第一节 物质的聚集状态与晶体的常识（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体的判断 题型03 晶胞结构的理解与晶体结构的测定 题型04 晶胞化学式的确定 题型05 晶胞密度的计算 题型06 晶胞中粒子间距的计算 题型01 物质的聚集状态 基本规律 1．物质的聚集状态：物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。　 2．现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如等电子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 3.物质三态间的相互转化 【典例1】下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是 A．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序 B．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性 C．等离子体的基本构成微粒的排列是带电的阴离子和电子及不带电的分子或原子 D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，纳米颗粒微粒的排列是长程有序 【变式1-1】下列关于聚集状态的描述中，错误的是 A．物质只有气、液、固三种聚集状态 B．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景 C．液晶用于各种显示仪器上 D．液态物质微粒间的距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性 【变式1-2】电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是 A．等离子体由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性 B．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 C．液晶是物质的一种聚集状态 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 【变式1-3】液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列关于液晶的说法中，正确的是 A．液晶是一种液态的晶体 B．所有物质在一定条件下都能成为液晶 C．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 D．移去电场后，液晶分子相互平行排列 题型02 晶体与非晶体的判断 基本规律 1．晶体的概念 具有规则的几何外形的固体，叫晶体。不具有规则的几何外形的固体，叫非晶体(又称玻璃体)。 2．晶体的特性 (1)自范性：晶体能自发地呈现规则的多面体外形。 (2)各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质（强度、导热性、光学性质）。 (3)有固定的熔点。 3．晶体与非晶体的本质差异 固体 自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有 原子排列相对无序 4．晶体与非晶体的区分方法 区分方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 可靠方法 对固体进行X射线衍射实验 5．获得晶体的途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 【典例2】下晶体与非晶体的本质区别是 A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形 B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序 C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点 D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小 【变式2-1】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 【变式2-2】固体有晶体和非晶体之分(实际上还有介于两者之间的晶体)，下列对晶体SiO2和非晶体SiO2相关叙述中不正确的是 A．相同质量的晶体SiO2转变为非晶体SiO2属于熵增过程 B．晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2没有自范性 C．晶体SiO2不具有物理性质各向异性的特点 D．图中 a 表示的是晶态SiO2的衍射图谱 【变式2-3】固体分为晶体和非晶体，下列关于晶体的叙述正确的是 A．块状固体一定是晶体，粉末状固体一定是非晶体 B．破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性 C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰 D．不能通过熔融态物质凝固的方式得到晶体 题型03 晶胞结构的理解与晶体结构的测定 基本规律： 1．晶胞 (1)概念：描述晶体结构的基本单元。晶胞是晶体的最小的结构重复单元。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 ③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。 (3)实例——铜晶胞 顶点：8×＝1　面心：6×＝3 因此，金属铜的一个晶胞的原子数为4个。 2．晶体结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。 (2)晶体结构的测定原理 在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 注意：X射线衍射实验是研究晶体结构最可靠的科学方法。 （3）X射线衍射图谱的应用：经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。 ①X射线衍射图通过计算获得 ②根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角，得出分子的空间结构。 【典例3】下列有关晶体的说法错误的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 B．有光泽的晶体一定是金属晶体 C．可通过X射线衍射区分晶体、准晶体和非晶体 D．相同化学成分的固体可能是晶体，也可能是非晶体 【变式3-1】下列有关晶胞的叙述，不正确的是 A．晶体中的晶胞不一定都是平行六面体 B．晶胞是晶体中基本的结构重复单元 C．已知晶胞的结构，可推知晶体的结构 D．使用“切割法”计算晶胞的微粒数，处于顶点、棱、面、体心对晶胞的贡献分别为、、、1 【变式3-2】下列关于晶体和晶胞的叙述中，正确的是 A．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 B．晶胞是晶体中最小的平行六面体 C．晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的儿何外形 D．由晶体X射线衍射图经过计算可以获得晶胞的形状、大小以及微粒在晶胞里的位置 【变式3-3】 下列说法中不正确的是 A．晶体的X射线衍射实验中，单一波长的X射线通过晶体，记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰 B．分析X射线衍射图可获得晶胞形状和大小、原子在晶胞里的数目和位置等信息 C．根据原子坐标可以计算原子间的距离 D．通过晶体X射线衍射图不能获得键长、键角等有关化学键的信息 题型04 晶体化学式的确定 【解题必备】 1.晶体中微粒的排列具有周期性，晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数，从而确定晶体的化学式。 2.“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是（1/n）。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最为常见。 （1）立方晶胞：每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有(1/8)属于该晶胞；每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有(1/4)属于该晶胞；每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有(1/2)属于该晶胞；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 （2）六方晶胞：每个顶点上的粒子被6个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 （3）三棱晶胞：每个顶点上的粒子被12个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 【易错提醒】解题过程中容易把团簇分子和纳米粒子当做晶胞处理，从而解错试题。团簇分子和纳米粒子的化学式包含团簇分子和纳米粒子中的所有原子，而不是原子个数的最简整数比。 【典例4】（25-26高二上·江苏宿迁·月考）某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 【变式4-1】（24-25高二下·江苏常州·期末）下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．Fe元素位于周期表的第VIB族 B．绿矾中核外有6个未成对电子 C．赤血盐是含有配位键的离子化合物 D．若黄血盐受热分解产物之一的晶胞结构如图所示，则其化学式为 【变式4-2】（24-25高二下·江苏苏州·期中）锰的某种氧化物的晶胞如下图所示，而是晶型转变的诱导剂。下列说法正确的是 A．锰位于元素周期表第4周期ⅤB族 B．该氧化物化学式为 C．当晶体有原子脱出时，出现空位，元素的化合价升高 D．为正四面体构型，且存在配位键 【变式4-3】（24-25高一下·江苏无锡·期末）镍的某种氧化物是一种半导体，具有如图所示的NaCl型结构，下列说法不正确的是 A．Ni属于过渡金属元素 B．与Ni2+距离最近且相等的O2-有6个 C．Ni的基态原子价层电子共有10种空间运动状态 D．若该晶胞中氧原子有25%被氮原子替代，则该晶体的化学式为Ni4O3N 题型05 晶胞密度的计算 【解题必备】三种常见晶胞晶体密度的计算 说明：计算中常出现的问题：①NA个晶胞质量和摩尔质量关系； ②金属原子半径和立方体边长关系；③NA个晶胞体积忘记乘以NA ；④单位关系换算1 nm= 1000 pm=10-9m. 【典例5】（24-25高二上·江苏无锡·期中）氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中相邻两个最近的N原子的距离为。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．氮化钼的化学式为 B．每个原子周围与其距离最近的N原子有12个 C．晶体的密度 D．若N换为P，则晶胞棱长将改变 【变式5-1】（24-25高二下·江苏苏州·月考）2017年中外科学家团队共同合成了T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立体晶体结构，如图所示(图中的表示碳形成的正四面体结构)。已知T-碳晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．每个T-碳晶胞中含32个碳原子 B．T-碳中C-C的最小夹角约为109°28′ C．T-碳属于共价晶体 D．T-碳的密度为g·cm-3 【变式5-2】（24-25高二上·江苏南通·月考）在如图所示的晶胞中，结构基元为，则Z＝1，M＝133×2＋238＋35.5×6，下列关于材料中晶胞的说法正确的是 A．绿色小球代表，粉色小球代表 B．结合晶胞和化学式推测该晶体中存在结构 C．