3.1 物质的聚集状态与晶体常识（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

3.1 物质的聚集状态与晶体常识 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体的区别 题型03 晶体的性质 题型04 晶胞概念的理解 题型05 晶体化学式的确定 题型06 晶胞的计算 题型01 物质的聚集状态 物质的其他聚集状态的物质有非晶体、液晶、纳米材料、等离子体。 (1)非晶体是指内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体。 (2)液晶既具有液体的可流动性，又具有像晶体那样的各向异性，在折射率、磁化率、电导率等方面具有宏观物体的性质。 (3)纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 (4)等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电中性，等离子体具有很好的导电性。 【典例1】（23-24高二下·辽宁大连·阶段练习）下列说法不正确的是 A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体 B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定 C．等离子体不具有能自由运动的带电粒子，故不具有导电性和流动性 D．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态 【答案】C 【详解】A．熔融态物质凝固、气态物质凝华，都可能形成具有规则的几何外形的晶体，A正确； B．要确定某一固体是否是晶体，可用X射线衍射仪进行测定，记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰的为晶体，B正确； C．等离子体是电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质，有导电性和流动性，C错误； D．物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有晶态、非晶态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等，D正确； 【变式1-1】（23-24高二下·内蒙古赤峰·月考）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。下列说法不正确的是 A．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 B．等离子体具有良好的导电性和流动性，等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态 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 【详解】A．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质，A正确； B．等离子体具有良好的导电性和流动性，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，B错误； C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，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，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，D正确； 【变式1-2】（22-23高二下·辽宁葫芦岛·期末）下列说法不正确的是 A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体 B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定 C．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态 D．是否有规则的几何外形是区别晶体与非晶体的本质 【答案】D 【详解】A．熔融态物质凝固、气态物质凝华，都可能形成具有规则的几何外形的晶体，A正确； B．要确定某一固体是否是晶体，可用X射线衍射仪进行测定，看晶体是否具有各向异性，B正确； C．物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有晶态、非晶态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等，C正确； D．晶体是具有规则的几何外形的固体，而非晶体没有规则的几何外形，晶体与非晶体的本质差异是有无自范性，D不正确； 【变式1-3】（22-23高二下·辽宁大连·阶段练习）下列说法不正确的是 A．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 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 C．石墨中所有p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性 D．节日燃放的焰火是电子从基态跃迁到激发态，释放能量的重要体现形式 【答案】D 【详解】A．对固体进行X射线行射实验可以区分品体和非晶体，A正确； 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，即由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上星电中性的气态物质，B正确； C．石墨中p轨道相互平行而且相互重叠，使 p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此，石墨像金属一样有金属键，有导电性，C正确； D．节日燃放的焰火是电子从激发态跃迁到基态，释放能量的重要体现形式，D错误； 题型02 晶体与非晶体的区别 晶体和非晶体 (1)晶体和非晶体的概念 ①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等 ②非晶体：内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等 (2)晶体的特点：自范性、固定的熔点、物理性质的各向异性、外形和内部质点排列的高度有序性 (3)获得晶体的途径 ①熔融态物质凝固。