第一节 物质的聚集状态与晶体的常识（举一反三专项训练，广东专用）【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 题型03 晶体的形成途径 题型04 晶胞的概念及判断 题型05 晶胞的有关计算 题型06 晶体结构的测定 题型01 物质的聚集状态 1.物质三态间的相互转化 分子在固态只能______，在气态能______，在液态则介乎二者之间。 2.物质的聚集状态 （1）物质的聚集状态除了固态、液态和气态之外，还有______、______和塑晶态、液晶态等。 （2）物质并不一定都由分子构成，如气态的等离子体、液态的离子液体、固态的氯化钠、金刚石、石墨、二氧化硅、金属等都无分子。 ①等离子体：由______、______和______(分子或原子)组成的整体上呈______的气态物质。 ②离子液体：仅由离子组成的、在相对较低温度下呈液态的物质。 ③液晶：液晶是介于______和______之间的物质状态。 【典例1】（24-25高二下·广东茂名·期中）下列说法错误的是 A．区分晶体和非晶体最好的方法是红外光谱法 B．等离子体具有良好的导电性和流动性是因为其含有带电粒子且能自由运动 C．液晶是物质的一种聚集状态，介于液态和晶态之间 D．碳酸氢钠固体粉末没有规则的外形，但依旧属于晶体 【变式1-1】（24-25高二下·广东珠海·期末）下列关于物质的聚集状态的叙述，不正确的是 A．固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．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物质聚集体 D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质，因其良好的导电性，常用作原电池的电解质 【变式1-2】下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用力完全相同的是 A．干冰和氯仿分别受热变为气体 B．金刚石和石墨分别受热熔化 C．食盐和蔗糖分别溶解在水中 D．硫酸钠和钠分别受热熔化 【变式1-3】等离子体和液晶在工业、农业、军事、宇航、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列关于它们的说法错误的是(　　) A.等离子体和液晶都是物质的一种聚集状态 B.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性 C.等离子体只含有离子 D.等离子体和液晶都可用于制造显示器 题型02 晶体与非晶体 1.晶体与非晶体的比较 自范性 微观结构 晶体 ______(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈______有序排列 非晶体 ______(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序 2.晶体的特点 （1）自范性 ①含义：晶体能自发地呈现______外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的______排列。 （2）各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。 （3）晶体有固定的______。 （4）外形和内部质点排列的高度______。 3.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____________实验 【典例2】（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）下图是天然水晶球里的玛瑙和水晶，两者的根本区别在于 A．外形不一样，构成两者的原子不同 B．构成玛瑙的基本粒子无规则排列，构成水晶的基本粒子按一定的规律周期性重复排列 C．水晶有固定的熔沸点，而玛瑙无固定熔沸点 D．水晶可用于能量转换，玛瑙可用于装饰品 【变式2-1】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）下列叙述中，正确的是 A．石英玻璃和水晶都是晶体 B．具有各向异性的固体可能是晶体 C．所有晶体都是由平行六面体无隙并置组合而成 D．粉末状固体肯定不是晶体 【变式2-2】下列对生产、生活中事实的解释不正确的是 选项 事实 解释 A 用红热的铁针刺水晶柱表面凝固的石蜡，石蜡在不同方向熔化的快慢不同 水晶内部质点排列有序，导热性各向异性 B 冰的密度小于水 冰中的氢键使水分子之间的间隙增大 C 晶体二氧化硅用于制作光导纤维 晶体二氧化硅具有半导性 D 浸有高锰酸钾的硅藻土可用于水果保鲜 高锰酸钾可以与乙烯反应 【变式2-3】下列关于晶体的说法错误的是 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规则的多面体几何外形的性质 B．玻璃和水晶都是晶体，有固定的熔沸点 C．液晶可以制造液晶显示器，施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 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 题型03 晶体的形成途径 获得晶体的途径 【典例3】列途径不能得到晶体的是 A．FeCl3蒸气冷凝 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．