若该晶胞的晶胞参数分别为a＝b＝750.4pm，c＝605.4pm，α＝β＝90°，γ＝120°，则该晶体的密度为 D．真实情况下该化合物不存在其他的晶胞内部结构 【变式5-3】（24-25高二下·江苏南通·月考）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是    A．图1晶体密度为g∙cm-3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为 D．取代产生的空位有利于传导 题型06 晶胞中粒子间距的计算 微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【典例6】（24-25高二下·江苏常州·期中）锂硒电池是一种能量密度很高的新型可充电电池，其正极材料的晶胞结构如图。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是 A．Se位于元素周期表中的p区 B．基态最外层电子的电子云轮廓图为哑铃型 C．每个周围距离相等且最近的有4个 D．与之间最近的距离为pm 【变式6-1】（23-24高二上·江苏无锡·月考）砷化硼的晶胞结构如图所示，晶胞的边长为apm，下列说法中正确的是 A．砷化硼的化学式为B2As B．砷化硼晶胞中，As的配位数是4 C．砷化硼晶胞中，B原子之间的最短距离为 D．与B原子最近且距离相等的B原子有6个 【变式6-2】（23-24高二下·江苏锡东·期中）晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是    A．阴、阳离子个数比为 B．晶体中距离最近的的数目为12 C．若晶胞边长均为，则和之间的最短距离为 D．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中 【变式6-3】（22-23高二上·江苏南京·期中）ZnS是一种重要的光导体材料。如图是ZnS的某种晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，原子旁标注的数字是该原子位于z轴上的高度(部分相同位置的原子未标注)。下列说法正确的是 A．S2-周围等距且最近的S2-有6个 B．基态Zn原子核外电子的空间运动状态有30种 C．Zn2+与S2-的最短距离为 D．在第三周期中，比S元素第一电离能大的元素只有两种 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体的判断 题型03 晶胞结构的理解与晶体结构的测定 题型04 晶胞化学式的确定 题型05 晶胞密度的计算 题型06 晶胞中粒子间距的计算 题型01 物质的聚集状态 基本规律 1．物质的聚集状态：物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。　 2．现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如等电子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 3.物质三态间的相互转化 【典例1】下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是 A．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序 B．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性 C．等离子体的基本构成微粒的排列是带电的阴离子和电子及不带电的分子或原子 D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，纳米颗粒微粒的排列是长程有序 【答案】C 【解析】A．构成非晶体的微粒，在非晶体中的排列，遵循长程无序和短程有序的规则，A正确；B．液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性，B正确；C．等离子体是呈准电中性的，其基本构成微粒可以是带电的粒子也可以是中性粒子，C错误；D．纳米颗粒是长程有序的晶状结构，界面是长程有序和短程无序的结构，D正确；答案选C。 【变式1-1】下列关于聚集状态的描述中，错误的是 A．物质只有气、液、固三种聚集状态 B．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景 C．液晶用于各种显示仪器上 D．液态物质微粒间的距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性 【答案】A 【解析】A．物质的聚集状态，除了气、液、固三态外，还有非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等聚集状态，故A错误；B．等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景，故B正确；C．液晶可用于制造显示器，故C正确；D．液态物质微粒间的距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性，故D正确；故选A。 【变式1-2】电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是 A．等离子体由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性 B．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 C．液晶是物质的一种聚集状态 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 【答案】B 【解析】A．等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体具有很好的导电性，也具有很高的温度和流动性，应用比较广泛，故A正确；B．等离子体中也有中性粒子，在通过电场时方向不会发生改变，故B错误；C．气态、液态、固态是物质的三种基本聚集状态，物质的聚集状态还有液晶、等离子体等，故C正确；D．