第3章 第1节 第2课时 晶胞 晶体结构的测定-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

065 3.下列关于晶体性质的描述中，正确的是 A.晶体具有物理性质各向同性的特点 B.形成晶体的形态与结晶过程的速率无关 C.用X射线衍射实验可以区分晶体和非晶体 D.具有规则几何外形的固体均为晶体 4.(2025·河北保定高二期末)下列有关物质结构与性质的说法中，错误的是 A.N2通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B.用He替代H2填充探空气球更安全是因为He的电子构型稳定 C.X射线衍射实验可以“看到”原子的内部结构 D.白磷在常温下就有很高的反应活性是因为分子中的P一P键弯曲而具有较大张力，键能小，易 断裂 5.(2025·黑龙江齐齐哈尔高二期中)将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间 后（温度不变）发现缺角的晶体变完整了（外形变规则了）。这段时间内晶体和溶液的质量变化 分别是 () A.减小、增大 B.增大、减小 C.不变、不变 D.不能确定 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[15] 第2课时晶胞 晶体结构的测定 学习目标 1.认识简单晶胞的结构特征。 2.会进行各种典型的晶胞中粒子数目的计算和晶体化学式的确定。 3.了解晶体结构的测定方法。 学习任务一：晶胞 三必备知识 1.晶胞 ①晶胞是晶体的最小重复单 描述晶体结构的 叫晶胞：常规的晶胞都是 元，但不是物质最基本的构 成粒子，物质最基本的构成 2.晶胞与晶体的关系0@ 粒子可以看成原子、分子、 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 离子或原子团。不同晶胞 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间没有 中所含粒子的种类、个数 不同。 (2)“并置”是指所有晶胞都是 排列的，且取向 ®晶胞“无隙并置”中的并置 (3)晶胞只是晶体微观空间结构里的一个 ,在它的上下左右 可理解为：将任意晶胞沿着 前后 地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的 及其 晶胞的周期性排列方向平 内部的 及 (包括取向)是完全相 移到相邻或其他晶胞时，能 够完全重合，过程中无须转 同的。 动或改变方向。 066 3.平行六面体晶胞中粒子数目的计算® ③氯化钠晶胞中，C1位于顶 (1)晶胞的顶角原子是 个晶胞共用的。 点和面心，共有4个。Na 位于棱上和体心，共有4 (2)晶胞棱上的原子是 个晶胞共用的。 个。故1个氯化钠晶胞中 (3)晶胞面上的原子是 个晶胞共用的。 均摊的Cl数目Na数目 均为4，两者个数比为1：1， 总之，晶胞是 个顶角相同， 套各 所以化学式为NaCl。 根平行棱分别相同、 套各 个平 1 88 1-4 +6× 行面分别相同的最小平行六面体。 铜晶胞 如金属铜的一个晶胞（如图所示）均摊到的原子数为 二自学辨析 1.晶胞是晶体④结构中的最小的重复单元。 2.相邻晶胞（平行六面体）之间没有任何间隙。 12×4+1=4 3.晶胞排列时，取向相同。 4.不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同。 )④1)准晶的概念：准晶是在 急冷的Al-Mn合金中发 三课堂探究 现的，是一种介于晶体和非 典例1：(2025·河北石家庄高二期末)某普鲁士蓝类配合物可作为 晶体之间的固体。 新型钠离子电池的电极材料。它由Na+、Ni2+、Fe+和CN构成，其 2)准晶的结构：准晶具有 晶胞结构如图。已知：晶胞参数为apm,该物质的摩尔质量为 完全有序的结构，然而又不 具有晶体所具有的平移对 Mg·mol-1,N表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 称性，因而可以具有晶体所 不允许的宏观对称性。准 晶是具有准周期平移格子 构造的固体，其中的原子常 呈定向有序排列，但不作周 CN 期性平移重复，其对称要素 ○Ni2 包含与晶体空间格子不相 ●fe3 容的对称。 3)准晶的特性：准晶具有 独特的属性，坚硬又有弹 (Na未标出) 性、非常平滑，而且与大多 A.该物质的化学式为NaNiFe(CN)。 数金属不同的是其导电性、 导热性很差，因此在日常生 B.HCN为直线形分子，分子中σ键与π键数目比为1：1 活中大有用武之地。 C.Fe3+位于N2+围成的正八面体中心 M D.该晶体的密度为， 'V×(ax10-0)g·cm- 067 要点归纳： 1.