第3章 第1节 认识晶体（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦“认识晶体”，系统梳理晶体的概念、特征（自范性、各向异性）及分类（离子、金属、共价、分子晶体），深入讲解晶胞定义、与晶体关系及“切割法”计算微粒数目，构建从宏观特性到微观结构的学习支架。 资料通过思考问题（如晶体与非晶体的区别）、高考真题改编例题及晶体结构图示，培养科学思维（模型认知、证据推理）和科学探究能力，如用X射线衍射实验区分晶体与非晶体，课中辅助教师授课，课后帮助学生巩固晶体分类与晶胞计算等核心内容。

第1节　认识晶体 [素养目标]　1.知道晶体的概念，了解晶体的重要特征及其分类。2.了解晶胞的概念，以及晶胞与晶体的关系，会用“切割法”确定晶胞中的微粒数目或微粒数目比和晶体的化学式。 知识点一　晶体的特性 一、晶体 1．晶体的含义 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。 2．晶体的特征及原因 (1)晶体的自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形，同时还表现出一定的对称性——晶体内部的微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列。 (2)晶体的各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。——晶体内部微粒在不同方向上排列的规律不同。 3．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 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 二、非晶体与准晶体 1．非晶体：内部微粒无周期性重复排列的固体物质。 2．准晶体：介于晶体和非晶体之间的固体，并具有与晶体相似的原子排列的有序性，但是不具备晶体中原子的周期性重复排列。 1．晶体和非晶体的本质区别是什么？如何用科学的方法区分晶体和非晶体？ 提示：晶体与非晶体的本质区别是微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列；区分晶体与非晶体的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。 2．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中能否慢慢变为完美的立方体块？ 提示：能。晶体的形成具有自范性，NaCl从溶液中析出，可形成完美的立方体块状NaCl晶体。 3．现有①NaCl固体　②金刚石　③固体铜　④干冰 ⑤玻璃　⑥石蜡六种物质。 (1)属于晶体的是______________________________________________(填序号，下同)。 (2)属于非晶体的是______________________________________________。 (3)属于离子晶体的是________________________________________。 (4)属于共价晶体的是___________________________________________________。 (5)属于分子晶体的是________________________________________________。 (6)属于金属晶体的是_______________________________________________。 提示：(1)①②③④　(2)⑤⑥　(3)①　(4)②　(5)④　(6)③ 晶体与非晶体的比较 比较 晶体 非晶体 结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子 无序排列 性质特征 自范性 有 无 各向异性 有 无 熔点 固定 不固定 二者区 别方法 间接方法：测定其是 否有固定的熔点 科学方法：对固体进行 X射线衍射实验 关于晶体与非晶体的认识误区 (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，但不是晶体。 (3)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。　 1．(2024·泰安一中高二检测)下列叙述正确的是(　　) A．具有规则几何外形的固体一定是晶体 B．具有特定对称性的固体一定是晶体 C．具有各向异性的固体一定是晶体 D．依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体 解析　有些人工加工而成的非晶体也具有规则几何外形和高度对称性，A、B错误；具有各向异性的固体一定是晶体，C正确；晶体可分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体，依据的是构成晶体的微粒的种类和微粒间相互作用的不同，D错误。 答案　C 2．(2024·山东实验中学高二模拟)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是晶体　　　　　 B．a是非晶体 C．b是晶体 D．a、b都是非晶体 解析　晶体有固定的熔点，由图a分析知，中间有一段温度不变，但一直在吸收能量，此时所对应的温度即为此晶体的熔点；b曲线温度一直在升高，表示b物质没有固定的熔点，为非晶体。 答案　A 3．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 解析　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，破损的晶体不能自动变成规则的多面体，A项错误；缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中溶解析出，变为完美的立方体晶体，体现了晶体的自范性，B项正确；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；玻璃是非晶体，D项错误。 答案　B 4．(2025·浙江宁波模拟)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(　　) A．对光有各向异性 B．熔点与晶体SiO2相同 C．与晶体SiO2互为同分异构体 D．