熔融态SiO2快速冷却 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 【变式3-1】关于晶体的下列说法中正确的是 A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一 B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形 C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 D．只有无色透明的固体才是晶体 【变式3-2】通过下列操作获得的物质不是晶体的是(　　) A.液态水急速冷却到－108 ℃ B.凝华获得的碘 C.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜 D.从熔融态以适当速率凝固获得的硫 【变式3-3】近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子，小球为钠原子)，关于这三种晶胞的说法正确的是 A．晶胞Ⅰ中钠原子的配位数为6 B．晶胞Ⅱ中含有6个钠原子 C．晶胞Ⅲ所对应晶体的化学式为Na2Cl D．三种晶体均是由NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应所得 题型04 晶胞的概念及判断 1.晶胞概念 描述晶体结构的______。 2.晶胞结构 晶胞一般都是______，晶体是由无数晶胞______而成。 【典例4】（24-25高二下·广东佛山·期中）下列图示结构中，属于晶胞的是 A． B． C． D． 【变式4-1】下列结构示意图中，不能表示晶胞的是 A．  B．  C．   D．   【变式4-2】几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为6 C．若ZnS的晶胞边长为apm，则Zn2+与S2-之间最近距离为apm D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【变式4-3】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是    A．干冰能自发地呈现多面体外形 B．1个干冰晶胞中含有4个分子 C．干冰升华时，内的C=O受到破坏 D．分子是含有极性键的非极性分子 题型05 晶胞的有关计算 晶胞中粒子数目的计算 （1）平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①晶胞的顶角原子是______个晶胞共用的； ②晶胞棱上的原子是______个晶胞共用的； ③晶胞面上的原子是______个晶胞共用的。 （2）铜晶胞(如图所示)中的原子数为____________。 （3）几种晶胞中原子数目的确定 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为______、______、______、______。 【典例5】（24-25高二下·广东韶关·期末）的晶胞如图所示，已知A原子的分数坐标为，B原子为，晶胞参数为acm。设阿伏加德罗常数为，关于该晶胞说法错误的是 A．化学式为 B．N原子的配位数为6 C．晶胞密度 D．原子C的分数坐标为 【变式5-1】（24-25高二下·广东珠海·期中）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，晶胞结构如图所示。储氢时，分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为anm，表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．铁镁合金晶胞中Fe原子数为4 B．Mg与Fe之间的最近距离为 C．在铁镁合金晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个 D．储氢后，1mol晶胞最多含有的个数为 【变式5-2】（24-25高二下·广东清远·月考）和均位于元素周期表第四周期，砷化镓()是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等，其晶胞结构如图所示，下列说法错误的是 A．晶体中As的配位数为4 B．根据元素周期律，原子半径： C．的熔点为1238℃，硬度大，晶体类型为共价晶体 D．若晶胞边长为，则晶胞中和之间的最短距离为 【变式5-3】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6=3Na＋＋。现有冰晶石的结构单元如图所示， 位于大立方体顶点和面心， 位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中 、 中的一种。下列说法正确的是 A．冰晶石是共价晶体 B．大立方体的体心处代表Al3＋ C．与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个 D．冰晶石晶体的密度约为g·cm-3 题型06 晶体结构的测定 1.结构测定 测定晶体结构最常用的仪器是______。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______或者______，而非晶体图谱中没有。 2.信息处理 通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞______、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的______和______等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 3.