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既有液体的流动性、黏度、性变形，又具有晶体的某些物理性质，如导电性，光学性质等，表现出类似晶体的各向异性，故D正确。综上所述，答案为B。 【变式1-3】液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列关于液晶的说法中，正确的是 A．液晶是一种液态的晶体 B．所有物质在一定条件下都能成为液晶 C．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 D．移去电场后，液晶分子相互平行排列 【答案】C 【解析】A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如表现出类似晶体的各向异性等，不是液态晶体，A错误；B．液晶是在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的特殊物质，并不是所有物质都能成为液晶，B错误；C．施加电场时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，C正确；D．施加电场时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，D错误；故选C。 题型02 晶体与非晶体的判断 基本规律 1．晶体的概念 具有规则的几何外形的固体，叫晶体。不具有规则的几何外形的固体，叫非晶体(又称玻璃体)。 2．晶体的特性 (1)自范性：晶体能自发地呈现规则的多面体外形。 (2)各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质（强度、导热性、光学性质）。 (3)有固定的熔点。 3．晶体与非晶体的本质差异 固体 自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有 原子排列相对无序 4．晶体与非晶体的区分方法 区分方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 可靠方法 对固体进行X射线衍射实验 5．获得晶体的途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 【典例2】下晶体与非晶体的本质区别是 A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形 B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序 C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点 D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小 【答案】B 【解析】A．晶体有单晶体和多晶体，多晶体没有规则的几何外形，且非晶体可能有规则的几何外形，比如钻石形状的玻璃制品，A错误；B．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，B正确；C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，但这不是二者的本质区别，C错误；D．某些合金为非晶体，但具有很大的硬度，故D错误；故答案为B。 【变式2-1】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. 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. 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. 玻璃不是晶体，故C错误；D. 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；综上所述，答案为B。 【变式2-2】固体有晶体和非晶体之分(实际上还有介于两者之间的晶体)，下列对晶体SiO2和非晶体SiO2相关叙述中不正确的是 A．相同质量的晶体SiO2转变为非晶体SiO2属于熵增过程 B．晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2没有自范性 C．晶体SiO2不具有物理性质各向异性的特点 D．图中 a 表示的是晶态SiO2的衍射图谱 【答案】C 【解析】A．从图中可知，晶体SiO2原子排列有序，非晶体SiO2原子排列无序，从晶体二氧化硅到非晶体二氧化硅是熵增过程，A正确；B．晶体SiO2中原子规则排列故晶体二氧化硅具有自范性，非晶体SiO2中原子排列无序故非晶体二氧化硅不具有自范性，B正确；C．晶体SiO2具有物理性质各向异性的特点，C错误；D．晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰，故a表示的是晶态SiO2的衍射图谱，D正确；故答案选C。 【变式2-3】固体分为晶体和非晶体，下列关于晶体的叙述正确的是 A．块状固体一定是晶体，粉末状固体一定是非晶体 B．破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性 C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰 D．不能通过熔融态物质凝固的方式得到晶体 【答案】B 【解析】A．晶体和非晶体的本质区别是组成晶体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列，不管固体的颗粒大小，只要有组成粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列就属于晶体，A错误；B．晶体的自范性是指，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，B正确；C．晶体和非晶体的本质区别在其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，C错误；D．得到晶体一般有三条途径：①熔融态物质凝固；②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出；，D错误；综上所述答案为B。 