如：从熔融态结晶出来的硫晶体 ②气态物质冷却不经过液态直接凝固(凝华)。如：凝华得到的碘晶体 ③溶质从溶液中析出。如：从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体 (4)晶体与非晶体的区别 晶体 非晶体 结构特征(本质区别) 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔、沸点 固定 不固定 某些物理性质 各向异性 各向同性 二者区别方法 间接方法 看是否有固定的熔、沸点 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 【典例2】（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期中）下列说法错误的是 A．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是进行X射线衍射实验 B．凡是中心原子采用杂化的分子，其空间结构都是正四面体形 C．非极性分子可以含有极性键，但各个键的极性的向量和必须等于零 D．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道 【答案】B 【详解】A．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是进行X射线衍射实验，A正确； B．中心原子采用杂化的分子，其空间结构不一定是正四面体形，如、等，B错误； C．含有极性键的分子，当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，C正确； D．从空间角度看，2s、1s轨道都是以原子核为中心的球形，2s轨道比1s轨道大，2s空间包含了1s轨道，D正确； 【变式2-1】（23-24高二下·黑龙江大庆·期末）下列说法正确的是 A．所有非金属元素都分布在p区 B．石墨与金刚石互为同素异形体，两者不能发生相互转化 C．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 D．和均为直线形的非极性分子 【答案】C 【详解】A．非金属元素氢元素分布在元素周期表的s区，故A错误； B．石墨与金刚石是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，一定条件下，石墨与金刚石能发生相互转化，故B错误； C．X射线衍射实验是区分晶体和非晶体最科学的方法，故C正确； D．臭氧和二氧化硫的原子个数都为3、价电子数都为18，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1，二氧化硫的空间构型是结构不对称的V形，属于极性分子，则臭氧也是结构不对称的极性分子，故D错误； 【变式2-2】（24-25高二下·吉林长春·阶段练习）下列有关晶体常识的叙述错误的是 A．水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体 B．当单一波长的X-射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线 C．晶体具有自范性 D．晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形 【答案】D 【详解】A．水晶（二氧化硅晶体）有固定熔点，而玻璃（非晶体）无固定熔点，A正确； B．晶体对单一波长X射线会产生衍射，形成分立的斑点或谱线，B正确； C．自范性是晶体的特性，指其能自发形成规则几何外形，C正确； D．晶体具有规则的几何外形，但非晶体也可能具有规则的几何外形，如钻石形状的玻璃制品，D错误； 【变式2-3】（23-24高二下·辽宁·阶段练习）下列检测方法正确的是 A．可以用质谱法测定有机高分子化合物的平均相对分子质量 B．常用光谱分析法测定分子的空间构型 C．用X-射线衍射实验区别晶体与非晶体 D．利用红外线光谱鉴别元素 【答案】C 【详解】A．质谱仪测定的最大质荷比为相对分子质量，高分子有机物每个分子相对分子量都不同，无法测定平均相对分子量，故A错误； B．常用X射线衍射测定分子的空间构型，故B错误； C．X-射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的方法，故C正确； D．红外线光谱用于确定分子中的化学键和官能团，故D错误； 题型03 晶体的性质 晶体具有以下特性：自范性、各向异性、有固定的熔点、对称性和均一性。 【典例3】（22-23高二下·辽宁沈阳·阶段练习）纳米为无定形非晶态，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等特点。下列关于纳米的说法正确的是 A．对光有各向异性 B．熔点与晶体相同 C．纳米具有自范性 D．可用X−射线衍射实验区分纳米与晶体 【答案】D 【详解】A．纳米为无定形非晶态，没有各向异性，晶体才有各向异性，故A错误； B．纳米为无定形非晶态，因此没有固定熔点，晶体二氧化硅有固定熔点，故B错误； C．纳米为无定形非晶态，因此纳米不具有自范性，晶体才有自范性，故C错误； D．X−射线衍射实验可以区分晶体与非晶体，纳米是非晶体，晶体是晶体，因此可用X−射线衍射实验区分纳米与晶体，故D正确。 【变式3-1】（22-23高二下·辽宁大连·期中）下列说法不正确的是 A．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质 B．可燃冰()中甲烷与水分子间存在氢键 C．冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别” D．晶体的自范性是晶体在微观空间呈周期性有序排列的宏观表象 【答案】B 【详解】A．超分子能表现出不同于单个分子的性质，其原因是两个或多个分子相互“组合”在一起，形成具有特定结构和功能的聚集体，A正确； B．甲烷与水分子之间为分子间作用力，不是氢键，B错误； C．同主族从上往下碱金属元素的离子半径逐渐增大，冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”，C正确； D．