第3章 第1节 认识晶体(课件PPT+Word教案)-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修第二册教师用书（鲁科版2019）

认识晶体 第1节 第3章　 <<< 核心素养 发展目标 1.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。 2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型(切割法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 2 内容索引 一、晶体的特性 二、晶胞 课时对点练 3 晶体的特性 > < 一 1.晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做_________ ___排列构成的固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。 (2)非晶体：内部微粒 排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。 一、晶体的特性 周期性重 复 无周期性重复 2.晶体的特征 (1)自范性：晶体在适宜的条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。 (2)各向异性：晶体在不同的方向上表现出 的 性质，如强度、导热性、光学性质等。 (3)对称性：晶体的外形具有一定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有 ，也有 。 (4)晶体具有固定的熔、沸点。 不同 物理 对称轴 对称面 3.晶体的分类 (1)分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。 (2)晶体类型 晶体类型 构成微粒种类 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 __________ _______ NaCl 金属晶体 ________ _______ Cu 共价晶体 _____ _______ 金刚石 分子晶体 _____ ____________ 冰 阴、阳离子 离子键 金属原子 金属键 原子 共价键 分子 分子间作用力 1.如图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 深度思考 提示　不是晶体。晶体与非晶体的根本区别在于 构成晶体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的 有序排列。观察玻璃结构的示意图可知，构成玻璃的粒子的排列是无序的，所以玻璃是非晶体。 2.能够通过外观区别晶体和非晶体吗？如何科学区分晶体和非晶体？ 深度思考 提示　玻璃和塑料等非晶体也可以加工成具有规则几何外形的物体，因而不能通过物体的外观区别晶体和非晶体；区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验。 1.正误判断 (1)晶体有自范性但其微粒排列无序 (2)晶体具有各向同性，非晶体具有各向异性 (3)晶体有固定的熔点 (4)粉末状固体也可能是晶体 √ √ × × 应用体验 2.下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是 A.晶体一般都有各向异性 B.水晶在不同方向上硬度不一定相同 C.有规则几何外形的固体不一定都是晶体 D.将液态的玻璃冷却可以得到晶体 √ A项，晶体的自范性决定了晶体具有各向异性，正确； B项，水晶为晶体，具有各向异性，各向异性决定了水晶在不同方向上硬度不一定相同，正确； C项，有些非晶体也可以加工成规则的几何外形，如玻璃，但玻璃是非晶体，正确； D项，玻璃不属于晶体，错误。 3.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.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 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 √ 晶体在固态时不能自发形成新的晶体，故A错误； 圆形容器中结出的冰是圆形的，不是自发形成的，故C错误； 玻璃属于非晶体，不具有自范性，由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的，故D错误。 4.晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的电导率是在与层平行的方向上的电导 率的。晶体的各向异性主要表现在 ①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ √ 晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。 返回 > < 二 晶胞 二、晶胞 1.概念 晶体结构中 称为晶胞。 2.形状 晶胞的形状为 。 3.晶胞的选取 在保证 的前提下，依据晶胞 的原则进行选取。 基本的重复单元 平行六面体 对称性 尽量简洁 4.晶胞与晶体的关系 将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的 和 以及晶胞中包含的微粒的 、 和 ，就可以了解整个晶体的结构。 大小 形状 种类 数目 空间位置 5.晶胞中微粒数目的计算——切割法 (1)铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图 对铜的晶胞而言，每个顶点上的微粒应为 个晶胞共有，每个面心上的微粒应为 个晶胞共有，铜晶胞中含有的铜原子数为 。 8 2 4 (2)切割法计算微粒个数 若每个微粒为n个晶胞(或晶体结构)所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞(或晶体结构)。 长方体(正方体)晶胞中粒子数的计算 例　(1)某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为　　　。 1∶1 阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×=1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1，阴、阳离子的个数比为1∶1。 (2)某物质的晶胞中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心上的B原子没有画出)，晶胞中A、B、C的原子个数比为　　　 。 1∶3∶1 根据切割法，A位于顶点，个数为8×=1；B位于面心，个数为6× =3；C位于体心，个数为1，三种原子的个数比为1∶3∶1。 思维拓展 六方晶胞(a=b≠c，α=β=90°，γ=120°)中微粒数计算 1.正误判断 (1)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 (2)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 (3)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目 × √ × 应用体验 2.