测定示例——乙酸晶体结构的测定流程 乙酸晶体的X射线衍射实验⇒乙酸晶胞中含4个乙酸分子⇒测定晶胞中各原子的位置(即原子坐标)⇒计算原子间的距离⇒判断出哪些原子间存在化学键⇒确定键长和键角⇒分子的空间结构。 【典例6】（24-25高二下·广东湛江·期末）中华民族创造了辉煌灿烂的文化，下列说法错误的是 A．内江糖画制作所用白糖的主要成分属于二糖 B．“缣帛”是丝织品制成的“纸”，其主要成分属于纤维素 C．北京绢花、扬州绒花用到的主要材料蚕丝是天然高分子材料 D．虞弘墓汉白玉石椁的汉白玉晶体结构可用X射线衍射仪测定 【变式6-1】（24-25高二下·广东湛江·期末）下列有关现代分析仪器的说法不正确的是 A．通过X射线衍射仪可以测定晶体结构 B．通过核磁共振仪可确定有机化合物的实验式 C．通过质谱仪可快速、精准测定有机化合物的相对分子质量 D．通过红外光谱仪可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 【变式6-2】中华优秀传统文化是人类文明发展的重要精神财富。下列说法错误的是 战国中山王铁足铜鼎(收藏于河北博物馆) 清明上河图卷轴(收藏于故宫) 五层彩绘陶仓楼(收藏于焦作博物馆) 虞弘墓汉白玉石椁(收藏于山西博物馆) A．战国中山王铁足铜鼎可用足量浓硝酸清洗除去其表面的铜绿 B．《清明上河图》是在生丝织成的绢上作画，绢的主要成分是蛋白质 C．五层彩绘陶仓楼的主要成分为硅酸盐，其Si与O构成了四面体形 D．虞弘墓汉白玉石椁的汉白玉晶体结构可用X射线衍射仪测定 【变式6-3】可用作固体离子导体，能通过加热制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。 下列说法错误的是 A．测定晶体结构常用X射线衍射仪 B．与晶胞的体积之比为 C．晶胞中距离每个最近的数目为6 D．晶胞中间最短距离为 / 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 题型03 晶体的形成途径 题型04 晶胞的概念及判断 题型05 晶胞的有关计算 题型06 晶体结构的测定 题型01 物质的聚集状态 1.物质三态间的相互转化 分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。 2.物质的聚集状态 （1）物质的聚集状态除了固态、液态和气态之外，还有晶态、非晶态和塑晶态、液晶态等。 （2）物质并不一定都由分子构成，如气态的等离子体、液态的离子液体、固态的氯化钠、金刚石、石墨、二氧化硅、金属等都无分子。 ①等离子体：由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。 ②离子液体：仅由离子组成的、在相对较低温度下呈液态的物质。 ③液晶：液晶是介于液态和晶态之间的物质状态。 【典例1】（24-25高二下·广东茂名·期中）下列说法错误的是 A．区分晶体和非晶体最好的方法是红外光谱法 B．等离子体具有良好的导电性和流动性是因为其含有带电粒子且能自由运动 C．液晶是物质的一种聚集状态，介于液态和晶态之间 D．碳酸氢钠固体粉末没有规则的外形，但依旧属于晶体 【答案】A 【解析】A．区分晶体和非晶体最好的方法是X射线衍射实验，而非红外光谱法，红外光谱法用于分析化学键，A错误； B．等离子体含有自由移动的带电粒子，因此导电性和流动性良好，B正确； C．液晶是介于液态和晶态之间的聚集状态，描述正确，C正确； D．碳酸氢钠固体粉末微观结构仍为晶体，宏观外形不规则不影响其晶体本质，D正确； 故选A。 【变式1-1】（24-25高二下·广东珠海·期末）下列关于物质的聚集状态的叙述，不正确的是 A．固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．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物质聚集体 D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质，因其良好的导电性，常用作原电池的电解质 【答案】A 【解析】A．固态物质不一定由离子构成，例如Fe，气态和液态物质不一定都由分子构成，例如Hg，故A错误； B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，故B正确； C．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物质聚集体，故C正确； D．离子液体是指在室温附近呈液态的全部由离子构成的物质，也称室温熔融盐，离子液体有良好的导电性，可用作电化学研究的电解质，故D正确； 答案选A。 【变式1-2】下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用力完全相同的是 A．干冰和氯仿分别受热变为气体 B．金刚石和石墨分别受热熔化 C．食盐和蔗糖分别溶解在水中 D．硫酸钠和钠分别受热熔化 【答案】A 【解析】A．干冰和氯仿分别受热变为气体，都是克服分子间作用力，故选A； B．金刚石受热熔化克服共价键，石墨受热熔化克服共价键、分子间作用力，故不选B； C．食盐溶于水克服离子键，蔗糖溶解在水中克服分子间作用力，故不选C； D．硫酸钠受热熔化克服离子键，钠受热熔化克服金属键，故不选D； 选A。 【变式1-3】等离子体和液晶在工业、农业、军事、宇航、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列关于它们的说法错误的是(　　) A.等离子体和液晶都是物质的一种聚集状态 B.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性 C.等离子体只含有离子 D.