选修3《物质结构与性质》第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体常识(导学案)

第三章晶体结构与性质

第一节晶体常识

▍课标要求▍

1．初步了解晶体知识，知道晶体与非晶体的本质差异。

2．学会识别晶体与非晶体的结构示意图。

3．掌握晶胞的概念以及晶胞中粒子个数的计算方法。

要点一晶体与非晶体

1．晶体与非晶体的本质差异

自范性微观结构

晶体微粒在三维空间里呈排列

非晶体微粒排列相对

2

3．晶体的特点

4．区分晶体与非晶体

(1)测熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。

(2)最可靠的科学方法是：对固体进行实验。

思考1：(1)晶体为什么有自范性？

(2)晶体一定是固体，固体一定是晶体吗？

要点二晶胞

1．概念

描述晶体结构的叫做晶胞。

2．晶体和晶胞的关系

一般来说，晶胞都是体，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。

(2)“并置”是指所有晶胞都是排列的，取向。

(3)所有晶胞的、内部的原子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)

晶胞的顶角是个晶胞共用的，棱上的原子是4个晶胞共用的，面上的原子是个晶胞共用的(如图所示)。

铜晶胞

金属铜的一个晶胞所含的原子数有个。

思考2：铜晶胞含有4个铜原子，为什么不是14个？

考点一晶体与非晶体的区别

1．晶体和非晶体在结构上的差异，导致它们在性质上有所不同。

2．根据固体是否具有自范性、物理性质是否体现各向异性、有无固定熔沸点、外形和内部质点排列是否高度有序，可以判断是晶体还是非晶体。

【例题1】下列叙述正确的是()

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．一种物质不是晶体就是非晶体

【变式1】不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是()

A．石墨和金刚石是同素异形体

B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列

C．石墨的熔点为3 625 ℃

D．在石墨的X－射线衍射图谱上有明锐的谱线

判断晶体的“4点”注意事项

(1)晶体一般属于纯净物。

(2)微观上，晶体中的微粒在三维空间呈周期性有序排列，表现在外观上晶体往往有规则的几何外形。

(3)有规则几何外形或具有美观、对称外形的固体，不一定是晶体。如玻璃制品既可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外形。

(4)具有固定组成的物质也不一定是晶体，某些无定形体也有固定的组成，如无定形SiO 2。

考点二 晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法

晶胞任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n

。

1．长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：

2．非长方体(正方体)晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成正六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占该粒子的1/3；六棱柱形晶胞中粒子对晶胞的“贡献”分别为1/6(顶角)、1/3(侧棱)、1/4(面上的棱)、1/2(面心)。

【例题2】 已知X 、Y 、Z 三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下列表示该化合物的化学式正确的是( )

A ．ZXY 3

B ．ZX 2Y 6

C ．ZX 4Y 8

D ．ZX 8Y 12

【变式2】 科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是( )

A ．TiC

B ．Ti 6

C 7 C ．Ti 14C 13

D ．Ti 13C 14

▍小结必背▍

1．晶体具有自范性、各向异性和固定的熔点。

2．习惯采用的晶胞都是平行六面体，相邻晶胞之间没有空隙，所有晶胞平行排列，取向相

同。

3．立方晶胞顶点上的粒子为8个晶胞共有，棱上的粒子为4个晶胞共有，面上的粒子为2个晶胞共有。

1．(晶体与非晶体的形成及区别)下列过程得到的固体物质不是晶体的是() A．降低KCl饱和溶液的温度所得到的固体

B．气态碘直接冷却成固态碘

C．熔融的KNO3冷却后所得到的固体

D．将液态的塑料冷却后所得到的固体

2．(晶体的概念)整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是()

A．相邻晶胞之间没有任何间隙

B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成

C．晶胞排列时，取向相同

D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的

3．(晶体和非晶体的性质)云母属于晶体，用烧热的钢条去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡呈现椭圆形，这是因为()

A．云母是热的不良导体，传热不均匀

B．石蜡是热的不良导体，传热不均匀

C．石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同

D．云母具有各向异性，不同的方向导热性不同

4．(均摊法求晶胞组成)如图所示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，其对应的化学式正确的是()

5．(晶胞组成与结构)元素X的某价态离子X n＋中所有电子正好充满K、L、M三个能层，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X n＋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。

[基础训练]

1．下列物质中属于晶体的是()

①橡胶②玻璃③食盐④水晶⑤塑料⑥胆矾

A．①④⑤B．②③⑥

C．①③④D．③④⑥

2．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()

A．a是晶体B．b是晶体

C．a是非晶体D．无法判断a是不是晶体

3．下列有关晶体和非晶体的说法正确的是()

A．具有规则几何外形的固体均为晶体

B．晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X－光发生有规律的衍射

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

4．将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)，发现缺角的晶体变完整了。若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是() A．晶体质量减小，溶液质量变大

B．晶体质量变大，溶液质量减小

C．晶体和溶液质量都不变

D．无法确定

5．下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是()

A．晶体一般都有各向异性

B．宝石在不同方向上硬度不一定相同

C．有规则几何外形的固体不一定都是晶体

D．冰和碘晶体中微粒间的作用力完全相同

6．下列叙述正确的是()

A．固体SiO2一定是晶体

B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成

C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列

D．晶体的基本结构单元(晶胞)全部是平行六面体