1、第1节认识晶体1.了解晶体与晶胞的概念。2.了解晶体与非晶体的性质差异。3了解常见的晶体结构堆积模型与化学式的确定。晶体的特性1晶体的概念内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做_构成的固体物质。2晶体的特性(1)晶体的_性：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。(2)晶体的_性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质。(3)晶体的_性：晶体具有规则的几何外形。3晶体的分类(1)分类标准：根据晶体内部_和微粒间_的不同。(2)分类晶体类型构成微粒微粒间的相互作用实例离子晶体阴、阳离子离子键NaCl金属晶体金属阳离子、自由电子金属键铜原子晶体原子共价键金刚石分子晶体分
2、子分子间作用力冰自我校对：周期性重复排列自范各向异对称微粒的种类相互作用1判断正误(1)规则的食盐晶体具有立方体外形。()(2)橡胶、玻璃没有固定的熔、沸点。()(3)有金属阳离子的晶体一定含有阴离子。()(4)氯化钾属于离子晶体，金属钠属于金属晶体。()答案：(1)(2)(3)(4)2. 下列叙述不属于晶体特征的是()A有水溶性B有各向异性C有规则的几何外形 D有对称性解析：选A。晶体的特征有各向异性、对称性、自范性。3如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()Aa是晶体 Ba是非晶体Cb是晶体 Da、b都是非晶体解析：选A。晶体有固定的熔点，由图a分析知，中间有一段温度不变，
3、但一直在吸收能量，这段线所对应的温度即为此晶体的熔点；b曲线温度一直在升高，没有一段温度是不变的，表示b物质没有固定的熔点，为非晶体。晶体和非晶体的区别固体外观微观结构自范性各向异性熔点晶体具有规则的几何外形粒子在三维空间周期性重复排列有各向异性固定非晶体不具有规则的几何外形粒子排列杂乱无章没有各向同性不固定本质区别微观粒子在三维空间是否呈现周期性重复排列(1)晶体都有规则的几何外形，但具有规则几何外形的物质不一定是晶体。(2)无固定熔、沸点的物质都不是晶体。下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是()A氯化钠B固体氦C金刚石 D金属解析A项，氯化钠是由Na和Cl通过离子键结合形成的离子晶体；B项
4、，固体氦是由氦原子通过分子间作用力结合形成的分子晶体；C项，金刚石是由碳原子通过共价键结合形成的原子晶体；D项，金属是由金属阳离子和“自由电子”通过金属键结合形成的金属晶体。答案B(1)上述例题中属于电解质的是_(填名称，下同)。(2)上述例题中加热熔化时无化学键断裂的是_。答案：(1)氯化钠(2)固体氦晶体的识别1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)全部是平行六面体解析：选C。从晶体与非晶体的性质差异上来判断。固体SiO2分为晶体和非晶体两类，故A项错误；非晶体如玻璃同样有固
5、定的组成，故B项错误；晶体的特殊性质是其内部微粒按一定规律周期性排列的结果，故C项正确；晶胞不一定都是平行六面体，如有的晶胞呈六棱柱形，故D项错误。2下列物质中，不属于晶体的是()A冰 B烧碱C淀粉 D钠解析：选C。冰是分子晶体，烧碱是离子晶体，钠是金属晶体。3在下列物质中，_(填序号)是晶体。塑料明矾松香玻璃CuSO45H2O冰糖石蜡单晶硅铝块橡胶答案：晶体的性质4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形成规则的多面体外形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在空间按一定规律做周期性重复排列的必然结果D晶体的各向异性取决于微观
6、粒子在各个方向上的不同排列解析：选B。晶体的各向异性取决于微观粒子在各个方向上的不同排列，而对称性是微观粒子在空间按一定规律做周期性重复排列的必然结果，二者并不矛盾。5. 如图所示，一块密度、厚度均匀的矩形被测样品，长AB为宽CD的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，这块样品一定是()A金属 B半导体C非晶体 D晶体解析：选C。用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，说明此样品不具有各向异性，即不是晶体。已知条件中没有提到半导体单向导电的性质，不能判断是不是半导体，无论金属还是非金属都是有电阻的。6如图所示是冰块融化过程中温度随时间的变化图像。(1)分析图像可知，冰块融化过程持续_min，