可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2 解析　纳米SiO2为非晶态，不是晶体，没有对光的各向异性，A错误；纳米SiO2不是晶体，没有固定熔、沸点，B错误；分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，但晶体SiO2中没有分子，C错误；纳米SiO2不是晶体，晶体SiO2是晶体，可用X射线衍射实验区分二者，D正确。 答案　D 知识点二　晶体结构的基本重复单元——晶胞 1．晶胞的定义 (1)定义：晶体中的微粒呈现可重复的周期性排列，其中基本的重复单元称为晶胞，晶胞的形状为平行六面体。 (2)金属铜和金属镁晶体及其中截取出的晶胞： 金属 金属铜及其晶胞 金属镁及其晶胞 图示 结构特点 8个顶点各有1个粒子，6个面的面心各有1个粒子 8个顶点各有1个粒子，晶胞内部有1个粒子 2.晶体与晶胞的关系 (1)晶胞选取的“两个”原则：一是保证对称性；二是尽量简洁。 (2)二者之间的关系： 晶胞构成晶体：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。 (3)根据晶胞了解晶体结构的依据： ①晶胞的大小； ②晶胞的形状； ③晶胞中包含微粒的种类、数目和空间位置。 3．晶胞中微粒数的求法——“切割法” (1)理论依据：晶胞中的微粒被上、下、前、后、左、右并置着的其他晶胞共有，顶点和面心上的微粒并不为一个晶胞所独占。 (2)求算方法：某晶胞中的微粒，如果被n个晶胞所共有，则微粒的属于该晶胞。 (3)示例——铜晶胞微粒数的计算 例如金属铜的一个晶胞的微粒数为8×＋6×＝4。 1．科学把C60和K掺杂在一起制造出的物质具有超导性能，其晶胞结构如图所示。 该物质中K和C60的个数之比为多少？如何计算的？ 提示：3∶1。根据切割法可知，该晶胞中K的个数为2×6×＝6，C60的个数为1＋8×＝2，所以该物质中K和C60的个数之比为6∶2＝3∶1。 2.硼和镁可形成超导化合物。如图是该化合物的晶体结构单元。回答下列问题： (1)根据晶体结构单元填空： ①在正六棱柱顶点上的镁原子被________个正六棱柱所共有； ②在上、下面上的镁原子被________个正六棱柱所共有； ③侧棱上的硼原子被________个正六棱柱所共有。 (2)根据切割法进行计算(写出对应的计算过程)： ①晶胞中Mg原子个数为_________________________________________________； ②B原子的个数为___________________________________________________。 (3)根据以上分析可知，晶体中Mg原子和B原子的个数比为________，化学式为________。 提示：(1)①6　②2　③3 (2)①2×＋2×6×＝3　②6×＝2 (3)3∶2　Mg3B2 晶胞中微粒数目及晶体化学式的确定 1．晶体的化学式的含义 晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。 2．切割法确定晶胞中微粒的个数 如晶胞中某个微粒为n个晶胞所共用，则该微粒有属于这个晶胞。 (1)四方晶胞中不同位置的微粒对晶胞的贡献 (2)六方晶胞中不同位置微粒对晶胞的贡献 1．已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　) A．XYZ　　　　　　　　 B．X2Y4Z C．XY4Z D．X4Y2Z 解析　该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X微粒数为8×＝1；Y位于该晶胞内，共有4个，因此该晶胞中拥有的Y微粒数为4；Z位于晶胞的体心，故该晶体的化学式为XY4Z。 答案　C 2．(2025·福建泉州联考)晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可作为晶胞的是(　　) 解析　根据题意，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。不管是前后、左右还是上下平移，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，二者不是同一种原子，因此该结构不能作为晶胞，A错误；不管是前后、上下还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确；上下平移时，位于上、下面面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误；该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误。 答案　B 3.某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体中心，试分析： 晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着________个Y，该晶体的化学式为________。 解析　立方晶胞中的微粒，根据其在晶胞中的位置分为四种：①体心的微粒完全属于该晶胞；②面心上的微粒有属于该晶胞；③棱上的微粒有属于该晶胞；④顶点上的微粒有属于该晶胞。本题中X位于顶点，则属于该晶胞的X个数为4×＝；Y位于体心，完全属于该晶胞，个数为1，因此该晶体的化学式为XY2(或Y2X)。 答案　4　8　XY2(或Y2X) 4．按要求完成下列问题： (1)(2024·浙江6月卷节选)某化合物的晶胞如图所示，Cl－的配位数(紧邻的阳离子数)为________；写出该化合物的化学式：________。 (2)(2024·江苏卷节选)铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上，O原子未画出)，其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)＝___________________________________。 (3)(2024·山东卷节选)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为________。 (4)(2024·广东卷节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝______，其立方晶胞的体积为______ nm3。 (5)(2024·贵州卷节选)①NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有________个。 ②若“焙烧”温度为700 ℃，n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)＝9∶8时，生成纯相Na1－xFeO2，则x＝________，其可能的结构示意图为________(填“乙”或“丙”)。 解析　(1)由晶胞结构知，Cl位于8个顶点，O位于体心，K位于面心，1个晶胞中含Cl：8×＝1个、含O：1个、含K：6×＝3个，该化合物的化学式为K3ClO；由图可知，Cl－的配位数为＝12；该化合物可看成KCl·K2O。 (2)由铁酸铋晶胞结构示意图可知，晶胞中体内有4个Fe原子，面上有8个Fe原子，根据均摊法可知，Fe原子的数目为4×1＋8×＝8；Bi原子全部在晶胞的面上，共有8×＝4，因此，其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)＝2∶1。 (3)由均摊法得，晶胞中Mn的数目为1＋8×＝2，O的数目为2＋4×＝4，即该氧化物的化学式为MnO2。 (4)合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝2∶1∶1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间(或最近的Ni之间)的距离，为2a nm，故晶胞的体积为8a3 nm3。 (5)①由NaFeO2的晶胞图如甲可知，每个晶胞中含有Fe：4×＋2＝3，Na：8×＋2＝3，O：8×＋4＝6，即每个晶胞中NaFeO2的单元数有3个；②若“焙烧”温度为700 ℃，n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)＝9∶8时，＝＝，生成纯相Na1－xFeO2，则＝，解得x＝0.25；丙图中Na：1＋6×＝1.75，Fe：2＋4×＝3，≠，乙图中Na：2＋2×＝2.25，Fe：2＋4×＝3，＝，则其可能的结构示意图为乙。 答案　(1)12　K3ClO　(2)2∶1　(3)MnO2 (4)2∶1∶1　8a3　(5)① 3　② 0.25　乙 确定晶体化学式的方法 观察微粒种类→确定微粒在晶胞中的位置→用切割法求各微粒的数目→求各微粒的最简个数比→确定化学式。　 1．区分晶体和非晶体最科学的方法是(　　) A．测定熔、沸点的高低 B．对固体进行X射线衍射 C．看是否有规则的几何外形 D．比较硬度 解析　晶体与非晶体最本质的区别是粒子在微观空间是否呈周期性有序排列，通过X射线衍射实验可以从微观结构区分晶体与非晶体该方法最科学。故选B。 答案　B 2．下列有关晶胞的叙述，其中不正确的是(　　) A．晶胞的结构反映晶体的结构 B．相同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 解析　构成晶体的基本重复单元称为晶胞，晶胞的结构反映晶体的结构，A正确；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同，B正确；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C错误；已知晶胞的组成，利用切割法即可推知晶体的组成，D正确。 答案　C 3．下列关于晶体的说法中不正确的是(　　) ①晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，非晶体中粒子排列相对无序，无自范性 ②晶胞是晶体中最小的“平行六面体” ③晶体内部的微粒按一定规律呈周期性排列 ④晶胞是晶体结构的基本单元 ⑤晶体尽可能采取紧密堆积的方式，使其更稳定 A．①②　　　　　　　 B．②③ C．③④⑤ D．② 解析　晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，非晶体中粒子排列相对无序，无自范性，故①正确；晶胞是晶体结构的基本单元，一般为“平行六面体”，但不一定都是，故②不正确；晶体内部的微粒按一定规律呈周期性排列，故③正确；晶胞是晶体结构的基本单元，故④正确；晶体尽量采取紧密堆积的方式，使其更稳定，故⑤正确；故选D。 答案　D 4．一种Al­Fe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式可表示为(　　) A．Fe2Al B．FeAl C．Fe3Al2 D．Fe2Al3 解析　立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其；体心还有一个铁原子，故该晶胞中含有的铁原子数为8×＋6×＋12×＋1＝8；铝原子都在晶胞内部，共4个。所以铁、铝原子个数比为2∶1，化学式可表示为Fe2Al。 答案　A 5．(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)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________。 (3)某晶体结构模型如图所示。在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________、________。 (4)如下图三棱形结构单元： A∶B∶C＝________。 解析　(1)晶胞中灰球代表的微粒有4个，白球代表的微粒有6×＋8×＝4个，所以该氯化物的化学式为CuCl。 (2)每个晶胞中含有白球表示的原子个数为8×＋1＝2，灰球表示的原子个数为1＋4×＝2，所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个；N的电负性大于B，所以该陶瓷的化学式为BN。 (3)Ti原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的O原子分别位于6个面的面心，所以周围距离最近的O原子数目为6；Co原子位于晶胞的顶点，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周围距离最近的O原子数目为12。 (4)A：4×＝，B：3×＋6×＝2，C：1×1＝1 答案　(1)CuCl　(2)2　BN　(3)6　12 (4)1∶6∶3 学科网（北京）股份有限公司 $