3.1 认识晶体（第1课时 晶体的特性）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（鲁科版2019选择性必修2）

第3章 不同聚集状态的物质与性质 第1节 认识晶体 第1课时 晶体的特性 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解晶体的重要特征。 2．能说出晶体与非晶体的区别。 重点：通过等径圆球与非等径圆球的堆积模型认识晶体中微粒排列的周期性规律。 难点：晶体与非晶体的差异，晶体的自范性、各向异性。 一、晶体的特性 1．晶体与非晶体的概念 固体类型 内部微粒 排列方式 晶体 原子、离子或分子 微粒在空间按一定规律做周期性重复排列 非晶体 微粒无周期性重复排列 2．晶体的特性 【名师点拨】 晶体与非晶体鉴别方法 (1)间接方法：看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 (2)科学方法：对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。 二、晶体的分类 1．分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。 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 共价晶体(共价晶体) 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 三、晶体与非晶体的用途 1．晶体 (1)把机械能变成电能。 (2)制作红外夜视仪。 (3)做电子元件。 2．非晶体 某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形。( ) (3)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( ) (4)粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形，故为非晶体。( ) (5)1 mol NaCl晶体含NA个NaCl分子。( ) (6)金属晶体是由金属键为基本作用形成的，还含有离子键。( ) (7)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。( ) (8)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。( ) (9)固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体。( ) (10)构成分子晶体的微粒是分子，故稀有气体形成的晶体不属于分子晶体。( ) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5) × (6) × (7)× (8)√ (9)√ (10)× ►问题一 下图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图： 1．根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 【答案】晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。 2．用什么方法区别晶体和非晶体？ 【答案】测定熔点法。晶体有固定的熔点，非晶体无固定熔点。 3．能不能只通过外观就能区分晶体和非晶体？ 【答案】不能仅仅通过外观判断晶体和非晶体，非晶体经过加工也能具有规则的几何外形。 4．晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？ 【答案】晶体与非晶体不同之处：晶体外观上有规则的几何外形；晶体的特性：自范性、各向异性、对称性；晶体的结构：内部微粒在空间按一定规律做周期性重复性排列。 5．晶体的自范性、各向异性及对称性是由哪些因素引起的？ 【答案】晶体内部微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列，使晶体具有规则几何外形和对称性；内部微粒在各个方向上的不同排列是晶体具有各向异性的本质原因。 ►问题二 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。 1．水由液态变为玻璃态，体积膨胀、缩小，还是不变？ 【答案】因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。 2．X—射线通过玻璃态水时，能产生谱线吗？ 【答案】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，X­射线通过玻璃态水时不能产生谱线。 ►题型一 晶体与非晶体的比较 【典例1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　) A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【答案】B 【解析】A项，晶体与非晶体的本质区别在于是否有自范性，微粒在微观空间是否呈现周期性的有序排列，故A错误；B项， 晶体有自范性是粒子在微观空间呈周期有序性排列的宏观表象，故B正确；C项，玻璃不是晶体，故C错误；D项，区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是X—射线衍射法，故D错误；故选B。 【解题必备】 1．晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 本质区别 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等 2．晶体呈现自范性的条件 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 【变式1-1】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晶块 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 【答案】B 【解析】晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质。A选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选项中玻璃属于非晶体；氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的原因是晶体的自范性，故B选项正确。 【变式1-2】整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(　　) A．相邻晶胞之间没有任何间隙 B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成 C．晶胞排列时，取向相同 D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的 【答案】B 【解析】晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。 【变式1-3】将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)发现缺角的晶体变完整了(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是( ) A．减小、增大 B．增大、减小 C．不变、不变 D．不能确定 【答案】C 【解析】晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，晶体的自范性、各向异性，胆矾晶体具有自范性，硫酸铜晶体和硫酸铜溶液存在着溶解平衡，即硫酸铜晶体不断溶解，溶液中的硫酸铜不断析出，由于在自然条件下结晶形成的晶体形状都是规则的，所以向饱和硫酸铜溶液中放入一小块缺角的胆矾晶体时硫酸铜晶体的形状会变得规则，而质量不发生变化，所以这段时间内晶体和溶液的质量变化都是不变，故C正确；故选C。 ►题型二 晶体的分类 【典例2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是(　　) 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒　 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间存在的作用力　 离子键 共价键 共价键 范德华力 【答案】B 【解析】干冰为分子晶体，构成微粒为分子，微粒间作用力为范德华力。 