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。 则该化合物的化学式为 A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 √ 棱柱内硼原子数为6，镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶点，共有镁原子数为2×+12×=3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。 3.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图。 平均含有的原子数为钠　　个；锌　个；碘　　；金刚石　　个。 2 2 8 8 金属钠的1个晶胞含有的原子数为 8×+1=2，金属锌的1个晶胞含有 的原子数为8×+1=2，晶体碘的1 个晶胞含有的原子数为(8×+6×)×2=8，金刚石的1个晶胞含有的原子数为8×+6×+4=8。 4.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、 M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。 (1)该晶体的阳离子与阴离子个数之比为　　　。 3∶1 Xn+位于晶胞的棱上，其数目为12×=3；N3-位于晶胞的顶点，其数目为8×=1，故二者个数之比为3∶1。 (2)该晶体中Xn+的n=　　。 1 由晶体的化学式X3N知，X所带电荷数为1。 (3)X元素的原子序数是　　。 29 因为K、L、M三个电子层全充满，故Xn+有2、8、18结构，所以X的原子序数是29。 (4)晶体中每个N3-被　　个等距离的Xn+包围。 6 N3-位于晶胞顶点，故其被6个Xn+从上、下、左、右、前、后包围。 归纳总结 返回 课时对点练 题组一　晶体与非晶体 1.在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，会发现不同方向石蜡熔化的快慢不同，这是晶体的 A.自范性 B.均一性 C.晶胞“无隙并置”性 D.各向异性 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 2.Al65Cu20Co15是一种十边形准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体。区别晶体、准晶体及非晶体最可靠的科学方法是 A.X射线衍射实验 B.测定熔点 C.测定密度 D.观察外形 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 3.如图a、b是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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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。 对点训练 4.下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 √ 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。 对点训练 题组二　晶胞及相关计算 5.下列有关晶胞的说法正确的是 A.由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式 B.若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C.晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D.晶胞中不可能存在多个粒子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1个晶胞中一般都有多个粒子，D项错误。 对点训练 6.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 A.Mg2CNi3 B.MgCNi3 C.MgCNi2 D.MgC2Ni √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心， 所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶 点处，因此镁原子个数为8×=1，镍原子位于 面心处，因此镍原子个数为6×=3，故该晶体的化学式为MgCNi3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 7.某晶体结构如图所示(正三棱柱)，晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 该结构中含A原子个数为6×=，B原子个数为6×+3×=2，C原子个数为1，则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。 对点训练 8.(2024·济南月考)现有四种晶体，其晶体结构如图所示，其中化学式一定不属于AB(或BA)型的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ 对点训练 A项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为1，则化学式可 能为AB或BA； B项，晶胞中微粒A的个数为4×=，微粒B的个数为4×=，则化学 式可能为AB或BA； C项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为12×=3，则化 学式可能为AB3或B3A； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 D项，晶胞中微粒A的个数为8×+6×=4，微粒B的个数为1+12×=4， 则化学式可能为AB或BA。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 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(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面 粒子数与总粒子数之比为 A.7∶8 B.13∶14 C.1∶1 D.26∶27 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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。 综合强化 10.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞( )，晶胞的边长为a。