第三章 第一节 晶体的常识

第一节晶体的常识[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。

2.证据推理与模型认知：能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象，形成分析晶胞结构的思维模型(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。

一、晶体与非晶体1．概念(1) 晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质。

如金刚石、食盐、干冰等。

(2)非晶体：内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。

如橡胶、玻璃、松香等。

2．晶体特点(1)晶体具有自范性。

①自范性：是晶体能自发地呈现多面体外形的性质。

②实质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。

(2)晶体具有固定的熔点。

(3)晶体具有各向异性。

它是指在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。

3．获取途径(1)熔融态物质凝固。

(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

(3)溶质从溶液中析出。

(1)区分晶体与非晶体最可靠的方法是比较硬度()(2)凡有规则外形的物体就一定是晶体()(3)一种物质不是晶体就是非晶体()(4)具有各向异性的固体一定是晶体()(5)晶体一定是固体，固体不一定是晶体()(6)熔融态物质冷却凝固一定得到晶体()(7)粉末状固体也可能是晶体()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×(7)√1．①晶体在三维空间里呈周期性有序排列，因此在各个不同的方向上具有相同的物理性质。

②晶体在熔化过程中需要不断的吸热，温度不断地升高。

③普通玻璃在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同。

④晶体和非晶体之间不可以相互转化。

上述关于晶体和非晶体说法不正确的是____________。

答案①②④解析晶体具有各向异性，在各个不同的方向上的物理性质不同，非晶体和多晶体具有各向同性，故①错误；晶体在熔化过程中需要不断的吸热，但需要破坏化学键，具有固定的熔点，故②错误；普通玻璃属于非晶体，具有各向同性，在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同，故③正确；理论和实验证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，故④错误。

2．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线。

由图可知____是晶体，________是非晶体。

答案a b解析晶体具有固定的熔点，而非晶体不具有固定的熔点。

由图像可知，吸收热量，温度不断升高，则b为非晶体；a曲线中吸收热量，温度升高，到达熔点，不断吸收热量，温度保持不变，完成熔化过程，晶体全部熔化之后，吸收热量，温度不断升高，则a为晶体。

(1)晶体与非晶体的区别晶体非晶体自范性(本质区别) 有无是否均一均一不均一固定熔点有无某些物理性质的各向异性有无能否发生X-射线衍射(最科学的区分方法) 能不能(能发生散射)(2)区分晶体和非晶体的方法测定测熔点晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点方法科学方法对固体进行X-射线衍射实验易错提醒①同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。

②有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。

例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。

③具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。

④晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。

二、晶胞1．概念描述晶体结构的基本单元。

2．晶胞与晶体的关系一般来说，晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。

(1)“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。

(2)“并置”是指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．晶胞中粒子数目的计算(以铜的晶胞为例)(1)位于顶角上的铜原子为8个晶胞所共有。

(2)位于面心上的铜原子为2个晶胞所共有。

(3)晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是4。

(1)晶胞都是平行六面体( )(2)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目( ) (3)晶胞的结构是晶体的结构( )(4)不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同( ) (5)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞( ) (6)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成( )(7)计算晶胞中微粒的个数时，处于棱上的粒子，为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞( )答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√(7)×1．下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：—X ，—Y ，—Z 。

(1)图A 中X ＝______，Y ＝______， A 的化学式为________________。

(2)图B 中X ＝______，Y ＝______， B 的化学式为________________。

(3)图C 中X ＝______，Y ＝______， C 的化学式为________________。

(4)图D 中X ＝______，Y ＝______， Z ＝________，D 的化学式为________________。

答案 (1)12 12 XY (2)1 1 XY (3)32 12X 3Y (4)1 3 1 XY 3Z解析 (1)X 的数目：4×18＝12，Y 的数目：4×18＝12，A 的化学式为XY 。