均摊法确定粒子个数 立方晶胞中微粒数的计算方法如下：晶胞中任意位置上的一个原 子如果是被个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的 份额就是】，非长方体晶胞中粒子视具体情况而定。 三棱柱 上 →棱上哈 ：面上、底面 1 →顶点上位 >内部：1 →顶点上 6 六棱柱 →棱上：日 分：侧面，底面< →内部：1 石墨晶胞每一层内碳原子排成六边 平面型 形，其顶点(1个碳原子)被三个六边 形共有，每个六边形占写 2.确定晶体化学式的方法 ⑤计算晶体密度的方法 观察粒子种类→确定粒子在晶胞中的位置→用均摊法求各粒子 1)思维流程 的数目→求各粒子的最简个数比→确定化学式。 确定晶 物质 晶胞 对点训练1：(2025·黑龙江齐齐哈尔高二期末)碳化钼负载的层状 胞中粒>的化的质h 子个数 学式 量 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 度 的是 ( 确定晶胞的体积 NM H,+C02 2)计算公式：p= CO+H.O6 Naa O代表碳原子 (N为晶胞中的粒子数， ○代表钼原子(Mo) M为晶胞化学式的摩尔质 d的 碳化钥晶胞 量，N为阿伏加德罗常数， a为晶胞边长)。 A.碳化钼晶体的化学式为MoC 3)常用到的单位换算： B.碳化钼晶胞中，离Mo最近的Mo原子为8个 1m=102cm=10'nm=102pm C.C02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Vcm3,N是阿伏加德罗常数的值，则其晶 体密度⑤为432 V·Ng·cm3 068 学习任务二：晶体结构的测定 一必备知识 1.仪器 测定晶体结构最常用的仪器是 2.原理 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，①X射线衍射仪原理 会在记录仪上产生分立的 或者 而非晶体没有该 X射线光源 探测器 现象。 3.X射线衍射图谱的应用① (1)通过X射线衍射图，经过计算获得 结构的相关信息，包 轨道 晶体样本 括晶体形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对 通过调整光源跟探测器的 称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。 角度使X光发生衍射，探 (2)根据原子坐标，可以计算原子间的 ,判断哪些原子之间 测器分析衍射的X光是否 存在 确定 和 得出分子的 产生分立斑点或者衍射峰， 确定样本是否为晶体结构 二自学辨析 1.用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是相同的。 2.晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞。 3.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。 三课堂探究 典例2：(2025·河北唐 山高二期中)通常采用 X射线衍射的方法测定 晶体结构并依据所得X 射线衍射图，经过处理 确定晶体的空间结构， 乙酸晶体 乙酸晶胞 乙酸分子的空间结构 下列相关叙述正确的是 ( A.观察晶体的X射线衍射图可直接获得晶体的结构信息 B.将晶体的X射线衍射图进行计算处理可获得晶体结构的相关信 息（晶胞形状及大小、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) C.从晶体结构的相关信息可直接推测出晶体的化学组成（如原子个 数比或化学式) D.由晶体结构的相关信息可直接判断原子之间的化学键如键长和 键角等 069 要点归纳：晶体结构的测定流程 袋 行 晶胞的大小和形状 原子间 X射线 计算 结合化 分子或原子的对称类型 的相互 体衍射实验 学组成 图 原子在晶胞里的数目和位置 关系 对点训练2：(2024·河南驻马店高二期末)下列有关说法正确的是 A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同 C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，不能推出乙酸分子的 空间结构 D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定键长和键角 课堂素养评价 1.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 2.(2025·黑龙江牡丹江高二期末)金属晶体有三种常见的晶胞结构，a、b、c分别代表这三种晶胞 的结构，晶胞a、b、c内金属原子的个数比为 A.11:8:4 B.3:2:1 C.9:8:4 D.21:14:9 3.