7、此过程需_(填“吸热”或“放热”)，温度_(填“升高”“不变”或“降低”)。(2)由以上分析可知，冰是_(填“晶体”或“非晶体”)。区分晶体与非晶体的重要依据是_。答案：(1)10吸热不变(2)晶体晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点晶体结构的堆积模型1等径圆球的密堆积(1)列等径圆球在一列上进行紧密堆积的方式只有一种，即所有的圆球都在_上排列。(2)层等径圆球在一个平面上进行最紧密堆积的方式只有一种，即只有当每个等径圆球与周围其他_个球相接触。这样形成的层称为_。(3)密置层间堆积方式密置层间堆积方式表达符号举例_ABAB晶体镁A1型最密堆积_晶体铜(4)配位数在密堆积中，一个原子或离子
8、周围所邻接的_的数目。2非等径圆球的密堆积晶体类型排列方式离子晶体构成晶体的离子可被视为占据一定体积的圆球，大球先按一定方式做_的密堆积，小球再填充到大球所形成的空隙中分子晶体分子间尽可能采取紧密堆积方式，但分子的堆积方式与_有关原子晶体由于共价键具有方向性和_，决定了这种晶体中微粒堆积_紧密堆积原理自我校对：一条直线六密置层A3型最密堆积ABCABC原子或离子等径圆球分子的形状饱和性不服从1判断正误(1)金属晶体的结构型式为非等径圆球的密堆积。()(2)金属晶体有A1型和A3型两种最密堆积方式。()(3)各种晶体微粒在排列时均按紧密堆积原理排列。()(4)冰中分子间的排列方式与H2O分子的形
9、状有关。()(5)测定晶体的结构可用X射线衍射法。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2关于如图所示的堆积方式，下列说法不正确的是()A此种最密堆积为A1型最密堆积B金属镁的晶体不属于此类堆积方式C该种堆积方式为A3型最密堆积D该种堆积方式可用符号“ABCABC”表示解析：选C。从图示可看出，该堆积方式的第一层和第四层重合，所以这种堆积方式属于A1型最密堆积，这种堆积方式可用符号“ABCABC”表示，而Mg属于A3型最密堆积，所以选项C不正确。1A3型最密堆积对于第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密方式。第一种是将球心对准第一层的球心。于是每两层形成一个周期，即“ABAB”堆积方式，形成
10、A3型最密堆积。由以上堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6个球相接触，同时又与上下两层中各3个球相接触，故每个球与周围12个球相接触，所以它们的配位数是12。2A1型最密堆积第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2、4、6位，不同于A、B两层的位置，这是C层。第四层再排A，于是形成A、B、C三层一个周期的排列方式，得到A1型最密堆积，配位数为12(同层为6、上下层各为3)。晶体结构堆积模型1金属晶体、离子晶体、分子晶体采取紧密堆积方式的原因是()A构成晶体的微粒均可视为圆球B金属键、离子键、范德华力均无方向性和饱和性C三种晶体的构成微粒相同D三种晶体的构成微粒数目及相互作用力相同解析：选
11、B。金属键、离子键、范德华力均无方向性和饱和性，故金属晶体、离子晶体、分子晶体均采取紧密堆积方式。2下列晶体的结构不遵循“紧密堆积”原则的是()A金属铜B氯化钠C金刚石 D干冰解析：选C。金刚石属于原子晶体，碳原子间以共价键相结合，由于共价键有饱和性和方向性，决定了一个原子周围的原子的数目是有限的，而且堆积方向是一定的。氢键也具有饱和性和方向性，所以原子晶体和含有氢键的分子晶体不遵循“紧密堆积”原则。3等径圆球形成的A1型最密堆积和A3型最密堆积中，每个球所代表的原子或离子的配位数分别是()A3，3 B12，12C3，6 D6，6解析：选B。等径圆球形成的A1型最密堆积和A3型最密堆积中，每个
12、球所代表的原子或离子的配位数都是12，其中同一层上有6个，相邻两层各有3个。4如图是金属晶体的A1型最密堆积形成的晶胞示意图，在A1型最密堆积中处于同一密置层上的原子组合是()A BC D解析：选B。A1型最密堆积形成的晶胞的体对角线是垂直于密置层面的直线，所以要找处于同一层上的原子，必须找出垂直于体对角线的面。晶体结构的最小重复单元晶胞1.2A3型最密堆积实际上是由三个六方晶胞构成，也称为六方最密堆积；A1型最密堆积是由面心立方晶胞构成，又称为面心立方最密堆积。自我校对：最小重复单元平行六面体大小和形状1/n1下列有关晶胞的叙述，正确的是()A晶胞的结构是晶体的结构B不同的晶体中晶胞的大小和
13、形状都相同C晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞D已知晶胞的组成就可推知晶体的组成解析：选D。由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不专属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“切割法”，即可推知晶体的组成，D选项正确。2钋(Po)晶胞的结构为，则晶胞中含有的钋原子个数为()A8B4C2 D1解析：选D。晶胞顶点的原子为8个晶胞共用，则晶胞中含有的钋原子个数为81。晶胞中粒子数目的计算方法切割法1平行六面体晶胞2非平行六面体晶胞晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定，如正六棱柱形晶胞