【解题技巧】 判断晶体类型的依据 (1)依据构成晶体微粒的种类。离子晶体：阴、阳离子；分子晶体：分子；共价晶体：原子；金属晶体：金属阳离子和自由电子。 (2)依据构成晶体微粒之间的作用。离子晶体：离子键；分子晶体：分子间作用力；共价晶体：共价键；金属晶体：金属键。 【变式2-1】下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是(　　) A．氯化钠 B．氦气 C．金刚石 D．金属 【答案】B 【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，氦气是由氦气原子(分子)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共价晶体；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。 【变式2-2】下列晶体熔化时不需要破坏化学键的是(　　) A．金刚石 B．食盐 C．干冰 D．金属钾 【答案】C 【解析】熔化时金刚石断裂共价键，食盐断裂离子键，干冰断裂分子间作用力(范德华力)，金属钾断裂金属键。 【变式2-3】将晶体划分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体的本质标准是(　　) A．基本构成微粒种类 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．晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的种类 【答案】D 【解析】根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用的不同，可将晶体分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体。 1．下列物质具有自范性、各向异性的是(　　) A．钢化玻璃 B．塑料 C．水晶 D．陶瓷 【答案】C 【解析】晶体具有自范性和各向异性，钢化玻璃、塑料、陶瓷均不属于晶体。 2．红磷是巨型共价分子，无定型结构，下列方法能证明红磷是非晶体的是 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱 D．X射线衍射法 【答案】D 【解析】区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X射线衍射实验，故选D。 3．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．金刚石和二氧化碳 B．NaBr和HBr C．氯气和KCl D．甲烷和 【答案】D 【解析】A项，金刚石是由共价键结合的原子晶体，干冰是含有共价键的分子晶体，故A不符合题意；B项，NaBr是离子晶体含有离子键，HBr是分子晶体含有共价键，故B不符合题意；C项，氯气是分子晶体，含有共价键，KCl是离子晶体含有离子键，故C不符合题意；D项，甲烷和H2O都是分子晶体，都只含共价键，故D符合题意；故选D。 4．下列不属于晶体特性的是(　　) A．具有规则的几何外形 B．具有各向异性 C．具有对称性 D．没有固定的熔点 【答案】D 【解析】晶体具有规则的几何外形、各向异性、自范性、对称性等特征，且晶体有固定的熔点。 5．下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品一定是(　　) A．金属 B．半导体 C．非晶体 D．晶体 【答案】D 【解析】由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则具有各向同性，故该样品为晶体。 6．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粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子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 【答案】B 【解析】晶体和非晶体的本质区别就是粒子(原子、离子或分子)在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。 7．云母属晶体，是单斜晶系一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。用烧热了的针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡呈现椭圆形，这是因为(　　) A．云母是热的不良导体，传热不均匀 B．石蜡是热的不良导体，传热不均匀 C．石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同 D．云母具有各向异性，不同的方向导热性不同 【答案】D 【解析】云母属晶体，晶体具有各向异性。 8．下列途径不能得到晶体的是(　　) A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 【答案】A 【解析】晶体呈现自范性是需要一定条件的，即晶体生长的速率要适当。熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。FeCl3、AlCl3等固体均易升华，其蒸气凝华则得到晶体。D项析出胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。 9．多数晶体中的微观粒子服从紧密堆积原理的根本原因是(　　) A．便于形成规则的几何外形 B．微观粒子结合得越紧密，体系总能量越低，体系就越稳定 C．便于使晶体具有对称性 D．为了使晶体具有各向异性 【答案】B 【解析】能量越低物质越稳定。 10．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是(　　) A．a没有固定的熔点 B．a是非晶体 C．b是晶体 D．b是非晶体 【答案】D 【解析】晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。 11．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．冰和固体碘晶体中相互作用力相同 【答案】C 【解析】SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，故固体SiO2不一定是晶体，A错误；晶体有固定的组成，但一些非晶体，如无定形SiO2也具有固定组成，B错误；晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列，C正确；冰晶体中水分子间存在氢键和范德华力，碘晶体中碘分子之间只有范德华力，二者晶体中相互作用力不相同，D错误。 12．下列物质中，属于晶体的是________(填序号)。 A．橡胶 B．玻璃 C．食盐 D．水晶 E．塑料 F．胆矾 G．陶瓷 【答案】CDF 【解析】固体有晶体和非晶体之分。晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质，食盐、冰、水晶、大部分矿石等都是晶体；非晶体是内部微粒的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质，如玻璃、橡胶等都是非晶体。 13．晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是相邻晶胞之间_______。 (2)“并置”是所有晶胞都是_______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。 (4)一般来说，晶胞都是_______。 【答案】(1)没有任何间隙 (2)     平行     相同 (3)形状     种类     个数 (4)平行六面体 14．根据晶体的特点，填写下列空白： (1)自范性 概念：晶体能_______多面体外形的性质。 晶体呈现自范性的条件之一：_______。如熔融物质冷却凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则的外形的块状物。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的_______。 (2)各向异性 同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如_______、_______、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。 (3)熔点 晶体有_______的熔点，而非晶体没有固定熔点。 (4)晶体能使X-射线产生的衍射 晶体物质能使X-射线产生_______，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。 【实验】 实验操作 实验现象 用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。 ______ 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小火加热，观察实验现象。 ______ 在250 mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。 _______ 【答案】(1) 自发地呈现多面体外形的性质     晶体生长的速率适当     宏观表象 (2)硬度     导热性 (3)固定 (4) 衍射     硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体     固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷又重新凝聚成紫黑色的固体     有白色细小晶体析出 1．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是(　　) A．测定熔点、沸点 B．观察外形 C．对固体进行X射线衍射实验 D．通过比较硬度确定 【答案】C 【解析】从外形和某些物理性质可以初步鉴别晶体和非晶体，但并不一定可靠。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，所以只有C选项正确。 2．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 【答案】B 【解析】选项A，将饱和CuSO4溶液降温可析出胆矾，胆矾属于晶体。选项B，宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无划痕来鉴别。选项C，非晶体没有固定熔点。选项D，晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有些差异。 3．关于晶体与化学键关系的下列说法中，正确的是(　　) A．离子晶体中一定存在共价键 B．共价晶体中可能存在离子键 C．金属晶体中含有离子，但却不存在离子键 D．分子晶体中一定存在共价键 【答案】C 【解析】A项，离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键；B项，共价晶体中只存在共价键；D项，分子晶体中可能存在共价键。 4．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是(             ) A．破损的晶体能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晶块 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知识点 【答案】B 【解析】A项， 晶体的自范性即晶体能够自发地呈现多面体外形的性质，但“自发”过程的实现仍需要一定的条件，A项错误；B项，缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中溶解析出完美的立方体晶块，B项正确；C项，圆形并不是晶体冰本身自发形成的形状，而是受容器限制形成的，C项错误；D项，玻璃是非晶体，D项错误；故选B。 5．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】B 【解析】晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性，而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，B项的说法错误。 6．下面有关晶体的叙述中，正确的是(       ) A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 【答案】D 【解析】A项，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子，故A错误；B项，离子晶体中一定存在离子键，可能有共价键，如NaOH中既有离子键又有共价键，分子晶体中肯定有分子间作用力，大多数有共价键，少数没有(如稀有气体)，故B错误；C项，分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，故C错误；D项，共价晶体中原子以共价键结合，共价键的键能较大，所以共价晶体的熔点高、硬度大，故D正确。故选D。 7．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是 A．正硼酸晶体属于共价晶体 B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D．1molH3BO3晶体中含有3mol氢键 【答案】D 【解析】A项，正硼酸晶体是H3BO3分子通过氢键相连，属于分子晶体，故A错误；B项，H3BO3分子的稳定性与氢键无关，氢键与熔沸点有关，故B错误；C项，根据H3BO3分子的结构得到分子中硼原子最外层是6电子，故C错误；D项，H3BO3晶体中每个—OH中的氧和氢分别与另外的—OH的H和另外的—OH的O形成氢键，因此1molH3BO3晶体中含有3mol氢键，故D正确。故选D。 8．下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形 B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息 C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元 D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体 【答案】C 【解析】A项，晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，不是在于是否具有规则的几何外形，A错误；B项，红外光谱是反映有机物分子中含有的化学键或官能团的信息，而不是用于鉴别晶体和非晶体，B错误；C项，SiO2属于共价晶体，Si原子与4个O原子形成4个共价键，因此其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成与Si原子相连的4个O原子形成正四面体结构单元，C正确；D项，Na2O、SiO2中既有共价键成分又有离子键成分，前者离子键的百分数大于50%，偏向于离子键，对应晶体偏向于离子晶体；后者离子键的百分数小于50%，偏向于共价键，对应晶体偏向于共价晶体，D错误；故选C。 9．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，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为(　　) A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27 【答案】D 【解析】由题意知一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。 10．固体有晶体和非晶体之分，绝大多数常见的固体是晶体，少数固体属于非晶体。回答下列问题： (1)非晶体SiO2的微观结构投影示意图为 (选填“A”或“B”)。 (2)根据非晶体SiO2和晶体SiO2的本质差异，完成下表： 固体 自范性 微观结构 晶体SiO2 有 非晶体SiO2 原子排列相对无序 (3)根据晶体物理性质的各向异性特点，能鉴别仿造的假宝石。请写出1种方法鉴别玻璃仿造的假宝石 。 【答案】(1)A (2)原子在三维空间里呈周期性有序排列 无 (3)方法1：可观察宝石的形状，具有多面体的外形：测试它的硬度、可在玻璃上刻出痕迹，初步确定它是晶体：方法2：可利用宝石的折光率鉴别；方法3：c可进行X射线衍射实验鉴别。 【解析】(1)晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表现。相反，非晶体中粒子的排列则相对无效，无自范性，故A为非晶体SiO2的微观结构投影示意图。(2)晶体SiO2有自范性，微观结构中原子在三维空间里呈周期性有序排列；非晶体SiO2无自范性，微观结构中原子排序相对无序。(3)根据晶体各向异性的特点，可以采用如下方法区分：(1)观察是否具有多面体的外形，假宝石没有相等的晶面、晶棱的重复出现；可以测试它的硬度，真宝石硬度大，可刻画玻璃；(2)可以利用宝石的折光率鉴别，宝石的光折射率很高，看起来会有折射效果，而玻璃折射率低，没有折射效果；(3)采用X射线衍射，当X射线照射假宝石时，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。 11．分析晶体与非晶体具有的性质： (1)下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续 min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 。 (2)甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列无序。 【答案】(1)10 吸热 不变 晶体 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点 (2)各向异性 各向同性 有序 【解析】(1)由图知，冰块熔化过程持续了10min，此过程需吸收热量，温度保持不变，故冰是晶体，有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，有无固定熔点是区分晶体与非晶体的重要依据；(2)甲为石墨晶体，垂直方向的导电性差而水平方向的导电性强，说明晶体具有各向异性；乙图中，水晶属于晶体而玻璃属于非晶体，石蜡熔化后，水晶片上出现椭圆形而玻璃片上出现圆形，说明晶体具有各向异性而非晶体具有各向同性；丙说明晶体的内部微粒排列规范有序而非晶体内部微粒排列无序。 ( 4 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第1节 认识晶体 第1课时 晶体的特性 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解晶体的重要特征。 2．能说出晶体与非晶体的区别。 重点：通过等径圆球与非等径圆球的堆积模型认识晶体中微粒排列的周期性规律。 难点：晶体与非晶体的差异，晶体的自范性、各向异性。 一、晶体的特性 1．晶体与非晶体的概念 固体类型 内部微粒 排列方式 晶体 原子、离子或分子 微粒在空间按一定规律做__________ 非晶体 微粒无周期性重复排列 2．晶体的特性 【名师点拨】 晶体与非晶体鉴别方法 (1)间接方法：看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 (2)科学方法：对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。 二、晶体的分类 1．分类标准：根据晶体内部______的种类和微粒间____________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 ____________ ____________ NaCl 金属晶体 ____________ ____________ 铜 共价晶体(共价晶体) ______ ____________ 金刚石 分子晶体 ______ ____________ 冰 三、晶体与非晶体的用途 1．晶体 (1)把机械能变成电能。 (2)制作红外夜视仪。 (3)做电子元件。 2．非晶体 某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形。( ) (3)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( ) (4)粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形，故为非晶体。( ) (5)1 mol NaCl晶体含NA个NaCl分子。( ) (6)金属晶体是由金属键为基本作用形成的，还含有离子键。( ) (7)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。( ) (8)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。( ) (9)固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体。( ) (10)构成分子晶体的微粒是分子，故稀有气体形成的晶体不属于分子晶体。( ) ►问题一 下图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图： 1．根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 2．用什么方法区别晶体和非晶体？ 3．能不能只通过外观就能区分晶体和非晶体？ 4．晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？ 5．晶体的自范性、各向异性及对称性是由哪些因素引起的？ ►问题二 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。 1．水由液态变为玻璃态，体积膨胀、缩小，还是不变？ 2．X—射线通过玻璃态水时，能产生谱线吗？ ►题型一 晶体与非晶体的比较 【典例1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　) A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【解题必备】 1．晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 本质区别 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等 2．晶体呈现自范性的条件 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 【变式1-1】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晶块 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 【变式1-2】整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(　　) A．相邻晶胞之间没有任何间隙 B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成 C．晶胞排列时，取向相同 D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的 【变式1-3】将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)发现缺角的晶体变完整了(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是( ) A．减小、增大 B．增大、减小 C．不变、不变 D．不能确定 ►题型二 晶体的分类 【典例2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是(　　) 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒　 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间存在的作用力　 离子键 共价键 共价键 范德华力 【解题技巧】 判断晶体类型的依据 (1)依据构成晶体微粒的种类。离子晶体：阴、阳离子；分子晶体：分子；共价晶体：原子；金属晶体：金属阳离子和自由电子。 (2)依据构成晶体微粒之间的作用。离子晶体：离子键；分子晶体：分子间作用力；共价晶体：共价键；金属晶体：金属键。 【变式2-1】下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是(　　) A．氯化钠 B．氦气 C．金刚石 D．金属 【变式2-2】下列晶体熔化时不需要破坏化学键的是(　　) A．金刚石 B．食盐 C．干冰 D．金属钾 【变式2-3】将晶体划分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体的本质标准是(　　) A．