(１)如图a、ｂ是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅。

a:__＿＿__＿＿___＿;b:＿____＿＿_____。

(2)有关晶体常识的相关说法中正确的是_____＿__。

Ａ、玻璃是非晶体B、固体粉末都是非晶体C、晶体内部质点具有有序性,有固定的熔、沸点和各向异性D。

区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X。

射线衍射实验(3)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晶块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] (１)从粒子在微观空间里是否具有有序性和自范性角度观察。

(2)A项,玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体;B项,许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形,因此固体粉末也估计是晶体。

(３)晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质,这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。

Ａ选项所述过程不估计实现;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选项中玻璃属于非晶体;B选项中的氯化钠属于晶体,从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一,其发生的原因是晶体的自范性。

［答案］(１)非晶硅晶体硅(2)AＣD (3)Ｂ晶体的性质1、下列不属于晶体的特点的是()Ａ。

一定有规则的几何外形Ｂ、一定有各向异性C、一定有固定的熔点Ｄ、一定是无色透明的固体解析:选D。

晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性,但不一定是无色透明的固体,如紫黑色的碘晶体、蓝色的硫酸铜晶体。

2、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( )①硬度②导热性③导电性④光学性质A、①③ﻩB、②④C。

①②③ﻩＤ。

①②③④解析:选D。

晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。

晶体、非晶体的判断3。

下列不能区分晶体与非晶体的是()A、各向异性ﻩB、X、射线衍射Ｃ、导电性ﻩＤ、有无固定熔点解析:选Ｃ、依照晶体的特点和性质可知,晶体具有规则的几何外形,具有各向异性;用X。

射线衍射时能看到分立的斑点或谱线;晶体中除金属晶体外,一般不容易导电。

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 、Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性C 、Ⅱ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:选Ｂ。

观察结构图可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排布,Ⅱ中微粒排列不规则,故Ⅰ为晶体,Ⅱ为非晶体。

晶体有各向异性,具有固定的熔、沸点,非晶体没有固定的熔、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 。

晶 胞[学生用书Ｐ3６]1、概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。

2、晶体和晶胞的关系一般来说,晶胞都是平行六面体,整块晶体能够看作是数量巨大的晶胞“无隙并置"而成。

(1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。

(2)“并置”是所有晶胞都是平行排列的,取向相同、(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。

3、晶胞中粒子个数的计算(以铜晶胞为例)晶胞的顶角原子是８个晶胞共用的,晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的,晶胞面上的原子是2个晶胞共用的。

金属铜的一个晶胞(如图所示)所含的原子数有8×１8+6×12=４个、 1、判断正误(正确的打“√",错误的打“×”)。

(1)晶胞是晶体的最小的结构重复单元。

( )(2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。

( )(3)晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞。

( )(4)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成、( )(5)由晶胞构成的晶体,其化学式表示一个分子中原子的数目、( )答案:(１)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×2。

如图是选取的氯化钠晶体结构的某一部分,其中＿_＿＿＿＿__图是氯化钠晶体的一个晶胞、解析:已知在氯化钠晶体结构中Na +和Cl -在三个互相垂直的方向上都是等距离交错排列的,因此将Ｂ结构在NaCl 晶体中平移一个该单位后不能与氯化钠晶体的结构重合,故B 不是氯化钠晶体的一个晶胞。

而将A 结构在氯化钠晶体中平移一个该单位后,能与原来氯化钠晶体的结构完全重合,故A 应为氯化钠晶体的一个晶胞。

答案:Ａ1。

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(也能够说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。

(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１n属于这个晶胞。

①长方体形(正方体形)晶胞中不同位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依照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,其顶角碳原子被三个六边形共有,每个六边形占有该原子的１３,则每个六元环占有的碳原子数为6×13=２,如图所示。

2、晶胞密度的有关计算(1)假设某晶体的晶胞如下:以M 表示该晶体的摩尔质量,N Ａ表示阿伏加德罗常数,N 表示一个晶胞中所含的微粒数,ａ表示晶胞的棱长,ρ表示晶体的密度,计算如下:该晶胞的质量用密度表示:ｍ＝ρ·a 3,用摩尔质量表示:m =ＮN AM , 则有ρ·a ３＝N N A M ,ρ=N N Ａa ３M 。

(2)常用关系及计算方法①立方晶胞的面对角线与边长a 的关系:面对角线等于2a ;晶胞的体对角线与边长的关系:体对角线等于＼r(3)a 。

②晶体的密度是晶体的质量与晶体体积的比值,可把晶胞扩大阿伏加德罗常数(N Ａ)倍,再进行计算。

如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞。

试完成下列问题:(1)甲晶体的化学式(X 为阳离子)是___＿__________＿________＿___＿____＿_。

(2)乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比是__＿_____＿__＿＿__＿＿___。

(３)丙晶体中每个D 周围结合E 的个数是__＿_＿___、［解析］ (１)甲晶体中Ｘ位于立方体的体心,每个晶胞实际占有1个,Y 位于立方体的顶角,实际占有:4×１8＝错误!个,X ∶Y(个数比)=1∶错误!=２∶1,因此甲的化学式为Ｘ2Ｙ。

(2)乙晶体中A 在立方体的顶角,A 占有:8×18=1个,B 位于面心,Ｂ占有:６×12＝3个,C 位于立方体的体心,Ｃ占有1个,由此推出Ａ∶B ∶C(个数比)＝１∶3∶１。

(３)丙晶体中Ｅ位于立方体的体心,但从大的晶体范围看每个D 属于８个晶胞,故Ｄ周围Ｅ的个数与E 周围D 的个数相同,每个E 周围有８个Ｄ,因此每个Ｄ周围有8个E 。

[答案] (１)Ｘ2Y (2)1∶3∶1 (3)8(１)上述例题中乙晶胞中Ａ原子为什么不是8个,B 原子为什么不是６个?(2)某气态团簇分子的结构如图所示:则该物质中M 原子与N 原子个数比为＿___＿___＿_。

解析:(2)气态团簇分子并不是晶胞,图示中Ｍ、N 两种原子完全属于该分子而不与其他分子共用,故图中分子中含M 原子 8＋６＝１４个,N 原子12＋１＝１3,故M 原子和N 原子的个数比为14∶１3。

答案:(1)我们在观察晶胞时,千万不能不记得,晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元,在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞,而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。

因而,晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的,晶胞棱上的原子是４个晶胞共用的,晶胞面上的原子是２个晶胞共用的,因此乙晶胞中A 原子不是8个,而是8×1８=1个,B 原子不是6个,而是6×１2＝３个、 (2)14∶１3晶胞概念及微粒个数的计算1、下列关于晶体的说法中不正确的是( )Ａ、所有的晶胞都是平行六面体B 、晶胞是晶体结构的基本单元Ｃ、区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行Ｘ。