14、，顶点上的每个微粒对晶胞的贡献为，水平棱边为，竖直棱边为，面为，内部为1。某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心，试分析：晶体中每个Y同时吸引着_个X，每个X同时吸引着_个Y，该晶体的化学式为_。解析晶胞中的微粒，根据其在晶胞中的位置分为四种：体心的微粒完全属于该晶胞；面心上的微粒属于该晶胞；棱上的微粒属于该晶胞；顶点上的微粒属于该晶胞。本题中X位于顶点，则属于该晶胞的X个数为4；Y位于体心，完全属于该晶胞，个数为1，因此该晶体的化学式为XY2(或Y2X)。答案48XY2(或Y2X)(1)上述例题中离子晶体一个晶胞的质量是_用M(晶体的摩尔质量)和NA表示。(2)若上
15、述例题中晶胞的棱长为a cm，则该晶体的密度是_。答案：(1)(2)晶胞中粒子数目或化学键数目的计算1.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为()A18B14C12 D11解析：选D。阴离子位于晶胞的8个顶点上，个数为81，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。2假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为()A78 B1314C2525 D2627解析：选D。“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。表面粒子数861226。总粒子数表面
16、粒子数中心粒子数26127。3根据如图所示回答：(1)a所示的A3型最密堆积实际由_个b晶胞组成。(2)b晶胞实际拥有微粒数为_。(3)b晶胞称为_晶胞。解析：(2)b晶胞拥有的微粒数为812。答案：(1)3(2)2(3)六方利用晶胞确定化学式4硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为()AMgB BMgB2CMg2B DMg3B2解析：选B。正六棱柱的顶点上的镁原子被6个晶胞共用，棱柱的上下面上的镁原子被2个晶胞共用，1个晶胞中含有镁原子的个数：
17、1223，6个硼原子位于棱柱内，完全属于该晶胞，N(Mg)N(B)3612。5如图所示的甲、乙、丙三种晶体的晶胞结构：试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)为_，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_个。解析：甲中X位于立方体体心，有1个，Y位于立方体的顶点，实际有4(个)，N(X)N(Y)121，故甲的化学式为X2Y；乙中A的个数为81(个)，B的个数为63(个)，C在体心，有1个，故N(A)N(B)N(C)131；丙中D被8个同样的晶胞共用，故D周围结合E的个数是8个。答案：X2Y1318重难易错提炼1.晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周
18、期性重复排列构成的固体物质。2.晶体的三大特性包括对称性、自范性、各向异性。3.晶体通常分为金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体。4.晶体镁是A3型最密堆积(ABAB)，晶体铜是A1型最密堆积(ABCABC)。5.晶胞是晶体结构中最小的重复单元，配位数是密堆积中一个原子或离子周围紧邻的原子或离子的数目。6.晶胞粒子数目计算方法“切割法”：若某微粒被n个晶胞共用，则该晶胞占有该微粒的。课后达标检测基础巩固1下列不属于晶体的是()A蓝矾B玻璃C干冰 D水晶答案：B2将晶体划分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体的标准是()A构成微粒的种类B晶体中最小重复结构单元的种类C微观粒子的密堆积种类D
19、晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同解析：选D。根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同，可将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。3水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是()A水由液态变为玻璃态，体积缩小B水由液态变为玻璃态，体积膨胀C玻璃态是水的一种特殊状态D玻璃态水能使X射线产生衍射解析：选C。玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，不能使X射线产生衍射；因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。4对于A1