等离子体和液晶都可用于制造显示器 【答案】C 【解析】等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，A正确；在一定范围内存在液体流动性，也存在晶体各向异性的物质，称之为液晶，B正确；等离子体中既有带电的阳离子和电子，也有电中性的分子或原子，C错误；等离子体和液晶可以分别用于制造等离子体显示器、液晶显示器，D正确。 题型02 晶体与非晶体 1.晶体与非晶体的比较 自范性 微观结构 晶体 有(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序 2.晶体的特点 （1）自范性 ①含义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。 （2）各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。 （3）晶体有固定的熔点。 （4）外形和内部质点排列的高度有序性。 3.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 【典例2】（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）下图是天然水晶球里的玛瑙和水晶，两者的根本区别在于 A．外形不一样，构成两者的原子不同 B．构成玛瑙的基本粒子无规则排列，构成水晶的基本粒子按一定的规律周期性重复排列 C．水晶有固定的熔沸点，而玛瑙无固定熔沸点 D．水晶可用于能量转换，玛瑙可用于装饰品 【答案】B 【分析】玛瑙是非晶体，水晶是晶体。 【解析】A．玛瑙和水晶主要成分都是由Si原子和O原子构成的二氧化硅，A错误； B．晶体和非晶体的本质区别是内部粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，B正确； C．熔沸点是物理性质的差异，并不是两者的本质区别，C错误； D．水晶可用于能量转换，玛瑙可用于装饰品，是两者的应用差异，不是本质区别，D错误； 故答案选B。 【变式2-1】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）下列叙述中，正确的是 A．石英玻璃和水晶都是晶体 B．具有各向异性的固体可能是晶体 C．所有晶体都是由平行六面体无隙并置组合而成 D．粉末状固体肯定不是晶体 【答案】B 【解析】A．玻璃是非晶体，故A错误； B．单晶体具有各向异性，所以只要具有各向异性的固体必定是晶体，故B正确； C．大部分晶体是由平行六面体形晶胞无隙并置而成，但不是所有晶体，C错误； D．许多粉末状的固体用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形，说明这些粉末状的固体仍是晶体，故D错误； 选B。 【变式2-2】下列对生产、生活中事实的解释不正确的是 选项 事实 解释 A 用红热的铁针刺水晶柱表面凝固的石蜡，石蜡在不同方向熔化的快慢不同 水晶内部质点排列有序，导热性各向异性 B 冰的密度小于水 冰中的氢键使水分子之间的间隙增大 C 晶体二氧化硅用于制作光导纤维 晶体二氧化硅具有半导性 D 浸有高锰酸钾的硅藻土可用于水果保鲜 高锰酸钾可以与乙烯反应 【答案】C 【解析】A．晶体具有各向异性，则在水晶柱表面滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡在不同方向熔化的快慢不同是由于水晶导热性的各向异性造成的，故A正确； B．冰分子中所有水分子以氢键互相联结成晶体，氢键具有饱和性和方向性，在冰的结构中每个水分子都位于四面体中心，它与周围的四个水分子分别以氢键相结合，这样的结构并不是紧密的，使水分子之间的间隙增大，从而导致冰的密度比水的密度小，故B正确； C．二氧化硅晶体能传递光信号，可以用于制造光导纤维，二氧化硅晶体不能导电，硅常用于半导体材料，故C错误； D．乙烯具有催熟效力，能够被高锰酸钾氧化，所以浸有酸性高锰酸钾溶液的硅藻土可用于水果保鲜，故D正确； 故选C。 【变式2-3】下列关于晶体的说法错误的是 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规则的多面体几何外形的性质 B．玻璃和水晶都是晶体，有固定的熔沸点 C．液晶可以制造液晶显示器，施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 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】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规则的多面体几何外形的性质，A项正确； B．水晶是晶体，而玻璃是非晶体，B项错误； 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项正确； D．由于晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，具有特定的方向性，D项正确； 答案选B。 题型03 晶体的形成途径 获得晶体的途径 【典例3】列途径不能得到晶体的是 A．FeCl3蒸气冷凝 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．熔融态SiO2快速冷却 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却 【答案】C 【分析】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。 【解析】A．FeCl3蒸气冷凝得到氯化铁晶体，A不符合题意； B．熔融态SiO2热液缓慢冷却可以得到SiO2晶体，B不符合题意 C．熔融态物质急速冷却得到玻璃态物质，不属于晶体，C符合题意； D．