晶体自范性的本质：晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象，D正确； 【变式3-2】20-21高二下·辽宁沈阳·期中）晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的是 A．形成晶体硅的速率越快越好 B．晶体硅没有固定的熔沸点 C．可用X-射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D．晶体硅有自范性和各向同性 【答案】C 【详解】A．晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等。结晶速度太大，可能导致晶体质量下降，A错误； B．晶体有固定的熔点，B错误； C．晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构，所以可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃，C正确； D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，形成的晶体有各向异性，D错误； 【变式3-3】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 【详解】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； 题型04 晶胞概念的理解 晶胞 (1)晶胞的概念：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元 (2)形状：一般来说，晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成 ①“无隙”：相邻晶胞之间无任何间隙 ②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同 (3)特点：一种晶体所有晶胞形状及内部的粒子种类、个数及粒子所处的空间位置是完全相同的 【典例4】（22-23高二下·辽宁·期中）整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，下列各图中是晶胞的为 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】晶胞是构成晶体的最基本的几何单元，可以上下、左右、前后平移得到相同结构，可“无隙并置”而成整块晶体； 【详解】可以平移、无隙并置得到晶体，是晶胞；、、均不可以平移得到重复的结构单元，不是晶胞； 【变式4-1】呈现超导性的晶体具有层状结构，如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子，下图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述的化学组成的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A. Co、O原子数目之比为1：＝1:2，能描述的化学组成，故A不符合题意； B. Co、O原子数目之比为1：＝1:1，不能描述的化学组成，故B符合题意； C. Co、O原子数目之比为：4＝1:2，能描述的化学组成，故C不符合题意； D. Co、O原子数目之比为：＝1:2，能描述的化学组成，故D不符合题意。 综上所述，答案为B。 【变式4-2】关于晶体，下列叙述中，正确的是 A．凡有规则外形的固体一定是晶体 B．石英玻璃和水晶都是晶体 C．晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 【答案】C 【详解】A．非晶体也可能有规则外形，如玻璃等，A错误； B．石英玻璃是玻璃态即非晶态二氧化硅，不是晶体，B错误； C．描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，即晶胞是晶体结构中最小的重复单元，C正确； D．不同晶体的构成微粒不同，微粒的半径不同，不同晶体中的晶胞大小不同，形状可能相同、可能不同，D错误； 【变式4-3】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 【详解】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。故答案选择B。 题型05 晶体化学式的确定 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。 【典例5】（23-24高二下·辽宁葫芦岛·期中）有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是 A．干冰晶体中，只存在范德华力，符合分子密堆积这一特征 B．NaCl晶胞中的配位数小于干冰晶胞中分子的配位数 C．石墨晶体中存在共价键与范德华力，所以属于混合型晶体 D．钛酸钙的化学式为 【答案】A 【详解】A．晶体的特征是分子的密堆积，干冰晶体中，二氧化碳分子之间为范德华力，分子内部存在共价键，A错误； B．氯化钠晶胞中钠离子的配位数为6，干冰中二氧化碳分子的配位数为12，氯化钠中的配位数小于干冰中二氧化碳分子的配位数，B正确； C．石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种混合型晶体，C正确； D．根据“均摊法”，晶胞中含个Ca、1个Ti、个O，则化学式为，D正确； 【变式5-1】（23-24高二下·吉林·期中）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞结构(立方体)如图。下列说法正确的是 A．该物质的化学式为 B．两个硫原子之间的最短距离为 C．该晶体的密度为 D．原子M的分数坐标为 【答案】D 【详解】A．该晶胞中氢原子的个数为6，硫原子的个数为2，故该物质的化学式为，A项错误； B．两个硫原子间的最短距离为，B项错误； C．该晶体的密度为，C项错误； D．由晶胞结构可知M位于体心，分数坐标为：，D项正确； 【变式5-2】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期末）用铜的氧化物做催化剂，实现CO2选择性还原，用于回收和利用工业排放的低浓度二氧化碳是实现“碳达峰”“碳中和”战略的重要途径，CO2的晶胞、铜的氧化物的晶胞如图。下列说法正确的是 A．