20、型最密堆积的描述错误的是()AA1型最密堆积晶体的晶胞也叫面心立方晶胞B面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个微粒C平均每个面心立方晶胞中有14个微粒DA1型最密堆积可用符号“ABCABC”表示解析：选C。应用“切割法”计算，平均每个面心立方晶胞含有的微粒数为864。5下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()ACH4和H2O BKCl和HClCCl2和KCl DSiO2和CO2解析：选A。A.CH4中化学键是碳氢共价键，晶体类型是分子晶体，而H2O中含氢氧共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型相同，晶体类型也相同；B.KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，而HCl
21、是氢氯共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；C.Cl2中含非极性共价键，晶体类型是分子晶体，而KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；D.固体CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，二氧化硅、二氧化碳都只含共价键，所以化学键类型相同，晶体类型不同。6.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为()A23 B21C13 D32解析：选A。每个碳原子形成3个共价键，每个共价键被2个碳原子共用，所以每个碳原子拥有共价键数为3，则石墨晶体中碳原子个数与共价键个数之比为123。7已知
22、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，则下面表示该化合物的化学式正确的是()AZXY3 BZX2Y6CZX4Y8 DZX8Y12解析：选A。离子晶体晶胞结构利用“切割法”分析。根据离子晶胞结构可知X全部在顶点处，其个数是81，Y全部在棱上，其个数是123，Z在体心处，全部属于该晶胞，则该物质的化学式是ZXY3。8某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为()AB2A BBA2CB7A4 DB4A7解析：选B。根据“切割法”，A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占用；B分别在顶点和面心，顶点
23、上的离子被1个晶胞占用，面心上的离子被1个晶胞占用，所以1个晶胞实际占用的B离子为864，则该晶体的化学式为BA2，故B正确。9在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上加热，观察实验现象。 (1)在表面皿上加少量冷水的作用是_。(2)观察到的实验现象是_。(3)在表面皿上碘是_(填“晶体”或“非晶体”)。(4)这种方法是_，属于_变化。答案：(1)冷却碘蒸气(2)烧杯中充满紫色的蒸气，在表面皿上有紫黑色的晶体(3)晶体(4)凝华物理10.某晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。试分析：(1)晶体中在每个X周围与它最接近
24、且距离相等的X共有_个。(2)晶体中距离最近的两个X和一个Y所形成的夹角XYX_(填角的度数)。解析：(1)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为如图所示立方体的面对角线。位置关系分为在此X的上层、下层和同一层，每层均有4个，共有12个。(2)4个X连线后构成正四面体，Y原子位于正四面体的体心，类似于甲烷的分子构型，所以XYX109.5。答案：(1)12(2)109.5能力提升11北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出碱金属与C60形成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成名称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C