硫酸不挥发，所以CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却可以得到硫酸晶体，D不符合题意； 综上所述答案为C。 【变式3-1】关于晶体的下列说法中正确的是 A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一 B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形 C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 D．只有无色透明的固体才是晶体 【答案】A 【解析】A．获得晶体的方法有熔融态物质凝固、气态物质凝华、溶质从溶液中结晶析出，因此溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一，正确； B. 区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X射线衍射实验，而不是通过观察是否有规则的几何外形，错误； C．水晶是晶体SiO2，其性质的各向异性表现在物理性质如在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，错误； D.晶体不一定是无色透明的，如石墨是黑色的、不透明；无色透明的也不一定是晶体，如玻璃属于玻璃态物质，错误。 【变式3-2】通过下列操作获得的物质不是晶体的是(　　) A.液态水急速冷却到－108 ℃ B.凝华获得的碘 C.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜 D.从熔融态以适当速率凝固获得的硫 【答案】　A 【解析】　获得晶体的一般途径有三种：熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。B、C、D得到的都是晶体，液态水急速冷却到－108 ℃得到的是玻璃态物质，不属于晶体，故合理选项是A。 【变式3-3】近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子，小球为钠原子)，关于这三种晶胞的说法正确的是 A．晶胞Ⅰ中钠原子的配位数为6 B．晶胞Ⅱ中含有6个钠原子 C．晶胞Ⅲ所对应晶体的化学式为Na2Cl D．三种晶体均是由NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应所得 【答案】C 【分析】根据原子分摊可知，晶胞Ⅰ中：晶胞中Na原子数目=1+8=2，Cl原子数目=12=6，化学式为NaCl3；晶胞Ⅱ中：晶胞中Na原子数目=2+4=3，Cl原子数目=8=1，化学式为Na3Cl；晶胞Ⅲ中：晶胞中Na原子数目=2+4+2=4，Cl原子数目=8=2，化学式为Na2Cl；根据信息：NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。结合原子守恒可知，晶胞Ⅰ所对应的晶体是NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应的产物，晶胞Ⅱ、Ⅲ所对应的晶体是NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应的产物，据此分析解答。 【解析】A．由图可知，晶胞Ⅰ中12个Cl原子位于面上，所以体心Na原子周围有12个Cl，即Na原子的配位数为12，故A错误； B．晶胞Ⅱ中有2个Na原子位于体内，4个位于棱心，棱心被4个晶胞共用，Na原子个数为2+4=3，即晶胞Ⅱ中含有3个Na原子，故B错误； C．晶胞Ⅲ中Na原子数目=2+4+2=4，Cl原子数目=8=2，化学式为Na2Cl，故C正确； D．晶胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对用晶体的化学式分别为NaCl3、Na3Cl、Na2Cl，由原子守恒可知，晶胞Ⅰ所对应的晶体是NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应的产物，晶胞Ⅱ、Ⅲ所对应的晶体是NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应的产物，故D错误； 答案选C。 题型04 晶胞的概念及判断 1.晶胞概念 描述晶体结构的基本单元。 2.晶胞结构 晶胞一般都是平行六面体，晶体是由无数晶胞无隙并置而成。 【典例4】（24-25高二下·广东佛山·期中）下列图示结构中，属于晶胞的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】晶胞是晶体的最小重复的结构单元，进行无隙、并置形成晶体； A．图示结构不是晶胞，不能进行无隙、并置，故A不选； B．图示结构不是晶胞，不能进行无隙、并置，故B不选； C．图示结构是晶胞，能进行无隙、并置形成晶体，故C选； D．图示结构不是晶胞，不能进行无隙、并置，故D不选。 答案选C。 【变式4-1】下列结构示意图中，不能表示晶胞的是 A．  B．  C．   D．   【答案】C 【分析】能够表现晶体结构特征的基本单位称为晶胞。整块晶体是由完全等同的晶胞“无隙并置”地堆积起来。“无隙并置”即一个晶胞与它比邻的晶胞是完全共顶角、共面、共棱的，取向一致，无间隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动。 【解析】表示A、B、D晶体结构单元的平行六面体具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱，故A、B、D结构可以表示晶胞；表示C晶体结构单元的平行六面体不具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱，故C结构不可以表示晶胞； 故选C。 