第三章 晶體結構與性質 第一節 晶體的常識知識歸納一、晶體與非晶體1晶體與非晶體的本質差異：自范性微觀結構晶體_原子在三維空間里呈_排列非晶體_原子排列_2獲得晶體的三條途徑（1）_物質凝固；（2）_物質冷卻不經液態直接凝固（_）；（3）_從溶液中析出。3晶體的特點（1）自范性定義：在適宜的條件下，晶體能夠自發地呈現規則的_，這稱為晶體的_。非晶體物質沒有這個特性。形成條件：晶體_適當。本質原因：晶體中粒子在_里呈現_的_排列。（2）晶體在不同的方向上表現出不同的物理特質即_。（3）晶體的_較固定。（4）區分晶體和非晶體的最可靠的科學方法是對固體進行_實驗。二、晶胞1概念晶胞是晶體中最小的_。2結構晶胞一般都是_，晶體是由無數晶胞“_”而成。（1）無隙：相鄰晶胞之間無任何_。（2）并置：所有晶胞都是_排列的，取向_。（3）所有晶胞的_及內部的原子_及幾何排列是完全相同的。【答案】一、1有周期性沒有相對無序2（1）熔融態（2）氣態凝華（3）溶質3（1）多面體外形性質自范性生長的速率三維空間周期性有序（2）各向異性（3）熔點（4）x射線衍射二、1結構重復單元2平行六面體無隙并置（1）間隙（2）平行相同（3）形狀種類知識重點與晶體有關的計算晶體結構的計算常常涉及如下數據：晶體密度、na、m、晶體體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，密度的表達式往往是列等式的依據。解答這類題時，一要掌握晶體“均攤法”的原理，二要有扎實的立體幾何知識，三要熟悉常見晶體的結構特征，并能融會貫通，舉一反三。1“均攤法”原理晶胞中任意位置上的一個原子如果被n個晶胞所共有，則每個晶胞對這個原子分得的份額就是。非平行六面體形晶胞中粒子數目的計算同樣可用“均攤法”，其關鍵仍然是確定一個粒子為幾個晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形，其頂點（1個碳原子）對六邊形的貢獻為，那么一個六邊形實際有6=2個碳原子。又如，在六棱柱晶胞（如下圖所示的mgb2晶胞）中，頂點上的原子為6個晶胞(同層3個，上層或下層3個)共有，面上的原子為2個晶胞共有，因此鎂原子個數為12+2=3，硼原子個數為6。2晶體微粒與m、之間的關系若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol該晶胞中含有x mol微粒，其質量為xm g(m為微粒的相對“分子”質量)；又1個晶胞的質量為a3 g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質量為a3na g，因此有xma3na。已知氟化鈣晶體的晶胞如圖所示。則1個晶胞中含有_個ca2+、_個f。若晶體的密度為a gcm3，則晶胞的體積是_(只要求列出計算式)。【解析】計算1個晶胞的質量，依據晶體的密度與晶胞的密度相同，可由=來計算晶胞的體積。1個caf2晶胞中有8個ca2+在頂角、6個ca2+在面心，ca2+數目為8+6=4；8個f均在晶胞內部，f個數為8，即1個晶胞中含有4個ca2+、8個f。1個晶胞的質量為，晶胞的密度為a gcm3，所以晶胞的體積v= = cm3。【答案】48 cm3【易錯診斷】不會計算晶胞的組成，直接把化學式“caf2”當成一個晶體。其次，不能正確建立a、m與m之間的關系，導致計算結果錯誤。