假定金 属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则 钠原子的半径r为 A. B. C. D.2a √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面， 可得如图所示的结构 ，其中AB为晶胞的边长，BC为晶胞的 面对角线，AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知：BC=a， 结合AB2+BC2=AC2得：r=。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 11.(2023·大连质检)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 A.每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B.I的空间结构为四面体形 C.与K紧邻的O的个数为6 D.在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶点位置，O处于棱心位 置，则K处于体心位置 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 每个晶胞中，K位于顶点，个数为8×=1，O位于面 心，个数为6×=3，I位于体心，个数为1，故A错误； I中，中心原子价电子对数为4，且含有一对孤电子 对，所以为三角锥形结构，故B错误； 由晶胞结构可知，与K紧邻的O有12个，故C错误； 在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶点位置，个数为8×=1，O位于棱心位置，个数为12×=3，K的个数为1，应位于体心位置， 故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 12.石墨烯可转化为富勒烯(C60)，科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 C60和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同 素异形体，故A错误； 该晶胞中含有K的个数为12×=6，C60的个数为8 ×+1=2，故化学式为K3C60，故B、D错误； 以体心的C60为例，与其等距且距离最近的C60为顶点的8个C60，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 13.(2023·福建莆田一中高二期中)观察右列图形，判断下列说法不正确的是 A.第3周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示， 该元素是Mg B.铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶 点，其晶胞如图2所示，1个铝原子周围距离最 近且等距离的镁原子有8个 C.某气态团簇分子结构如图3所示，该气态团簇分 子的分子式为EF或FE D.图4所示是［Zn(NH3)6］2+的部分结构，其中 H—N—H键的键角比NH3的键角大，与NH3中N 原子的孤电子对在该配离子中转化为成键电子 对有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 该元素处于第3周期，而它的第三电 离能远远高于第二电离能，说明该元 素原子最外层有2个电子，故该元素 为Mg，A正确； 与侧面面心的Al原子等距离且最近的 Mg原子处于该面的4个顶点及面心位 置，而每个侧面为2个晶胞共有，故1 个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 某气态团簇分子结构如图3所示，团 簇分子中含有4个E、4个F原子，分子 式应为E4F4或F4E4，C错误； 图4所示是［Zn(NH3)6］2+的部分结构， NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥，排斥作用减弱，故NH3形成配合物后H—N—H键的键角变大，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 14.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是 A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+ 和8个 B.晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+ C.晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个 D.晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3∶1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ 综合强化 晶胞中含有K+的个数为8×+6×=4，的个数为 12×+1=4，A项错误； 晶体中每个K+周围有6个周围有6个K+， B项错误； 晶体中与每个K+距离最近且相等的K+的个数为= 12，C项错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 设晶体中0价氧与-2价氧的个数分别为x、y，则有x+y=2n(n为任意正整数)，2y=n，解得x∶y=3∶1，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 15.(2023·江苏无锡检测)回答下列问题。 (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是　　　。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 CuCl 由晶胞结构可知白球有8个位于顶点，6个位于面心，个数为8×+6× =4，灰球4个均在体内，则Cu和Cl的原子个数比为4∶4=1∶1，化学式为CuCl。 综合强化 (2)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有　个铜原子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16 晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则氧原子个数为4 +6×+8×=8，结合Cu2O的化学式可知铜原子个数为O的2倍，有16个。 综合强化 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为　　，该功能陶瓷的化学式为　　。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 BN 灰球有1个在体内、4个在棱上，个数为1+4×=2，白球1个在体内、8个在顶点，个数为1+8×=2，则该晶胞中B、N个数均为2，化学式为BN。 综合强化 (4)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如图所示，顶点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　　(填字母)。 