【变式4-2】几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为6 C．若ZnS的晶胞边长为apm，则Zn2+与S2-之间最近距离为apm D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【答案】D 【解析】A．NaCl 和CsCl都是离子晶体，Na+半径小于Cs+半径，半径越小，离子间的离子键越强，熔沸点越高，因此熔沸点：NaCl>CsCl，A错误； B．由图可知，在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数且为12，B错误； C．ZnS的晶胞边长为a pm，Zn2+与S2-之间的最近距离为体对角线的，因此为apm，C错误； D．ZnS中阳离子配位数为4，NaCl中阳离子配位数为6，CsCl中阳离子配位数为8，因此阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl，D正确； 故选D。 【变式4-3】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是    A．干冰能自发地呈现多面体外形 B．1个干冰晶胞中含有4个分子 C．干冰升华时，内的C=O受到破坏 D．分子是含有极性键的非极性分子 【答案】C 【解析】A．干冰为分子晶体，能自发地呈现多面体外形，故A正确； B．根据“均摊法”，晶胞中含个分子，故B正确； C．干冰升华时为物质状态的变化，破坏的是分子间作用力，不是C=O受到破坏，故C错误； D．分子中含有碳氧极性键，分子结构对称正负电荷重心重合，为非极性分子，故D正确； 故选C。 题型05 晶胞的有关计算 晶胞中粒子数目的计算 （1）平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的； ②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的； ③晶胞面上的原子是2个晶胞共用的。 （2）铜晶胞(如图所示)中的原子数为8×＋6×＝4。 （3）几种晶胞中原子数目的确定 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 【典例5】（24-25高二下·广东韶关·期末）的晶胞如图所示，已知A原子的分数坐标为，B原子为，晶胞参数为acm。设阿伏加德罗常数为，关于该晶胞说法错误的是 A．化学式为 B．N原子的配位数为6 C．晶胞密度 D．原子C的分数坐标为 【答案】C 【解析】A．Al位于晶胞的顶点和面心，数目为，Cr位于面心，数目为，N位于晶胞棱边的中点和体心，数目为，三者数目之比为1:1:2，则化学式为CrAlN2，A不符合题意； B．以体心的N原子为例，离它最近的有4个Cr、2个Al，N原子的配位数为6，B不符合题意； C．晶胞密度为，C符合题意； D．原子C位于正面面心，其分数坐标为，D不符合题意； 故选C。 【变式5-1】（24-25高二下·广东珠海·期中）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，晶胞结构如图所示。储氢时，分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为anm，表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．铁镁合金晶胞中Fe原子数为4 B．Mg与Fe之间的最近距离为 C．在铁镁合金晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个 D．储氢后，1mol晶胞最多含有的个数为 【答案】B 【解析】A．由铁镁合金晶胞结构可知，铁原子处于面心和顶点位置，由均摊法计算可知，铁镁合金晶胞中含有铁原子数为，A正确；   B．分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，晶胞面对角线长度2anm，晶胞边长anm，Mg与Fe之间的最近距离为体对角线长度的四分之一，最近距离为nm，B错误； C．以一个铁原子为中心，有三个互相垂直的面，每个面上有4个铁原子离该铁原子距离相等且最近，则与铁原子最近的铁原子数有12个，C正确； D．分子在晶胞的体心和棱的中心位置，根据均摊法计算，储氢时一个晶胞中分子数目为，则1mol晶胞最多含有的个数为，D正确； 故选B。 【变式5-2】（24-25高二下·广东清远·月考）和均位于元素周期表第四周期，砷化镓()是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等，其晶胞结构如图所示，下列说法错误的是 A．晶体中As的配位数为4 B．根据元素周期律，原子半径： C．的熔点为1238℃，硬度大，晶体类型为共价晶体 D．若晶胞边长为，则晶胞中和之间的最短距离为 【答案】D 【解析】A．由晶胞结构图可知，离As的最近的Ga有4个，砷原子的配位数为4，故A正确； B．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，原子半径：Ga>As，故B正确； C．GaAs的熔点为1238℃，硬度大，熔点高硬度大，故晶体类型为共价晶体，故C正确； D．根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As之间的最短距离为体对角线的，若晶胞边长为apm，则晶胞中Ga和As之间的最短距离为，故D错误； 故答案为D。 