(2)X 的数目：1，Y的数目：8×18＝1，B 的化学式为XY 。

(3)X 的数目：4×18＋1＝32，Y 的数目：4×18＝12，B的化学式为X 3Y 。

(4)X 的数目：8×18＝1，Y 的数目：6×12＝3，Z 位于体心，数目为1，D的化学式为XY 3Z 。

2．金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。

金原子的直径为d ，用N A 表示阿伏加德罗常数的值，M 表示金的摩尔质量。

(1)金晶体每个晶胞中含有______个金原子。

(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定________________。

(3)一个晶胞的体积是________。

(4)金晶体的密度是__________。

答案 (1)4 (2)面对角线上的每个金原子间相接触，即相切 (3)22d 3 (4)2M d 3NA解析 每个顶点上的金原子有18属于该晶胞，每个面上的金原子有12属于该晶胞，故每个晶胞中金原子个数为8×18＋6×12＝4。

假设面对角线上的每个金原子间相接触，如图则，正方形的对角线为2d ，正方形边长为2d 。

所以V 晶＝(2d )3＝22d 3，m 晶＝4×MN A ，ρ＝m 晶V 晶＝4×M N A 22d 3＝2Md 3N A。

均摊法——计算晶胞中微粒的个数计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用均摊法。

即某个粒子为n 个晶胞所共有，则该粒子的1n属于这个晶胞。

(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算①处于顶角的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有18属于该晶胞。

②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞。

③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有12属于该晶胞。

④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。

(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子数视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，。

其顶点1个碳原子被3个六边形共有，每个六边形占131．下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是()A．具有规则几何外形的固体均为晶体B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性C．晶体研碎后即变为非晶体D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体考点晶体与非晶体的判断与比较题点晶体与非晶体的性质比较答案 B解析具有规则几何外形的固体不一定是晶体，故A错误；晶体的规则几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体，所以晶体具有自范性，非晶体没有自范性，故B正确；晶体研碎后还是晶体，故C错误；将玻璃加工成规则的固体，玻璃仍然不是晶体，故D错误。

2．(2019·汕头高二月考)下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是()A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性考点晶体与非晶体的判断与比较题点晶体与非晶体的性质比较答案 B解析晶体在不同方向上微粒的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列，两者没有矛盾，故B错误。

3．普通玻璃和水晶的根本区别在于()A．外形不一样B．普通玻璃的基本构成粒子无规则排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性有序排列C ．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点D ．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换 考点 晶体与非晶体的判断与比较 题点 晶体与非晶体性质的比较 答案 B解析 普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性有序排列，即晶体具有自范性。

两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。

4．某物质的晶体中，含A 、B 、C 三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A 、B 、C 的原子个数之比为( )A ．1∶2∶1B ．1∶3∶1C ．2∶2∶1D ．1∶3∶3考点 晶胞结构的分析 题点 晶胞中微粒个数的计算 答案 B解析 根据均摊法，A 位于顶点，被8个晶胞共用，每个晶胞占有18，A 的个数为8×18＝1；B 位于面上，被2个晶胞共用，每个晶胞占有12，B 的个数为6×12＝3；C 位于体心，全部属于该晶胞，即C 的个数为1，三个原子的个数之比为1∶3∶1，B 项正确。

5．晶胞即晶体中最小的重复单元。

已知铁为面心立方晶体，其结构如图Ⅰ所示，面心立方的结构特征如图Ⅱ所示。

若铁原子的半径为1.27×10－10m ，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即图Ⅲ中AB 的长度。

AB 的长度为__________m 。

考点 晶胞结构的分析 题点 晶胞中微粒个数的计算 答案 3.59×10－10解析 面心立方晶体可通过观察图Ⅰ和图Ⅱ得出其结构特征：在该立方体的八个顶点上各有一个原子，且在六个面的面心上各有一个原子。

图Ⅲ是一平面图，则有AB 2＋BC 2＝AC 2即：2AB 2＝(4×1.27×10－10)2，AB ≈3.59×10－10m 。