新教材 人教版高中化学选择性必修2 第三章 晶体结构与性质 学案(知识点考点精讲及配套习题)

第三章晶体结构与性质
第一节物质的聚集状态与晶体的常识.............................................................................. - 1 - 第二节分子晶体与共价晶体.............................................................................................. - 10 - 第三节金属晶体与离子晶体.............................................................................................. - 21 - 第四节配合物与超分子...................................................................................................... - 33 -
第一节物质的聚集状态与晶体的常识
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。

二、晶体与非晶体
1．晶体概念
具有规则的________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。

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具有特有的________。

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。

3．一个晶胞平均占有的原子数：
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，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。

一、
1．金属
2．塑晶态液晶态
二、
1．几何外形几何外形
2．熔融态气态凝华溶质
3．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、
1．结构重复单元
2．平行六面体无隙并置间隙平行相同形状种类
3．84 2
四、
1．X射线衍射仪
2．4键长键角
[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。

()
(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
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．气态物质凝华D．溶质从溶液中析出
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
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________。

即时性自测
1．(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√(7)×(8)×(9)√(10)×2．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．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；
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X n＋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X n＋离子包围。

例2解析：(1)X n＋位于晶胞的棱上，其数目为12×1
4＝3个，N
3－位于晶胞
的顶角，其数目为8×1
8＝1，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。

答案：(1)3:1(2)1(3)29(4)6
[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________。

提升2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
晶胞中Y的个数＝4×1
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＝8×1
8＝1，B的个数＝6×
1
2＝3，
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。

答案：X2Y1:3:18
[关键能力]
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。

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6×1
3＝2，如下图所示：
晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比，由晶
胞构成的晶体，其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。

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
C．FeCl3蒸气冷凝
D．CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却
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
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()
①硬度②导热性③导电性④光学性质
A．①③B．②④
C．①②③D．①②③④
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() A．BaPbO3B．BaPb2O3
C．BaPbO D．BaPbO4
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。

N A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
N A·a3 B.
6M N A·a3
C.
4M
N A·a3 D.
M
N A·a3
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()。