【变式5-3】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6=3Na＋＋。现有冰晶石的结构单元如图所示， 位于大立方体顶点和面心， 位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中 、 中的一种。下列说法正确的是 A．冰晶石是共价晶体 B．大立方体的体心处代表Al3＋ C．与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个 D．冰晶石晶体的密度约为g·cm-3 【答案】C 【分析】白球位于棱上和内部，共有8+=11，灰球位于顶点和面心，个数=化学式中Na和Al个数比是3：1，因此▽位置应该是白球，代表Na+，灰球有4个，代表Al3＋。该结构单元中有4个铝原子和12个钠原子，含有4个Na3AlF6； 【解析】A．冰晶石熔融时能电离说明其是离子晶体，A错误； B．根据分析立方体的体心处▽代表Na+，B错误； C．以体心处Na+(白球)为例，与之距离相等且最近的白球位于8个小立方体的体心，有8个，C正确； D．晶胞中有4个Na3AlF6，因此密度为 g⋅cm，D错误； 答案选C。 题型06 晶体结构的测定 1.结构测定 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。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，而非晶体图谱中没有。 2.信息处理 通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观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，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 3.测定示例——乙酸晶体结构的测定流程 乙酸晶体的X射线衍射实验⇒乙酸晶胞中含4个乙酸分子⇒测定晶胞中各原子的位置(即原子坐标)⇒计算原子间的距离⇒判断出哪些原子间存在化学键⇒确定键长和键角⇒分子的空间结构。 【典例6】（24-25高二下·广东湛江·期末）中华民族创造了辉煌灿烂的文化，下列说法错误的是 A．内江糖画制作所用白糖的主要成分属于二糖 B．“缣帛”是丝织品制成的“纸”，其主要成分属于纤维素 C．北京绢花、扬州绒花用到的主要材料蚕丝是天然高分子材料 D．虞弘墓汉白玉石椁的汉白玉晶体结构可用X射线衍射仪测定 【答案】B 【解析】A．内江糖画制作所用白糖的主要成分是蔗糖，属于二糖，A正确； B．“缣帛”是丝织品制成的“纸”，主要成分是蛋白质，B错误； C．蚕丝主要成分是蛋白质，属于天然高分子材料，C正确； D．X射线衍射法可以用于测定分析晶体结构，D正确； 答案选B。 【变式6-1】（24-25高二下·广东湛江·期末）下列有关现代分析仪器的说法不正确的是 A．通过X射线衍射仪可以测定晶体结构 B．通过核磁共振仪可确定有机化合物的实验式 C．通过质谱仪可快速、精准测定有机化合物的相对分子质量 D．通过红外光谱仪可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 【答案】B 【解析】A．X射线衍射仪用于测定晶体结构，A正确； B．核磁共振仪主要用于确定分子中氢原子种类及比例等信息，无法直接确定有机物的实验式，需要结合其他方法，B错误； C．质谱仪可快速、精确测定有机物的相对分子质量，C正确； D．红外光谱仪可确定有机物中化学键或官能团信息，D正确； 故选B。 【变式6-2】中华优秀传统文化是人类文明发展的重要精神财富。下列说法错误的是 战国中山王铁足铜鼎(收藏于河北博物馆) 清明上河图卷轴(收藏于故宫) 五层彩绘陶仓楼(收藏于焦作博物馆) 虞弘墓汉白玉石椁(收藏于山西博物馆) A．战国中山王铁足铜鼎可用足量浓硝酸清洗除去其表面的铜绿 B．《清明上河图》是在生丝织成的绢上作画，绢的主要成分是蛋白质 C．五层彩绘陶仓楼的主要成分为硅酸盐，其Si与O构成了四面体形 D．虞弘墓汉白玉石椁的汉白玉晶体结构可用X射线衍射仪测定 【答案】A 【解析】A．铜能与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，所以不能用浓硝酸清洗除去铁足铜鼎表面的铜绿，故A错误； B．绢的主要成分是天然高分子化合物蛋白质，故B正确； C．硅酸盐中每个硅原子和4个氧原子构成了硅氧四面体，故C正确； D．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射线衍射仪可以看到微观结构，能用于测定汉白玉晶体结构，故D正确； 故选A。 【变式6-3】可用作固体离子导体，能通过加热制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。 下列说法错误的是 A．测定晶体结构常用X射线衍射仪 B．与晶胞的体积之比为 C．晶胞中距离每个最近的数目为6 D．晶胞中间最短距离为 【答案】C 【解析】A．X射线衍射实验可测定晶体结构有关信息，可以测定晶体结构，A正确； B．据“均摊法”，晶胞中含个I-，结合化学式，含有4个AgI，则晶体密度为；晶胞中含个I-，结合化学式，含有2个AgI，则晶体密度为；故，则与晶胞的体积之比为12：7，B正确； C．晶胞中，的个数为4，则的个数为4，晶胞结构如图：，以A点为坐标原点，则最近的3个位于晶胞的面心（例如B位于xOy轴的面心、C位于yOz轴的面心），A点被8个晶胞共有，则最近的有个，C错误； D．晶胞中，的个数为2，则的个数为2，则位于晶胞体对角线的连线上，两个间的最短距离为体对角线的一半，为，D正确； 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 $