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第一节晶体的常识课程目标素养目标1.认识晶体与非晶体的本质差异。2．知道晶体的特征和性质。3．掌握晶体与晶胞的关系。4．学会晶胞中原子个数的计算方法——均摊法1.宏观辨识与微观探析：通过晶胞的结构和特点从微观层面理解晶体的形成，根据晶体的微观结构预测晶体的性质。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，预测晶体及其变化的可能结果。01基础自主落实02要点系统认知03检测课堂达标04演练效果检测一、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有原子在三维空间里呈排列非晶体无原子排列无序周期性有序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(凝华)。(3)从溶液中析出。熔融态气态溶质3．晶体的特点4．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法对固体进行X射线衍射实验。二、晶胞1．概念：描述晶体结构的。2．结构：晶胞一般都是体，晶体是由无数晶胞“”而成。(1)无隙：相邻晶胞之间没有间隙。(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。基本单元平行六面无隙并置3．金属铜的晶胞结构在铜的晶胞结构中，铜原子不全属于该晶胞，按均摊原则，金属铜的一个晶胞的原子数＝8×18＋6×12＝4。[微思考]由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？[提示]否，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。■多维思考·自主预习1．下列叙述不属于晶体特性的是()A．有规则的几何外形B．具有各向异性C．有对称性D．没有固定熔点答案：D2．下列物质中属于晶体的是()A．海盐B．玻璃C．陶瓷D．胆矾答案：D3．下列有关晶胞的叙述，正确的是()A．晶胞都是平行六面体B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同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：晶胞是晶体中最小的重复结构单元，平行六面体是常见的晶胞结构，但是并不是晶胞的唯一的结构，比如有些晶胞的结构是三棱柱，有些为六棱柱等，故A错；不同的晶体中晶胞的形状和大小不一定相同，故B错；晶胞中的粒子有的和其他晶胞共用，所以C也错。答案：D要点一晶体与非晶体的区别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、沸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)举例NaCl晶体、I2晶体、Na晶体等玻璃、橡胶等2.晶体与非晶体的判定方法(1)测熔点：晶体具有固定的熔沸点，而非晶体则没有固定的熔沸点。(2)可靠方法：对固体进行X射线衍射实验。[题组训练]1．下列关于晶体的叙述不正确的是()A．晶体有自范性B．晶体内部质点的排列高度有序C．晶体的某些物理性质常会表现出各向异性D．粉末状固体一定不是晶体解析：当晶体晶粒很小时，即为粉末状，D不对。答案：D2．下图是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．a是非晶体C．b是晶体D．a、b都是非晶体解析：晶体有固定的熔点，由图a分析可知，中间有一段温度不变，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。答案：A3．下列说法错误的是()A．同一物质有时可以是晶体，有时可以是非晶体B．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点C．雪花是水蒸气凝华得到的晶体D．溶质从溶液中析出可以得到晶体解析：A项正确，如晶态SiO2和非晶态SiO2；B项错误，最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验；C、D项正确。答案：B练后反思：关于晶体与非晶体的认识误区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SiO22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。要点二晶胞中粒子数的计算——均摊法均摊法在晶胞中粒子数目计算中的应用若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子1/n属于该晶胞。1．长方体(正方体)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。[典例]如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构：试写出：(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。(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________个。[解析]顶角微粒在立方体中实占18，立方体面上微粒实占12，立方体棱边上微粒实占14，立方体内部微粒按有1算1统计。(1)甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶角，实际占有18×4＝12，X∶Y(个数比)＝1∶12＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有18×8＝1，B占有12×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。[答案](1)X2Y(2)1∶3∶1(3)8[拓展探究](1)若乙晶胞的边长为a，则A与B的最短距离是多少？B与C的最短距离是多少？(2)甲晶体中∠YXY为多少？提示：(1)A、B之间的最短距离为22a，B与C之间的最短距离为a2。(2)X与Y的位置关系类似于CH4分子中C与H之间的关系，C—H键之间的夹角为109°28′，故∠YXY为109°28′。[题组训练]1．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，图中∘—X、•—Y、⊗—Z。其对应的化学式不正确的是()解析：A图中X、Y的位置、数目完全等同，化学式XY正确；B图化学式应为XY，错误；C图中X的数目：4×18＋1＝32，Y的数目：4×18＝12，化学式X3Y正确；D图中X的数目：8×18＝1，Y的数目：6×12＝3，Z位于内部，数目为1，化学式XY3Z正确。答案：B2.如图所示是硼和镁形成的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()A．MgBB．MgB2C．Mg2BD．Mg3B2解析：根据示意图进行分析，计算属于该“单元”的Mg与B原子数如下：镁原子：位于正六棱柱顶点的镁原子，属于本“单元”的为16；上下底面的镁原子，属于本“单元”的为12，则该结构单元共有镁原子数为2×6×16＋2×12＝3硼原子：6个硼原子位于棱柱内，均属于本单元。因此，该结构单元的镁原子与硼原子数之比为3∶6＝1∶2，即化学式为MgB2。答案：B3.最近发现一种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，它的化学式为()A．Ti14C13B．TiCC．Ti4C4D．Ti4C3解析：该物质为分子，各原子都不被其他气态团簇分子共用，分子式为Ti14C13。答案：A练后反思：1晶胞中粒子个数的计算，要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。2根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。(3)对于独立原子构成的分子，其分子式的确定则不能用均摊法。如由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关系，所以由气态团簇分子结构图可知，其分子式可由示意图查原子个数来确定，M原子共14个，N原子13个，即分子式为M14N13。[系统归纳][课堂达标]1．下列关于晶体的说法正确的是()A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体B．假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品C．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同解析：A选项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体。B选项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无刻痕来鉴别。C选项，非晶体没有固定的熔点。D选项，由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异。答案：B2．水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态。它是由气态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态水无固定形态，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。下列有关玻璃态水的说法正确的是()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．玻璃态水属于晶体解析：题干中已经非常明确地说明“玻璃态水无固定形态，不存在晶体结构”，故不会是晶体，故D项不对。玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同，根据ρ＝m/V，可知水由液态变为玻璃态体积没有发生变化，所以A、B选项不符合题意。答案：C3.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为()A．XYZB．X2Y4ZC．XY4ZD．X4Y2Z解析：该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X原子数为8×18＝1；Y原子位于该晶胞内，共有4个，因此该晶胞中拥有的Y原子数为4；Z只有1个，位于晶胞的体心上，故该晶体的化学式为XY4Z。答案：C4.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。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()A．7∶8B．13∶14C．1∶1D．26∶27解析：表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。答案：D5．现由甲、乙、丙(如图所示)三种晶体的晶胞(甲中X处于晶胞的中心，乙中A处于晶胞的中心)可推知，甲晶体中X与Y的个数比是________，乙中A与B的个数比是________，丙晶胞中有________个C离子，有________个D离子。解析：本题考查晶胞中微粒个数的计算方法，用均摊法计算晶胞中拥有的每一种粒子的个数。根据均摊规律，甲中，体心X占有的个数为1，顶点Y占有的个数为6×18，所以N(X)∶N(Y)＝1∶68＝4∶3，乙中，N(A)∶N(B)＝1∶(8×18)＝1∶1，丙中，C离子的个数为12×14＋1＝4，D离子的个数为8×18＋6×12＝4。答案：4∶31∶144