题型03 晶胞结构的理解与晶体结构的测定 基本规律： 1．晶胞 (1)概念：描述晶体结构的基本单元。晶胞是晶体的最小的结构重复单元。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 ③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。 (3)实例——铜晶胞 顶点：8×＝1　面心：6×＝3 因此，金属铜的一个晶胞的原子数为4个。 2．晶体结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。 (2)晶体结构的测定原理 在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 注意：X射线衍射实验是研究晶体结构最可靠的科学方法。 （3）X射线衍射图谱的应用：经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。 ①X射线衍射图通过计算获得 ②根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角，得出分子的空间结构。 【典例3】下列有关晶体的说法错误的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 B．有光泽的晶体一定是金属晶体 C．可通过X射线衍射区分晶体、准晶体和非晶体 D．相同化学成分的固体可能是晶体，也可能是非晶体 【答案】B 【解析】A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元，故A正确；B．有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体硅，故B错误；C．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，可通过X-射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体，故C正确；D．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同形式出现，例如天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)就是非晶体，故D正确；故选B。 【变式3-1】下列有关晶胞的叙述，不正确的是 A．晶体中的晶胞不一定都是平行六面体 B．晶胞是晶体中基本的结构重复单元 C．已知晶胞的结构，可推知晶体的结构 D．使用“切割法”计算晶胞的微粒数，处于顶点、棱、面、体心对晶胞的贡献分别为、、、1 【答案】D 【解析】A．晶体中的晶胞不一定都是平行六面体，也可能是六方晶胞，A正确； B．晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位，晶胞并置起来，则得到晶体，故晶胞是晶体中基本的结构重复单元，B正确；C．晶胞并置起来，则得到晶体，已知晶胞的结构，可推知晶体的结构，C正确；D．在六方晶胞中，处于顶点的粒子对晶胞的贡献为，D错误；故选D。 【变式3-2】下列关于晶体和晶胞的叙述中，正确的是 A．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 B．晶胞是晶体中最小的平行六面体 C．晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的儿何外形 D．由晶体X射线衍射图经过计算可以获得晶胞的形状、大小以及微粒在晶胞里的位置 【答案】D 【解析】A．不同晶体的构成微粒不同，微粒的半径不同，所以晶胞的大小不同，晶胞的形状可能相同，也可能不同，A错误；B．晶胞是从晶体上取出的一个具有代表性的基本单元，不一定是平行六面体，B错误；C．晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，非晶体也可以有规则几何外形，如玻璃，C错误；D．X射线衍射图经过计算可以获得晶胞的形状、大小，分子或原子在微观空间有序列排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目、位置等，D正确；故选D。 【变式3-3】 下列说法中不正确的是 A．晶体的X射线衍射实验中，单一波长的X射线通过晶体，记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰 B．分析X射线衍射图可获得晶胞形状和大小、原子在晶胞里的数目和位置等信息 C．根据原子坐标可以计算原子间的距离 D．通过晶体X射线衍射图不能获得键长、键角等有关化学键的信息 【答案】D 【解析】A对，单一波长的X射线通过晶体，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。B对，分析X射线衍射图可获得晶胞形状和大小、分子或原子在三维空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等信息。C对，通过X射线衍射实验，测定晶胞中各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间的距离。D错，根据X射线衍射图可以判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而得出分子的空间结构。故选D答案 题型04 晶体化学式的确定 【解题必备】 1.晶体中微粒的排列具有周期性，晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数，从而确定晶体的化学式。 2.“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是（1/n）。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最为常见。 （1）立方晶胞：每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有(1/8)属于该晶胞；每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有(1/4)属于该晶胞；每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有(1/2)属于该晶胞；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 （2）六方晶胞：每个顶点上的粒子被6个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 （3）三棱晶胞：每个顶点上的粒子被12个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。 【易错提醒】解题过程中容易把团簇分子和纳米粒子当做晶胞处理，从而解错试题。团簇分子和纳米粒子的化学式包含团簇分子和纳米粒子中的所有原子，而不是原子个数的最简整数比。 【典例4】（25-26高二上·江苏宿迁·月考）某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 【答案】B 【解析】A．由磷青铜晶胞结构图可知，通过均摊法计算晶胞中原子个数：Sn位于顶点，个数为=1，Cu位于面心，个数为=3，，P位于体心,，个数为1，故磷青铜化学式为Cu3SnP，A正确；B．Cu原子位于面心，P位于体心，每个面心上Cu原子被2个晶胞共用，其最近的P原子为所在2个晶胞的体心P原子，共2个，B错误；C．由图可知，距离Sn原子最近的Cu原子有12个，C正确；D．以顶点Sn原子研究，与之最近的P原子处于晶胞体心共有8个，这8个P原子形成正方体，D正确；故答案选B。 【变式4-1】（24-25高二下·江苏常州·期末）下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．Fe元素位于周期表的第VIB族 B．绿矾中核外有6个未成对电子 C．赤血盐是含有配位键的离子化合物 D．若黄血盐受热分解产物之一的晶胞结构如图所示，则其化学式为 【答案】C 【解析】A．Fe是26号元素位于周期表的第Ⅷ族，A错误；B．绿矾中价电子排布为3d6，核外有4个未成对电子，B错误；C．赤血盐中铁与氰根之间存在配位键，内外界之间存在离子键，赤血盐是含有配位键的离子化合物，C正确；D．根据均摊法可知晶胞中存在个Fe，个C，则其化学式为FeC2，D错误；故选C； 【变式4-2】（24-25高二下·江苏苏州·期中）锰的某种氧化物的晶胞如下图所示，而是晶型转变的诱导剂。下列说法正确的是 A．锰位于元素周期表第4周期ⅤB族 B．该氧化物化学式为 C．当晶体有原子脱出时，出现空位，元素的化合价升高 D．为正四面体构型，且存在配位键 【答案】D 【解析】A．已知Mn是25号元素，价电子排布式为：3d54s2，故锰位于元素周期表第4周期ⅦB族，A错误；B．由题干晶胞可知，一个晶胞中含有Mn的个数为：=2，O的个数为：=4，则该氧化物化学式为，B错误；C．已知化合物中O显负价，故当晶体有原子脱出时，出现空位，元素的化合价降低，C错误；D．已知B是5号元素，其核外只有3个电子，中B周围的价层电子对数为：4+=4，空间构型为正四面体构型，且存在B-F之间的配位键，D正确；故答案为：D。 【变式4-3】（24-25高一下·江苏无锡·期末）镍的某种氧化物是一种半导体，具有如图所示的NaCl型结构，下列说法不正确的是 A．Ni属于过渡金属元素 B．与Ni2+距离最近且相等的O2-有6个 C．Ni的基态原子价层电子共有10种空间运动状态 D．若该晶胞中氧原子有25%被氮原子替代，则该晶体的化学式为Ni4O3N 【答案】C 【解析】A．Ni原子序数28，位于元素周期表第Ⅷ族，属于过渡金属元素，故A正确；B．以体心Ni2+为中心，距离最近且相等的O2-位于6个面的面心，共计6个，故B正确；C．Ni原子序数为28，价层电子排布式为：，这6个原子轨道都填充了电子，所以Ni的基态原子价层电子共有6种空间运动状态，故C错误；D．由晶胞结构可知，晶胞中Ni2+有4个，O2-有4个，若该晶胞中氧原子有25%被氮原子替代，可理解成有1个氧原子被氮原子替代，则该晶体的化学式为Ni4O3N，故D正确；故选C。 题型05 晶胞密度的计算 【解题必备】三种常见晶胞晶体密度的计算 说明：计算中常出现的问题：①NA个晶胞质量和摩尔质量关系； ②金属原子半径和立方体边长关系；③NA个晶胞体积忘记乘以NA ；④单位关系换算1 nm= 1000 pm=10-9m. 【典例5】（24-25高二上·江苏无锡·期中）氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中相邻两个最近的N原子的距离为。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．氮化钼的化学式为 B．每个原子周围与其距离最近的N原子有12个 C．晶体的密度 D．若N换为P，则晶胞棱长将改变 【答案】D 【解析】A．氮化钼晶胞中含有4个原子和2个N原子，氮化钼的化学式为，故A错误；B．由晶胞结构可知，N的配位数为6，则的配位数为3，每个原子周围与其距离最近的N原子有3个，故B错误；C．该晶胞的质量为，晶胞的体积为，则晶胞的密度为，故C错误；D．N与P半径不同，替换后晶胞棱长将改变，故D正确；故答案选D。 【变式5-1】（24-25高二下·江苏苏州·月考）2017年中外科学家团队共同合成了T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立体晶体结构，如图所示(图中的表示碳形成的正四面体结构)。已知T-碳晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．每个T-碳晶胞中含32个碳原子 B．T-碳中C-C的最小夹角约为109°28′ C．T-碳属于共价晶体 D．T-碳的密度为g·cm-3 【答案】B 【解析】A．金刚石晶胞中C原子个数=，T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，每个T-碳晶胞中含C原子个数为：8×4=32，A正确；B．T-碳中距离最近的4个C原子形成正四面体结构，4个C原子位于4个顶点上，其C-C键的最小夹角为60°，B错误；C．T-碳是碳的一种新型三维立体晶体结构，由C原子通过共价键构成的，属于共价晶体，C正确；D．