好題1下列敘述正確的是a具有規則幾何外形的固體一定是晶體b晶體與非晶體的根本區別在于是否具有規則的幾何外形c具有各向異性的固體一定是晶體d晶體、非晶體都具有固定的熔點2下列有關晶胞的說法正確的是a由晶胞中的粒子數可直接確定該晶體的化學式b若晶胞為平行六面體，則側棱上的粒子為2個晶胞共用c若晶胞為六棱柱，頂點上的粒子為6個晶胞共用d晶胞中不可能存在多個粒子3關于晶體和非晶體，下列說法中正確的是a晶體和非晶體在熔化過程中溫度都不變b晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點c晶體熔化時不吸熱，非晶體熔化時吸熱d天上飄落的雪花，是非晶體4下列關于晶體的說法正確的是a將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體b假寶石往往是玻璃仿造的，可以用劃痕的方法鑒別寶石和玻璃制品c石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點d藍寶石在不同方向上的硬度一定相同5下列關于液晶的說法正確的是a液晶是液體和晶體的混合物b液晶是一種晶體c液晶分子在特定條件下排列比較整齊，但不穩定d所有物質在一定條件下都能成為液晶6下列關于納米材料的敘述中，正確的是a包括納米顆粒和顆粒間界面兩部分b納米材料屬于晶體c納米材料屬于非晶體d同一種金屬元素構成的納米材料與宏觀金屬晶體具有完全等同的性質7從我們熟悉的食鹽、金屬、冰到貴重的鉆石等都是晶體，而同樣透明的玻璃卻是非晶體。下列關于晶體和非晶體的本質區別的敘述中，正確的是a是否具有規則的幾何外形b是否具有固定的組成c是否具有美觀對稱的外形d內部微粒是否按一定規律做周期性重復排列8整塊晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。對這句話的理解錯誤的是a相鄰晶胞之間沒有任何間隙b晶體是晶胞簡單、隨意堆積而成c晶胞排列時，取向相同d“并置”是指所有晶胞都是平行排列的9普通玻璃和水晶的根本區別在于a外形不一樣b普通玻璃的基本構成微粒無規律性地排列，水晶的基本構成微粒呈周期性有序排列c水晶有固定的熔點，普通玻璃無固定的熔點d水晶可用于能量轉換，普通玻璃不能用于能量轉換真題10仔細觀察下圖，它表示的是晶體還是非晶體a是晶體b可能是晶體，可能是非晶體c是非晶體d不能確定11將一塊缺角的膽礬晶體懸置于飽和硫酸銅溶液中，一段時間后(溫度不變)，發現缺角的晶體變完整了。若溶劑不揮發，則這段時間內晶體和溶液的質量變化分別是a晶體質量減小，溶液質量變大b晶體質量變大，溶液質量減小c晶體和溶液質量都不變d無法確定12某晶體的晶胞為正三棱柱，結構如圖所示，該晶體中a、b、c三種粒子的個數之比是a394b142c294d38513如圖是二氧化硅固體的結構示意圖，請認真觀察兩圖，判斷下列說法正確的是a兩種物質在一定條件下都會自動形成有規則幾何外形的晶體b形成的固體物理性質有各向異性c形成的固體一定有固定的熔點d二者的x射線衍射圖譜是相同的14納米材料的表面粒子數占粒子總數的比例很大，這是它有許多特殊性質的原因。假設某硼鎂化合物的結構如圖所示(六個硼原子位于內部)，則這種納米顆粒的表面粒子數占總粒子數的百分比為a22%b70%c66.7%d33.3%15如圖為銅的面心立方晶胞，則銅的一個晶胞中實際擁有的微粒數為a3b4c7d916有四種晶體，其粒子排列方式如下所示，其中化學式不屬ab型的是17現有四種晶體，其構成粒子(均為單原子核粒子)排列方式如下圖所示，其化學式正確的是參考答案1【答案】c【解析】本題的易錯之處是誤認為只要有規則幾何外形的固體就屬于晶體。晶體與非晶體的根本區別在于內部基本構成微粒是否按一定規律做周期性重復排列；晶體具有各向異性；晶體具有固定的熔點，而非晶體不具有固定的熔點。2【答案】c【解析】晶胞中的粒子不一定完全屬于該晶胞，故不能直接由晶胞中所含粒子數確定該晶體的化學式，a項錯誤；平行六面體側棱上的粒子為4個晶胞共用，b項錯誤；1個晶胞中一般都有多個粒子，d項錯誤。3【答案】b【解析】非晶體在熔化過程中吸收熱量，溫度逐漸升高，a項錯誤；晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，b項正確；晶體熔化時保持熔點溫度不變，但也需要不斷吸熱，c項錯誤；天上飄落的雪花是水蒸氣凝華形成的小冰晶，屬于晶體，d項錯誤。