A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A 该结构表示气态团簇分子，含有14个Ti和13个C，化学式为Ti14C13，故选A。 综合强化 16.(1)Co13O8中性团簇分子的结构如图1所示，该分子中每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有　个。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3 根据题图可知，小球表示O原子，大球表示钴原子，每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有3个。 综合强化 (2)一种含钒超导材料的晶胞结构(图2)及晶体结构俯视图(图3)如右。 该晶体中粒子个数比N(Cs)∶N(V)∶N(Sb)= 　　　 ；与V原子最近的V原子的个数是　。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1∶3∶5 4 根据均摊法，该晶胞中Cs个数为4×+4×=1，V个数为1+4×=3，Sb个数为4+2×+2×=5，则该晶体中Cs、V、Sb的个数比为1∶3∶5； 由晶体结构的俯视图可以看出，与V原子最近的V原子有4个。 返回 综合强化 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 第3章　 <<< $$ 第1节　认识晶体 ［核心素养发展目标］　1.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型（切割法），能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 一、晶体的特性 1.晶体与非晶体 （1）晶体：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。如金刚石、食盐、干冰等。 （2）非晶体：内部微粒无周期性重复排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。 2.晶体的特征 （1）自范性：晶体在适宜的条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。 （2）各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。 （3）对称性：晶体的外形具有一定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有对称轴，也有对称面。 （4）晶体具有固定的熔、沸点。 3.晶体的分类 （1）分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。 （2）晶体类型 晶体类型 构成微粒种类 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 金属原子 金属键 Cu 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 1.如图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 提示　不是晶体。晶体与非晶体的根本区别在于构成晶体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃结构的示意图可知，构成玻璃的粒子的排列是无序的，所以玻璃是非晶体。 2.能够通过外观区别晶体和非晶体吗？如何科学区分晶体和非晶体？ 提示　玻璃和塑料等非晶体也可以加工成具有规则几何外形的物体，因而不能通过物体的外观区别晶体和非晶体；区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验。 1.正误判断 （1）晶体有自范性但其微粒排列无序 （　　） （2）晶体具有各向同性，非晶体具有各向异性 （　　） （3）晶体有固定的熔点 （　　） （4）粉末状固体也可能是晶体 （　　） 答案　（1）×　（2）×　（3）√　（4）√ 2.下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是 （　　） A.晶体一般都有各向异性 B.水晶在不同方向上硬度不一定相同 C.有规则几何外形的固体不一定都是晶体 D.将液态的玻璃冷却可以得到晶体 答案　D 解析　A项，晶体的自范性决定了晶体具有各向异性，正确；B项，水晶为晶体，具有各向异性，各向异性决定了水晶在不同方向上硬度不一定相同，正确；C项，有些非晶体也可以加工成规则的几何外形，如玻璃，但玻璃是非晶体，正确；D项，玻璃不属于晶体，错误。 3.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.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 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　晶体在固态时不能自发形成新的晶体，故A错误；圆形容器中结出的冰是圆形的，不是自发形成的，故C错误；玻璃属于非晶体，不具有自范性，由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的，故D错误。 4.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的电导率是在与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在 （　　） ①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 答案　D 解析　晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。 二、晶胞 1.概念 晶体结构中基本的重复单元称为晶胞。 2.形状 晶胞的形状为平行六面体。 3.晶胞的选取 在保证对称性的前提下，依据晶胞尽量简洁的原则进行选取。 4.晶胞与晶体的关系 将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。 5.晶胞中微粒数目的计算——切割法 （1）铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图 对铜的晶胞而言，每个顶点上的微粒应为8个晶胞共有，每个面心上的微粒应为2个晶胞共有，铜晶胞中含有的铜原子数为4。 （2）切割法计算微粒个数 若每个微粒为n个晶胞（或晶体结构）所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞（或晶体结构）。 长方体（正方体）晶胞中粒子数的计算 例　（1）某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为　　　　。  答案　1∶1 解析　阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×=1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1，阴、阳离子的个数比为1∶1。 （2）某物质的晶胞中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面面心上的B原子没有画出），晶胞中A、B、C的原子个数比为　　　　。  答案　1∶3∶1 解析　根据切割法，A位于顶点，个数为8×=1；B位于面心，个数为6×=3；C位于体心，个数为1，三种原子的个数比为1∶3∶1。 六方晶胞（a=b≠c，α=β=90°，γ=120°）中微粒数计算 1.正误判断 （1）晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 （　　） （2）已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 （　　） （3）由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目 （　　） 答案　（1）×　（2）√　（3）× 2.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 （　　） A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 答案　B 解析　棱柱内硼原子数为6，镁原子位于上、下面心（2个）及12个顶点，共有镁原子数为2×+12×=3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。 3.下图依次是金属钠（Na）、金属锌（Zn）、碘（I2）、金刚石（C）晶胞的示意图。 平均含有的原子数为钠　　　　个；锌　　　个；碘　　　个；金刚石　　　　个。  答案　2　2　8　8 解析　金属钠的1个晶胞含有的原子数为8×+1=2，金属锌的1个晶胞含有的原子数为8×+1=2，晶体碘的1个晶胞含有的原子数为（8×+6×）×2=8，金刚石的1个晶胞含有的原子数为8×+6×+4=8。 4.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。 （1）该晶体的阳离子与阴离子个数之比为　　　　。  （2）该晶体中Xn+的n=　　　　。  （3）X元素的原子序数是　　　　。  （4）晶体中每个N3-被　　　　个等距离的Xn+包围。  答案　（1）3∶1　（2）1　（3）29　（4）6 解析　（1）Xn+位于晶胞的棱上，其数目为12×=3；N3-位于晶胞的顶点，其数目为8×=1，故二者个数之比为3∶1。（2）由晶体的化学式X3N知，X所带电荷数为1。（3）因为K、L、M三个电子层全充满，故Xn+有2、8、18结构，所以X的原子序数是29。（4）N3-位于晶胞顶点，故其被6个Xn+从上、下、左、右、前、后包围。 课时对点练　［分值：100分］ （选择题1~14题，每小题6分，共84分） 题组一　晶体与非晶体 1.在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，会发现不同方向石蜡熔化的快慢不同，这是晶体的 （　　） A.自范性 B.均一性 C.晶胞“无隙并置”性 D.各向异性 答案　D 2.Al65Cu20Co15是一种十边形准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体。区别晶体、准晶体及非晶体最可靠的科学方法是 （　　） A.X射线衍射实验 B.测定熔点 C.测定密度 D.观察外形 答案　A 3.如图a、b是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。 4.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。 题组二　晶胞及相关计算 5.下列有关晶胞的说法正确的是 （　　） A.由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式 B.若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C.晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D.晶胞中不可能存在多个粒子 答案　C 解析　1个晶胞中一般都有多个粒子，D项错误。 6.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 （　　） A.Mg2CNi3 B.MgCNi3 C.MgCNi2 D.MgC2Ni 答案　B 解析　根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心，所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶点处，因此镁原子个数为8×=1，镍原子位于面心处，因此镍原子个数为6×=3，故该晶体的化学式为MgCNi3。 7.某晶体结构如图所示（正三棱柱），晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 （　　） A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 答案　B 解析　该结构中含A原子个数为6×=，B原子个数为6×+3×=2，C原子个数为1，则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。 8.（2024·济南月考）现有四种晶体，其晶体结构如图所示，其中化学式一定不属于AB（或BA）型的是 （　　） 答案　C 解析　A项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为1，则化学式可能为AB或BA；B项，晶胞中微粒A的个数为4×=，微粒B的个数为4×=，则化学式可能为AB或BA；C项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为12×=3，则化学式可能为AB3或B3A；D项，晶胞中微粒A的个数为8×+6×=4，微粒B的个数为1+12×=4，则化学式可能为AB或BA。 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（如图所示），则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比为 （　　） 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.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞（），晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为 （　　） A. B. C. D.2a 答案　B 解析　如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面，可得如图所示的结构，其中AB为晶胞的边长，BC为晶胞的面对角线，AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知：BC=a，结合AB2+BC2=AC2得：r=。 