干冰晶体熔化时需要克服范德华力和共价键 B．每个干冰晶胞中含有4个CO2分子 C．铜的氧化物晶胞中距离氧离子最近且等距离的氧离子为6个 D．由铜的氧化物的晶胞可知其化学式为CuO 【答案】B 【详解】A．干冰晶体属于分子晶体，干冰晶体熔化时需要克服范德华力，不需要克服共价键，A错误； B．根据“均摊法”，每个干冰晶胞中含有8×+6×=4个CO2分子，B正确； C．由铜的氧化物晶胞可知，氧离子位于晶胞的顶点和体心，距离氧离子最近且等距离的氧离子为8个，C错误； D．根据“均摊法”，铜的氧化物晶胞中含O：8×+1=2个，含Cu：4个，则其化学式为Cu2O，D错误； 【变式5-3】（24-25高二下·辽宁大连·期中）双钙钛矿型氧化物具有立方晶胞结构，通过掺杂改性可用作固体电解质材料，其晶体的一种完整结构单元如图所示，真实的晶体中存在的O空位缺陷。下列说法正确的是 A．该结构是晶胞结构单元 B．不考虑晶体缺陷，(Ⅱ)与(Ⅲ)的配位数相等 C．不考虑晶体缺陷，该晶体的化学式为 D．考虑晶体缺陷，该晶体中价与价原子的个数之比为 【答案】B 【详解】A．晶胞是能体现晶体结构特征的最小重复单元，该结构单元中La原子在体心，若为晶胞，平移后应能重复，实际该结构单元不是晶胞（晶胞中原子位置等应满足平移重复性，此结构单元不符合），A错误； B．Ni与Mn原子均位于顶点，且个数相同，因此配位数也相同，B正确； C．由题图可知，不考虑晶体缺陷，La填充在由氧原子构成的八面体空隙内，B正确； C．La个数是1，Ni与Mn个数均为4×=0.5，O的个数为6×=3，晶体化学式为，C错误； D．晶体化学式为，考虑缺陷则是，设+3价La为x个，+4价La为y个，则，，解得x=1.6，y=0.4，+3价与+4价La原子个数比为4：1，D错误； 题型06 晶胞的计算 晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 【典例6】（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）碳化钼负载的层状金团簇催化剂可用于低温水煤气变换反应。下列有关说法不正确的是 A．碳化锠晶体的化学式为 B．碳化锠晶胞中，离Mo最近的Mo原子为8个 C．分子中，中心原子碳的价层电子对数为2 D．若碳化钼晶胞体积为，是阿伏加德罗常数的值，则其晶体密度为 【答案】B 【详解】A．由晶体的结构图可知：其中含有的Mo原子数目为8×+6×=4，含有的C原子数目是12×+1=4，所以该晶体的化学式为MoC，A正确； B．由碳化钼晶胞可知，离Mo最近的Mo原子为=12个，B错误； C．在CO2分子中，C的价层电子对数为，C正确； D．1个碳化钼晶胞中含有碳原子：，钼原子：，故MoC晶体密度为ρ=，D正确； 【变式6-1】（24-25高二上·辽宁沈阳·期末）半导体材料硒化锌的晶胞如图所示。测得晶胞中，面心上硒与顶点硒之间距离为，代表阿伏加德罗常数的值。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，在晶胞坐标系中，A点硒原子坐标为，B点锌原子坐标为。下列说法错误的是 A．晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个 B．基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子 C．硒化锌晶体密度为 D．C的原子坐标参数为 【答案】D 【详解】A．在面心立方晶胞中，每个面心原子与周围12个原子等距离且距离最近，因此晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个，A正确； B．Se原子核外电子分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p能级，核外电子空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1+3=18种 ，B正确； C．由均摊法可得该晶胞中、，则该晶胞的化学式为Zn4Se4，则硒化锌晶体密度为，C正确； D．根据题中所示坐标系和晶胞结构，A点硒原子坐标为，B点锌原子坐标为，则C的原子坐标参数为，D错误； 【变式6-2】（23-24高二下·内蒙古赤峰·阶段练习）一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，下列说法错误的是 A．晶胞中含有1个 B．该物质化学式为 C．距离最近的有12个 D．与最近距离为 【答案】C 【详解】A．由硼镁化合物的晶体结构可知Mg位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有个Mg，由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中Mg的个数为1，A正确； B．根据分析可知，晶胞中Mg的个数为1；晶体结构中B在正六棱柱体内共6个，则该物质的化学式为MgB2，B正确； C．根据该晶体结构可知，与Mg距离最近且相等的B有12个，可知距离最近的有6个，C错误； D．由晶胞沿c轴的投影图可知，B原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍，顶点到对边的垂线长度为，因此B-B最近距离为，D正确； 【变式6-3】（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）晶体的立方晶胞如下图所示，晶胞参数为apm，若A点原子坐标为，B点原子坐标为，已知阿伏加德罗常数的值为，的摩尔质量为232g/mol。下列说法错误的是 A．该晶体中与等距且紧邻的有8个 B．C点原子坐标为 C．该晶体的密度为g/cm3 D．该晶体属于离子晶体 【答案】C 【详解】A．的配位数是4，由化学式可知，离最近的有8个，故A正确； B．C点在x方向占1/4，在y和z方向都占3/4，C点原子坐标为，故B正确； C．该晶胞中有8个，有4个，该晶胞中有4个，晶体的密度为，故C错误； D．由氯离子和构成，属于离子晶体，故D正确； / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 物质的聚集状态与晶体常识 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体的区别 题型03 晶体的性质 题型04 晶胞概念的理解 题型05 晶体化学式的确定 题型06 晶胞的计算 题型01 物质的聚集状态 物质的其他聚集状态的物质有非晶体、液晶、纳米材料、等离子体。 (1)非晶体是指内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体。 (2)液晶既具有液体的可流动性，又具有像晶体那样的各向异性，在折射率、磁化率、电导率等方面具有宏观物体的性质。 (3)纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 (4)等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电中性，等离子体具有很好的导电性。 【典例1】（23-24高二下·辽宁大连·阶段练习）下列说法不正确的是 A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体 B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定 C．等离子体不具有能自由运动的带电粒子，故不具有导电性和流动性 D．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态 【变式1-1】（23-24高二下·内蒙古赤峰·月考）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。下列说法不正确的是 A．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 B．等离子体具有良好的导电性和流动性，等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态 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1-2】（22-23高二下·辽宁葫芦岛·期末）下列说法不正确的是 A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体 B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定 C．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态 D．是否有规则的几何外形是区别晶体与非晶体的本质 【变式1-3】（22-23高二下·辽宁大连·阶段练习）下列说法不正确的是 A．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 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 C．石墨中所有p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性 D．节日燃放的焰火是电子从基态跃迁到激发态，释放能量的重要体现形式 题型02 晶体与非晶体的区别 晶体和非晶体 (1)晶体和非晶体的概念 ①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等 ②非晶体：内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等 (2)晶体的特点：自范性、固定的熔点、物理性质的各向异性、外形和内部质点排列的高度有序性 (3)获得晶体的途径 ①熔融态物质凝固。如：从熔融态结晶出来的硫晶体 ②气态物质冷却不经过液态直接凝固(凝华)。如：凝华得到的碘晶体 ③溶质从溶液中析出。如：从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体 (4)晶体与非晶体的区别 晶体 非晶体 结构特征(本质区别) 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔、沸点 固定 不固定 某些物理性质 各向异性 各向同性 二者区别方法 间接方法 看是否有固定的熔、沸点 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 【典例2】（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期中）下列说法错误的是 A．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是进行X射线衍射实验 B．凡是中心原子采用杂化的分子，其空间结构都是正四面体形 C．非极性分子可以含有极性键，但各个键的极性的向量和必须等于零 D．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道 【变式2-1】（23-24高二下·黑龙江大庆·期末）下列说法正确的是 A．所有非金属元素都分布在p区 B．石墨与金刚石互为同素异形体，两者不能发生相互转化 C．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 D．和均为直线形的非极性分子 【变式2-2】（24-25高二下·吉林长春·阶段练习）下列有关晶体常识的叙述错误的是 A．水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体 B．当单一波长的X-射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线 C．晶体具有自范性 D．晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形 【变式2-3】（23-24高二下·辽宁·阶段练习）下列检测方法正确的是 A．可以用质谱法测定有机高分子化合物的平均相对分子质量 B．常用光谱分析法测定分子的空间构型 C．用X-射线衍射实验区别晶体与非晶体 D．利用红外线光谱鉴别元素 题型03 晶体的性质 晶体具有以下特性：自范性、各向异性、有固定的熔点、对称性和均一性。 【典例3】（22-23高二下·辽宁沈阳·阶段练习）纳米为无定形非晶态，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等特点。下列关于纳米的说法正确的是 A．对光有各向异性 B．熔点与晶体相同 C．纳米具有自范性 D．可用X−射线衍射实验区分纳米与晶体 【变式3-1】（22-23高二下·辽宁大连·期中）下列说法不正确的是 A．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质 B．