4【答案】b【解析】a選項，將飽和cuso4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體。b選項，一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以根據有無劃痕來鑒別。c選項，非晶體沒有固定的熔點。d選項，由于晶體的各向異性導致藍寶石在不同方向上的硬度有一些差異。5【答案】c【解析】液晶是指在一定的溫度范圍內既具有液體的可流動性，又具有晶體的各向異性的一類特殊的物質，它既不同于晶體又不同于非晶體，在特定條件如外加電場作用下排列整齊，一旦取消電場又恢復原狀，所以液晶不穩定。不是所有的物質都能成為液晶。6【答案】a【解析】納米材料既不是晶體，也不是非晶體，是物質的一種聚集狀態，由于納米材料的粒子細化和界面原子比例較高，使得同一金屬元素形成的納米材料與宏觀金屬具有不同的性質。7【答案】d【解析】有規則幾何外形或美觀對稱外形的固體不一定都是晶體，如玻璃制品可以塑造出規則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外形，a、c項錯誤；具有固定組成的物質也不一定是晶體，如非晶體玻璃就有固定的組成，b項錯誤；晶體和非晶體的本質區別在于其微觀結構不同，d項正確。認為有規則幾何外形的固體即為晶體，易誤選a；認為有固定組成的物質即為晶體，易誤選b。8【答案】b【解析】晶體并不是晶胞簡單、隨意堆積而成，而是平行排列的。9【答案】b【解析】普通玻璃是非晶體，水晶是晶體，二者的根本區別在于普通玻璃的基本構成微粒無規律性地排列，水晶的基本構成微粒呈周期性有序排列。10【答案】c【解析】從多方面可以看出此固體構成微粒排列的無序。比如觀察右側一個空隙中就有2個大球。11【答案】c【解析】膽礬晶體具有自范性，有自發形成規則幾何外形的性質，由于原溶液為飽和溶液，因此膽礬晶體與cuso4飽和溶液間存在著溶解、結晶平衡，在整個過程中晶體和溶液的質量都不發生變化，故正確答案為c。12【答案】b【解析】本題的疑難之處在于弄不清頂點上的粒子a及棱上的粒子b被幾個晶胞所共用。由晶胞結構可知，頂點上的一個粒子a為12個正三棱柱所共用，正三角形邊上的一個粒子b被4個正三棱柱所共用，而豎棱上的一個粒子b被6個正三棱柱所共用。所以該晶胞中所含粒子a的個數為6=，所含粒子b的個數為6+3=2，所含粒子c的個數為1，則a、b、c的個數比為21=142。13【答案】b【解析】觀察結構圖可知，中微粒呈周期性有序排布，中微粒排列不規則，故為晶體，即二氧化硅晶體。為非晶體，即無定形二氧化硅。晶體有各向異性，具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，用x射線檢驗晶體和非晶體，衍射圖譜明顯不同，故應選b。14【答案】b【解析】這是1個納米顆粒，其中的粒子不會與其他顆粒共用，因此所有的鎂原子和硼原子都完全屬于這個顆粒。該納米顆粒表面共有鎂原子14個、內部有硼原子6個，原子總數為20，所以鎂原子即表面粒子數占原子總數的百分比為100%=70%，故b選項正確。15【答案】b【解析】根據“切割法”計算：面心立方晶胞中有8個原子位于頂點，6個原子位于面心，所以一個晶胞中銅原子的個數為8+6=4。16【答案】c【解析】c項，晶體中含a：8=1，含b：12=3，化學式屬于ab3型。17【答案】c【解析】利用均攤法不難確定粒子個數比。a項錯誤，8個b粒子居于頂點，一個a粒子居于體心，所以化學式應為ab或ba；b項錯誤，e和f的數目完全一致，所以化學式為fe或ef；c項正確，一個晶胞內x、y、z三種粒子的個數分別為1，3，1；d項錯誤，a粒子居于8個頂點和6個面心