PAGE7-第一節晶體的常識[明確學習目標]1.了解晶體的初步學問，知道晶體與非晶體的結構與性質上的差異。2.駕馭晶胞的概念以及晶胞中粒子個數的計算方法。學生自主學習一、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的本質差異2．獲得晶體的途徑3．晶體的特性二、晶胞1．概念：描述晶體結構的eq\o(□,\s\up3(01))基本單元。2．結構：晶胞一般都是eq\o(□,\s\up3(02))平行六面體，整塊晶體是由多數晶胞“eq\o(□,\s\up3(03))無隙并置”而成。(1)無隙：相鄰晶胞之間沒有eq\o(□,\s\up3(04))任何間隙。(2)并置：全部晶胞都是平行排列的，取向相同。3．金屬銅的晶胞結構在銅的晶胞結構中，銅原子不全屬于該晶胞，按均攤原則，金屬銅的一個晶胞的原子數＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。1．晶體有規則的幾何外形，那么有規則的幾何外形的固體都是晶體嗎？提示：由于晶體中的微粒在三維空間里呈周期性有序排列，因而晶體有規則的幾何外形，而某些固體物質本身沒有規則的幾何外形，但是可以加工出規則的幾何外形，因此，不能單從外觀上推斷固體物質是否為晶體。2．晶胞是否全是平行六面體？提示：不是。習慣采納的晶胞是平行六面體，但晶胞還有其他的形態，如有的晶胞呈六棱柱形。3．由晶胞構成的晶體，其化學式是否表示一個分子中原子的數目？提示：不是。只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數比。課堂互動探究一、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的結構特征和性質特征2．區分晶體和非晶體的方法(1)干脆測定固體物質有無固定的熔點。(2)看固體的物理性質是否表現出各向異性。(3)最牢靠的方法是對固體進行X-射線衍射試驗。[即時練]1．下列物質中屬于晶體的是()A．橡膠 B．玻璃C．食鹽 D．塑料答案C解析固體有晶體和非晶體之分，晶體是內部微粒(原子、離子或分子)在空間按肯定規律呈周期性有序排列構成的具有規則幾何外形的固體，如食鹽等都是晶體；非晶體中內部粒子的排列則相對無序，如玻璃、橡膠、塑料等都是非晶體。2．關于晶體的自范性，下列敘述正確的是()A．破損的晶體能夠在固態時自動變成規則的多面體B．缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中漸漸變為完備的立方體晶塊C．圓形容器中結出的冰是圓形的，體現了晶體的自范性D．由玻璃制成規則的玻璃球，體現了晶體的自范性答案B解析晶體的自范性指的是在相宜條件下，晶體能夠自發呈現規則的幾何外形的性質。A選項所述過程不行能實現；C選項中的圓形并不是晶體冰本身自發形成的，而是受容器的限制形成的；D選項中玻璃屬于非晶體；氯化鈉屬于晶體，從飽和溶液中析出是形成晶體的途徑之一，其發生的緣由是晶體的自范性，故B選項正確。規律方法晶體的自范性是一個自發過程，但實現該過程須要肯定的條件。二、晶胞1．晶胞中粒子數的計算方法——“均攤法”如某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。立方晶胞中粒子數的計算方法如下：2．運用“均攤法”計算晶胞中的粒子個數時，要留意晶胞的形態，視詳細狀況而定。如石墨晶胞中每一層內碳原子排成正六邊形，每個碳原子被3個正六邊形所共有，其eq\f(1,3)屬于該正六邊形，則每個正六邊形含有的碳原子數為eq\f(1,3)×6＝2。3．晶胞是晶體結構中的最小重復單元，但不肯定是最小單元。例如，氯化鈉的晶胞由8個較小的立方體組成。[即時練]3．下列有關晶胞的敘述中正確的是()A．晶胞的結構是晶體的結構B．不同的晶體中，晶胞的大小和形態都相同C．晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成答案D解析由晶胞的定義可知A選項錯誤；相同晶體中晶胞的大小和形態完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形態不肯定相同，B選項錯誤；晶體中的大部分粒子被若干個晶胞所共有，不完全屬于某個晶胞，C選項錯誤；知道晶胞的組成，利用“均攤法”即可推知晶體的組成，D選項正確。4．如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：試寫出：(1)甲晶體的化學式(X為陽離子)為________。(2)乙晶體中A、B、C三種粒子的個數比是________。(3)丙晶體中每個D四周結合E的個數是________個。答案(1)X2Y(2)1∶3∶1(3)8解析晶胞隨意位置上的一個粒子假如被n個晶胞所共有，那么每個晶胞對這個粒子分得的份額就是eq\f(1,n)。頂點粒子在立方體中實占eq\f(1,8)，立方風光 上粒子實占eq\f(1,2)，立方體棱邊上粒子實占eq\f(1,4)，立方體內部粒子完全歸晶胞全部。甲中X位于立方體體心，為1，Y位于立方體頂點，實際占有eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)個；X∶Y＝1∶eq\f(1,2)＝2∶1，所以甲的化學式為X2Y。乙中A占有eq\f(1,8)×8＝1，B占有eq\f(1,2)×6＝3，C占有1個，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1，丙中D四周的E的個數與E四周D的個數相同，E四周有8個D，所以D四周有8個E。本課歸納總結學習效果檢測1．不能夠支持石墨是晶體這一事實的選項是()A．石墨和金剛石是同素異形體B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔點為3625℃D．在石墨的X-射線衍射圖譜上有明銳的譜線答案A解析原子在三維空間里呈有序排列(B項)、有自范性、有固定的熔點(C項)、物理性質上體現各向異性、X-射線衍射圖譜上有分明的斑點或明銳的譜線(D項)等特征，都是晶體在各個方面有別于非晶體的體現。而是否互為同素異形體與是否為晶體這兩者之間并無聯系，如無定形碳也是金剛石、石墨的同素異形體，卻屬于非晶體。2．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肯定相同答案B解析A項，將飽和CuSO4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體。B項，一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以依據有無刻痕來鑒別。C選項，非晶體沒有固定的熔點。D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。3．一種Al-Fe合金的晶胞如圖所示，則該合金的化學式為()A．Fe2Al B．FeAlC．Fe3Al2 D．Fe2Al3答案A解析立方體有8個頂點，每個頂點被8個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,8)；面心上的每個原子被2個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,2)；棱上共12個原子，每個原子被4個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,4)；體心還有一個鐵原子，故鐵原子數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,4)＋1＝8；鋁原子都在晶胞內部，共4個，所以鐵、鋁原子個數比為2∶1，化學式為Fe2Al。4．在高溫超導領域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結構中有代表性的最小單位結構如圖所示。試回答：(1)在該晶體中，每個鈦離子四周與它最近且距離相等的鈦離子有________個。(2)在該晶體中，氧、鈣、鈦的粒子個數比是________。答案(1)6(2)3∶1∶1解析由圖看出，在每個鈦離子的同層