25、48K、C60K等。在钾石墨中，钾原子把价电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析正确的是()A题干中所列举的6种钾石墨属于同素异形体B若某钾石墨的原子分布如图一所示，则它表示的是C24KC若某钾石墨的原子分布如图二所示，则它所表示的是C12KD另有一种灰色的钾石墨C32K，其中K的分布也类似于图二中的六边形，则最近两个K原子之间的距离为石墨中CC键键长的4 倍解析：选D。同素异形体是指同种元素形成的不同单质，题中所给的钾石墨属于离子化合物，不属于单质，A项错误；将图一中的6个K原子连起来形成一个六边形，该六边形中含24个碳原子，而每个K原子只有属于该六边形，即所含
26、K原子个数为62，故它所表示的是C12K，B项错误；将图二中外围的6个K原子连起来也形成一个六边形，该六边形中也含24个碳原子，而所含K原子个数为613，故它所表示的是C8K，C项错误；D项，按图二算出最近的两个K原子之间的距离为石墨中CC键键长的2 倍，现在要变成C32K，则六边形的边长变成原来的2倍(面积就是原来的4倍，即容纳的碳原子数为24496)，最近两个K原子之间的距离为石墨中CC键键长的4 倍，D项正确。12.晶体是内部微粒(分子、离子或原子等)在空间有规则地排列、具有整齐外形、以多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性重复的具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种AlFe合金的晶胞
27、如图所示。则该合金的化学式为()AFe2Al BFeAlCFe3Al2 DFe2Al3解析：选A。立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其；体心还有一个铁原子，故铁原子数为861218；铝原子都在晶胞内部，共4个。所以铁、铝原子个数比为21，化学式为Fe2Al。13科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，结构如图所示，则其化学式是()ATi14C13 BTi4C4CTiC DTi14C12解析：选A。本题的易错之处是误认为图中给出的是一个晶胞，而它实际上
28、表示的是一个分子。直接数出各原子的个数即可确定该气态团簇分子的化学式。14晶胞是晶体中最小的重复单元，数目巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。NaCl晶体是一个正六面体(如图所示)。我们把阴、阳离子看成不等径的圆球，并彼此相切(已知a为晶胞的棱长)。回答下列问题：(1)每个晶胞平均分摊：_个Na、_个Cl。(2)NaCl晶体中阴、阳离子间的最短距离为_(用a表示)。(3)NaCl晶体为“巨分子”，在高温下(1 413 时)晶体转变成气态团簇分子。现有1 mol NaCl晶体，加强热使其变为气体，测得气体体积为11.2 L(已折算为标准状况)。则此时氯化钠气体的分子式为_。解析：(1)该晶胞中钠离子
29、个数1214，氯离子个数864。(2)根据图知，NaCl晶体中阴、阳离子的最短距离为a的一半，即。(3)1 mol氯化钠的质量1 mol58.5 gmol158.5 g，标准状况下，气体体积为11.2 L的氯化钠的物质的量0.5 mol，M117 gmol1，所以氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。答案：(1)44(2)(3)Na2Cl215下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素d的基态原子的电子排布式：_。(2)b的氧化物中b与氧之间的共价键类型是_，其中b原子的杂化方式是_。(3)a的单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞如图乙所示，原子之间相互位
30、置关系的平面图如图丙所示。若已知a元素原子的半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，a元素原子的摩尔质量为M，则1个晶胞中a原子的数目为_，该晶体的密度为_(用字母表示)。解析：(1)根据d在元素周期表中的位置可知，元素d为Cr，其3d轨道半充满时更稳定，Cr的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2中Si原子与相邻的4个O原子形成正四面体结构，其中Si原子的杂化方式是sp3杂化。(3)1个晶胞中a原子的数目为864；该晶胞的质量m4，该晶胞的体积V16d3，则晶胞密度。答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)(2)键(或极性共价键)sp3杂化(3)4