一个金刚石晶胞中含有C的数目为，将每个C原子换成4个碳组成的四面体结构，T-碳晶胞中含有碳原子数目为8×4=32个，不妨取1mol这样的晶胞，则有NA个这样的晶胞，则1mol晶胞的质量为m=12×32g，1个晶胞的体积为V=a3pm3=(a×10-10)3cm3，该晶体的密度ρ=，D正确；故答案选B。 【变式5-2】（24-25高二上·江苏南通·月考）在如图所示的晶胞中，结构基元为，则Z＝1，M＝133×2＋238＋35.5×6，下列关于材料中晶胞的说法正确的是 A．绿色小球代表，粉色小球代表 B．结合晶胞和化学式推测该晶体中存在结构 C．若该晶胞的晶胞参数分别为a＝b＝750.4pm，c＝605.4pm，α＝β＝90°，γ＝120°，则该晶体的密度为 D．真实情况下该化合物不存在其他的晶胞内部结构 【答案】C 【解析】A．在图所示的晶胞中，有6个绿色小球，有2个粉色小球，结构基元为Cs2UCl6，则绿色小球代表Cl-，粉色小球代表Cs+，故A错误；B．在图所示的晶胞中，粉色小球代表Cs+，该晶体中存在结构，故B错误；C．晶胞质量为,晶胞体积为，晶体密度，故C正确；D．同一物质因选取方式不同得到不相同的晶胞，故D错误；故选：C。 【变式5-3】（24-25高二下·江苏南通·月考）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是    A．图1晶体密度为g∙cm-3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为 D．取代产生的空位有利于传导 【答案】C 【解析】A．根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×+1=3，O：2×=1，Cl：4×=1，1个晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3，A项正确；B．图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；C．根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×=2。O：2×=1，Cl或Br：4×=1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1-x，C项错误；D．进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导，D项正确；答案选C。 题型06 晶胞中粒子间距的计算 微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【典例6】（24-25高二下·江苏常州·期中）锂硒电池是一种能量密度很高的新型可充电电池，其正极材料的晶胞结构如图。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是 A．Se位于元素周期表中的p区 B．基态最外层电子的电子云轮廓图为哑铃型 C．每个周围距离相等且最近的有4个 D．与之间最近的距离为pm 【答案】B 【解析】A．Se位于第4周期第ⅥA族，位于周期表p区，A正确；B．锂离子电子排布式1s2，最外层电子位于s轨道，球形，B错误；C．根据晶胞结构以及均摊法计算出：Se2-位于顶点及面心，Li+位于体心，则距Li+最近的Se2-位于顶点及3个面心，共4个，C正确；D． Li+位于体对角线处，且与顶点处Se2-距离最近，二者距离为，D正确；故答案选B。 【变式6-1】（23-24高二上·江苏无锡·月考）砷化硼的晶胞结构如图所示，晶胞的边长为apm，下列说法中正确的是 A．砷化硼的化学式为B2As B．砷化硼晶胞中，As的配位数是4 C．砷化硼晶胞中，B原子之间的最短距离为 D．与B原子最近且距离相等的B原子有6个 【答案】B 【解析】A．砷化硼晶胞中，含B原子个数为=4，含As原子的个数为4，则化学式为BAs，A不正确；B．砷化硼晶胞中，与As最近的B原子有4个，则As的配位数是4，B正确；C．砷化硼晶胞中，B原子之间的最短距离为面对角线的，即为，C不正确；D．确定1个B原子位于晶胞的顶点，与B原子最近且距离相等的B原子位于面心，则B原子个数为=12，D不正确；故选B。 【变式6-2】（23-24高二下·江苏锡东·期中）晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是    A．阴、阳离子个数比为 B．晶体中距离最近的的数目为12 C．若晶胞边长均为，则和之间的最短距离为 D．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中 【答案】C 【解析】A．位于顶点和面心，个数为，位于棱心和体心，个数为，阴、阳离子个数比为，A项正确；B．晶体的晶胞中，该晶体中距离最近的的数目为12，B项正确；C．与之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半，即和之间的最短距离为，C项错误；D．由晶胞结构可知，晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心，D项正确；故选C。 【变式6-3】（22-23高二上·江苏南京·期中）ZnS是一种重要的光导体材料。如图是ZnS的某种晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，原子旁标注的数字是该原子位于z轴上的高度(部分相同位置的原子未标注)。下列说法正确的是 A．S2-周围等距且最近的S2-有6个 B．基态Zn原子核外电子的空间运动状态有30种 C．Zn2+与S2-的最短距离为 D．在第三周期中，比S元素第一电离能大的元素只有两种 【答案】C 【解析】A．根据投影图知，该晶体的晶胞结构为，由此可知该晶体中S2-周围等距且最近的S2-有12个，故A错误；B．Zn元素的基态原子核外电子排布式为，有30种运动状态不同的电子，15种空间运动状态不同的电子，故B错误；C．根据晶胞结构可知，Zn2+与S2-的最短距离为体对角线的四分之一，为，故C正确；D．在第三周期中，比S元素第一电离能大的元素有P、Cl、Ar三种元素，故D错误；故选：C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $