搜索
第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识目标与素养：1.认识晶体和非晶体的本质差异，了解晶体的特征、获取途径和性质。(宏观辨识与微观探析)2.了解晶胞的概念、微观计算。(微观探析与模型认知)自主预习探新知一、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_______原子在三维空间里呈排列非晶体_______原子排列相对有周期性有序没有无序2.晶体的特点(1)自范性(2)各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。如晶体的、、等。(3)晶体有固定的。(4)外形和内部质点排列的高度。3．获得晶体的三条途径(1)态物质凝固。(2)物质冷却不经液态直接凝固()。(3)从溶液中析出。强度导热性光学性质熔点有序性熔融气态凝华溶质4．晶体与非晶体的测定方法测熔点晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点测定方法可靠方法对固体进行实验微点拨：①晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，非晶体不具有物理性质各向异性的特点。②晶体形成条件是晶体生长速率适当，凝固不能过快。X射线衍射二、晶胞1．概念描述晶体结构的。2．结构晶胞一般都是，晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。(1)无隙：相邻晶胞之间没有。(2)并置：所有晶胞都是排列的，取向。(3)所有晶胞的及其内部的原子、及几何排列是完全相同的。基本单元平行六面体任何间隙平行相同形状种类个数3．长方体(包括立方体)晶胞中粒子数的计算方法——均摊法8421已知铜晶胞如图所示。则该铜晶胞含有的Cu原子个数为________(写出计算式)。[答案]8×18＋6×12＝41．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)有规则外形的固体均为晶体()(2)晶体的微观结构是原子在三维空间呈周期性有序排列()(3)晶体的自范性是晶体能自发呈现多面体外形()(4)冷却热的饱和CuSO4溶液可得到晶体()[答案](1)×(2)√(3)√(4)√2．下列关于晶体的叙述不正确的是()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]D3.已知某晶胞中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示，则该晶胞中A、B、C的原子个数比为________。[答案]1∶2∶1核心突破攻重难1.晶体与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原子在三维空间里呈周期性有序排列有各向异性固定非晶体不具有规则的几何外形原子排列相对无序没有各向同性不固定晶体的判断本质区别微观原子在三维空间里是否呈现周期性有序排列2.关于晶体与非晶体的的理解(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。1．下列关于晶体的性质叙述中，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封闭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重复排列的必然结果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[答案]B2．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微粒无规则排列，水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列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B[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重复排列，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。]1.晶胞中粒子数的计算(1)平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算(均摊法)晶胞中粒子数与密度的计算(2)非平行六面体晶胞中粒子视具体情况而定，如三棱柱：2．晶体密度的计算ρ＝n0Ma3NA(n0：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。例如：右图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为acm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用Mg·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝Ma3NAg·cm－3。3．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是()A．BaTi8O12B．BaTi4O5C．BaTi2O4D．BaTiO3D[观察钛酸钡晶胞结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有18属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有14属于该晶胞。即晶胞中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶8×18∶12×14＝1∶1∶3。]4．某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。(2)若合金的密度为dg·cm－3，晶胞参数a＝________nm。[解析](1)由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×12＝3，含有Ni原子的个数为8×18＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。(2)根据m＝ρV可得，1mol晶胞的质量为(64×3＋59)g＝a3×dg·cm－3×NA，则a＝2516.02×1023×d13cm＝2516.02×1023×d13×107nm。[答案](1)3∶1(2)2516.02×1023×d13×107(1)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。如图中化学式为MN。(2)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。如假设上图晶胞是由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，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。当堂达标提素养1．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B[晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件，A项所述过程不可能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D项中玻璃是非晶体。故选B。]2．要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可如下操作()A．配制比室温高10～20℃明矾饱和溶液然后浸入悬挂的明矾小晶核，静置过夜B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶C．室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜D．进行快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出A[配制比室温温度高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶液的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体，而沸水时配制饱和溶液后急速冷却结晶或快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出，析出的只是明矾小晶粒，室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜，不会有晶体析出。]3．已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为()A．XYZB．X2Y4ZC．XY4ZD．X4Y2ZC[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。]4.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数目之比是()A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶4B[由图可知该晶体部分结构单元的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12个该结构单元共用，故A的数目为6×112＝12；处于水平棱上的粒子为4个该结构单元共用，处于垂直棱上的粒子为6个该结构单元共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6×14＋3×16＝2，由此可见，A、B、C三种粒子的数目之比为12∶2∶1＝1∶4∶2。]5．Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是________。若该晶体的密度为ρg·cm－3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的边长为________nm。[解析]该晶胞中Cu位于顶点和面心，个数为8×18＋6×12＝4，Cl位于体内，个数为4，该氯化物的化学式为CuCl。设该晶胞的边长为anm，则有64＋35.5×4NAg＝ρg·cm－3×(a×10－7cm)3，解得a＝33.98×1023ρ·NA。[答案]CuCl33.98×1023ρ·NA