可燃冰()中甲烷与水分子间存在氢键 C．冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别” D．晶体的自范性是晶体在微观空间呈周期性有序排列的宏观表象 【变式3-2】20-21高二下·辽宁沈阳·期中）晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的是 A．形成晶体硅的速率越快越好 B．晶体硅没有固定的熔沸点 C．可用X-射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D．晶体硅有自范性和各向同性 【变式3-3】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04 晶胞概念的理解 晶胞 (1)晶胞的概念：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元 (2)形状：一般来说，晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成 ①“无隙”：相邻晶胞之间无任何间隙 ②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同 (3)特点：一种晶体所有晶胞形状及内部的粒子种类、个数及粒子所处的空间位置是完全相同的 【典例4】（22-23高二下·辽宁·期中）整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，下列各图中是晶胞的为 A． B． C． D． 【变式4-1】呈现超导性的晶体具有层状结构，如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子，下图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述的化学组成的是 A． B． C． D． 【变式4-2】关于晶体，下列叙述中，正确的是 A．凡有规则外形的固体一定是晶体 B．石英玻璃和水晶都是晶体 C．晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D．不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同 【变式4-3】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 题型05 晶体化学式的确定 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。 【典例5】（23-24高二下·辽宁葫芦岛·期中）有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是 A．干冰晶体中，只存在范德华力，符合分子密堆积这一特征 B．NaCl晶胞中的配位数小于干冰晶胞中分子的配位数 C．石墨晶体中存在共价键与范德华力，所以属于混合型晶体 D．钛酸钙的化学式为 【变式5-1】（23-24高二下·吉林·期中）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞结构(立方体)如图。下列说法正确的是 A．该物质的化学式为 B．两个硫原子之间的最短距离为 C．该晶体的密度为 D．原子M的分数坐标为 【变式5-2】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期末）用铜的氧化物做催化剂，实现CO2选择性还原，用于回收和利用工业排放的低浓度二氧化碳是实现“碳达峰”“碳中和”战略的重要途径，CO2的晶胞、铜的氧化物的晶胞如图。下列说法正确的是 A．干冰晶体熔化时需要克服范德华力和共价键 B．每个干冰晶胞中含有4个CO2分子 C．铜的氧化物晶胞中距离氧离子最近且等距离的氧离子为6个 D．由铜的氧化物的晶胞可知其化学式为CuO 【变式5-3】（24-25高二下·辽宁大连·期中）双钙钛矿型氧化物具有立方晶胞结构，通过掺杂改性可用作固体电解质材料，其晶体的一种完整结构单元如图所示，真实的晶体中存在的O空位缺陷。下列说法正确的是 A．该结构是晶胞结构单元 B．不考虑晶体缺陷，(Ⅱ)与(Ⅲ)的配位数相等 C．不考虑晶体缺陷，该晶体的化学式为 D．考虑晶体缺陷，该晶体中价与价原子的个数之比为 题型06 晶胞的计算 晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 【典例6】（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）碳化钼负载的层状金团簇催化剂可用于低温水煤气变换反应。下列有关说法不正确的是 A．碳化锠晶体的化学式为 B．碳化锠晶胞中，离Mo最近的Mo原子为8个 C．分子中，中心原子碳的价层电子对数为2 D．若碳化钼晶胞体积为，是阿伏加德罗常数的值，则其晶体密度为 【变式6-1】（24-25高二上·辽宁沈阳·期末）半导体材料硒化锌的晶胞如图所示。测得晶胞中，面心上硒与顶点硒之间距离为，代表阿伏加德罗常数的值。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，在晶胞坐标系中，A点硒原子坐标为，B点锌原子坐标为。下列说法错误的是 A．晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个 B．基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子 C．硒化锌晶体密度为 D．C的原子坐标参数为 【变式6-2】（23-24高二下·内蒙古赤峰·阶段练习）一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，下列说法错误的是 A．晶胞中含有1个 B．该物质化学式为 C．距离最近的有12个 D．与最近距离为 【变式6-3】（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）晶体的立方晶胞如下图所示，晶胞参数为apm，若A点原子坐标为，B点原子坐标为，已知阿伏加德罗常数的值为，的摩尔质量为232g/mol。下列说法错误的是 A．该晶体中与等距且紧邻的有8个 B．C点原子坐标为 C．该晶体的密度为g/cm3 D．该晶体属于离子晶体 / 学科网（北京）股份有限公司 $