11.（2023·大连质检）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 （　　） A.每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B.I的空间结构为四面体形 C.与K紧邻的O的个数为6 D.在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶点位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置 答案　D 解析　每个晶胞中，K位于顶点，个数为8×=1，O位于面心，个数为6×=3，I位于体心，个数为1，故A错误；I中，中心原子价电子对数为4，且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，故B错误；由晶胞结构可知，与K紧邻的O有12个，故C错误；在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶点位置，个数为8×=1，O位于棱心位置，个数为12×=3，K的个数为1，应位于体心位置，故D正确。 12.石墨烯可转化为富勒烯（C60），科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 （　　） A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 答案　C 解析　C60和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；该晶胞中含有K的个数为12×=6，C60的个数为8×+1=2，故化学式为K3C60，故B、D错误；以体心的C60为例，与其等距且距离最近的C60为顶点的8个C60，故C正确。 13.（2023·福建莆田一中高二期中）观察下列图形，判断下列说法不正确的是 （　　） A.第3周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示，该元素是Mg B.铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示，1个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个 C.某气态团簇分子结构如图3所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE D.图4所示是［Zn（NH3）6］2+的部分结构，其中H—N—H键的键角比NH3的键角大，与NH3中N原子的孤电子对在该配离子中转化为成键电子对有关 答案　C 解析　该元素处于第3周期，而它的第三电离能远远高于第二电离能，说明该元素原子最外层有2个电子，故该元素为Mg，A正确；与侧面面心的Al原子等距离且最近的Mg原子处于该面的4个顶点及面心位置，而每个侧面为2个晶胞共有，故1个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个，B正确；某气态团簇分子结构如图3所示，团簇分子中含有4个E、4个F原子，分子式应为E4F4或F4E4，C错误；图4所示是［Zn（NH3）6］2+的部分结构，NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥，排斥作用减弱，故NH3形成配合物后H—N—H键的键角变大，D正确。 14.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是 （　　） A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+和8个 B.晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+ C.晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个 D.晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3∶1 答案　D 解析　晶胞中含有K+的个数为8×+6×=4，的个数为12×+1=4，A项错误；晶体中每个K+周围有6个，每个周围有6个K+，B项错误；晶体中与每个K+距离最近且相等的K+的个数为=12，C项错误；设晶体中0价氧与-2价氧的个数分别为x、y，则有x+y=2n（n为任意正整数），2y=n，解得x∶y=3∶1，D项正确。 15.（10分）（2023·江苏无锡检测）回答下列问题。 （1）元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是　　　　　。  （2）Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有　　　　　个铜原子。  （3）利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　　，该功能陶瓷的化学式为　　　　　　　　。  （4）有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如图所示，顶点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　　　（填字母）。  A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3 答案　（1）CuCl　（2）16　（3）2　BN　（4）A 解析　（1）由晶胞结构可知白球有8个位于顶点，6个位于面心，个数为8×+6×=4，灰球4个均在体内，则Cu和Cl的原子个数比为4∶4=1∶1，化学式为CuCl。（2）晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则氧原子个数为4+6×+8×=8，结合Cu2O的化学式可知铜原子个数为O的2倍，有16个。（3）灰球有1个在体内、4个在棱上，个数为1+4×=2，白球1个在体内、8个在顶点，个数为1+8×=2，则该晶胞中B、N个数均为2，化学式为BN。（4）该结构表示气态团簇分子，含有14个Ti和13个C，化学式为Ti14C13，故选A。 16.（6分）（1）Co13O8中性团簇分子的结构如图1所示，该分子中每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有　　　　个。  （2）一种含钒超导材料的晶胞结构（图2）及晶体结构俯视图（图3）如下。 该晶体中粒子个数比N（Cs）∶N（V）∶N（Sb）=　　　　　；与V原子最近的V原子的个数是　　　　　。  答案　（1）3　（2）1∶3∶5　4 解析　（1）根据题图可知，小球表示O原子，大球表示钴原子，每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有3个。（2）根据均摊法，该晶胞中Cs个数为4×+4×=1，V个数为1+4×=3，Sb个数为4+2×+2×=5，则该晶体中Cs、V、Sb的个数比为1∶3∶5；由晶体结构的俯视图可以看出，与V原子最近的V原子有4个。 学科网（北京）股份有限公司 $$nullnullnull