基本构成微粒种类 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．晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的种类 1．下列物质具有自范性、各向异性的是(　　) A．钢化玻璃 B．塑料 C．水晶 D．陶瓷 2．红磷是巨型共价分子，无定型结构，下列方法能证明红磷是非晶体的是 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱 D．X射线衍射法 3．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．金刚石和二氧化碳 B．NaBr和HBr C．氯气和KCl D．甲烷和 4．下列不属于晶体特性的是(　　) A．具有规则的几何外形 B．具有各向异性 C．具有对称性 D．没有固定的熔点 5．下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品一定是(　　) A．金属 B．半导体 C．非晶体 D．晶体 6．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粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子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 7．云母属晶体，是单斜晶系一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。用烧热了的针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡呈现椭圆形，这是因为(　　) A．云母是热的不良导体，传热不均匀 B．石蜡是热的不良导体，传热不均匀 C．石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同 D．云母具有各向异性，不同的方向导热性不同 8．下列途径不能得到晶体的是(　　) A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 9．多数晶体中的微观粒子服从紧密堆积原理的根本原因是(　　) A．便于形成规则的几何外形 B．微观粒子结合得越紧密，体系总能量越低，体系就越稳定 C．便于使晶体具有对称性 D．为了使晶体具有各向异性 10．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是(　　) A．a没有固定的熔点 B．a是非晶体 C．b是晶体 D．b是非晶体 11．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．冰和固体碘晶体中相互作用力相同 12．下列物质中，属于晶体的是________(填序号)。 A．橡胶 B．玻璃 C．食盐 D．水晶 E．塑料 F．胆矾 G．陶瓷 13．晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是相邻晶胞之间_______。 (2)“并置”是所有晶胞都是_______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。 (4)一般来说，晶胞都是_______。 14．根据晶体的特点，填写下列空白： (1)自范性 概念：晶体能_______多面体外形的性质。 晶体呈现自范性的条件之一：_______。如熔融物质冷却凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则的外形的块状物。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的_______。 (2)各向异性 同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如_______、_______、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。 (3)熔点 晶体有_______的熔点，而非晶体没有固定熔点。 (4)晶体能使X-射线产生的衍射 晶体物质能使X-射线产生_______，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。 【实验】 实验操作 实验现象 用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。 ______ 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小火加热，观察实验现象。 ______ 在250 mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。 _______ 1．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是(　　) A．测定熔点、沸点 B．观察外形 C．对固体进行X射线衍射实验 D．通过比较硬度确定 2．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 3．关于晶体与化学键关系的下列说法中，正确的是(　　) A．离子晶体中一定存在共价键 B．共价晶体中可能存在离子键 C．金属晶体中含有离子，但却不存在离子键 D．分子晶体中一定存在共价键 4．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是(             ) A．破损的晶体能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晶块 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知识点 5．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 6．下面有关晶体的叙述中，正确的是(       ) A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 7．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是 A．正硼酸晶体属于共价晶体 B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D．1molH3BO3晶体中含有3mol氢键 8．下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形 B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息 C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元 D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体 9．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，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为(　　) A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27 10．固体有晶体和非晶体之分，绝大多数常见的固体是晶体，少数固体属于非晶体。回答下列问题： (1)非晶体SiO2的微观结构投影示意图为 (选填“A”或“B”)。 (2)根据非晶体SiO2和晶体SiO2的本质差异，完成下表： 固体 自范性 微观结构 晶体SiO2 有 非晶体SiO2 原子排列相对无序 (3)根据晶体物理性质的各向异性特点，能鉴别仿造的假宝石。请写出1种方法鉴别玻璃仿造的假宝石 。 11．分析晶体与非晶体具有的性质： (1)下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续 min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 。 (2)甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列无序。 ( 10 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$