(2024·江西南昌高二期中)磷元素有白磷、红磷等单质，白磷(P4) O表示P 分子结构及晶胞如图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为xP, (白磷，s)一4P（红磷，s)△H<0;下列说法正确的是（) oo A.P4分子中的P一P-P键角为10928 B.白磷和红磷互为同位素 000 白磷分子 白磷晶胞 C.白磷晶体中1个P4分子周围有8个紧邻的P4分子 D.白磷和红磷在O2中充分燃烧生成等量P,0,(s),白磷放出的热量更多 4.（2025·天津高二阶段练习)已知Ni,Mg1-0晶体属立方晶系， 晶胞边长a,将Li掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型 O Mg 太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参 ●Ni 数不发生变化，下列说法正确的是 ( ⑦i Oo A.该结构单元中0原子数为3 B.Ni和Mg间的最短距离是a C.Ni最近且等距的0原子个数为4 D.该物质的化学式为Lio.5Mg1.12sNi2.3s04 070 5.Co的晶胞结构为面心立方结构。已知一定条件下晶胞的棱长为acm,阿伏加 德罗常数为N,则该条件下Co的摩尔体积（单位物质的量的物质的体积）为 cm3·mol(用含a、Na的代数式表示，下同)，晶体密度为 0 g·cm3 O- C的晶胞结构示意图 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[16] 第二节分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 学习目标 1.能辨识常见的分子晶体，并能从分子角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分 子晶体物理性质的影响。 2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒的堆积模型，利用均摊 法对晶胞进行分析计算。 学习任务一：分子晶体与结构 一必备知识 1.分子晶体0 ①分子晶体的判断方法 (1)概念：只含 的晶体称为分子晶体。 组成分子晶体的粒子是分 (2)微粒间作用：在分子晶体中，相邻分子靠 相互吸引。 子，粒子间的作用是分子 (3)物理性质：分子晶体有 熔点的特性，分子晶体的硬度很 间作用力 只有范德华力或氢键 2.常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有 H,S、HCl、NH、CH4等 卤素(X2)、O2、N2、白鳞(P4)、 部分 硫(Sg)、碳60(C0)等 分子内部原子为共价键 部分 C02、P406、P4010、S02等 分子晶体的硬度小，熔、 稀有气体 He,Ne、Ar等 沸点低，在熔融状态、固 几乎所有的 HN03、H2S04、HP04、H2Si03等 态下不导电 绝大多数 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等第三章晶体结构与性质 第一节物质的聚集状态与晶体的常识 第1课时物质的聚集状态晶体与非晶体 学习任务一 一、必备知识 2.(1)电子阳离子电中性粒子电中(2)离子 3.气态液态固态 二、自学辨析 1.V 2.×提示：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。因此等离子体的基本构成粒子 不是阴、阳离子。 3.V 4.V 三、课堂探究 典例1：D晶体与非晶体的根本区别在于粒子在微观空间是否 呈周期性的有序排列，有规则的几何外形的物质不一定是晶 体，比如：玻璃，故A错误：常温下，金属汞为液态，不是由分子 构成，故B错误；液晶不像普通物质直接由固态晶体熔化成液 体，而是经过一个既像晶体又似液体的中间状态，同时它还具 有液体和晶体的某些性质。液晶的最大特点是：既具有液体 的流动性，又具有晶体的各向异性，故C错误；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，具有良好的导电性和流动性，故D正确。 对点训练1：C等离子体是由电子、阳离子和电中性的分子或 原子组成的整体上呈电中性的气态物质，A项正确：液晶材料 的显示原理为施加电场时，液晶分子的长轴取向发生不同程 度的改变，移去电场后，液晶分子恢复到原来状态，B项正确； 由等离子体、液晶的定义可知等离子体、液晶是物质的一种聚 集状态，C项错误：液晶分子聚集在一起时，其分子间的相互 作用很容易受温度、压力和电场的影响，这是液晶的性质，也 可以用来解释为什么可以用液晶来做液晶显示器，D项正确。 学习任务二 一、必备知识 1.有有序排列没有相对无序 2.熔融态气态溶质紫色紫色气体紫黑色无色 3.(1)①自发地②速率③周期性 (2)不同强度导热性光学性质(3)有 4.X射线衍射 二、自学辨析 1.×提示：晶体与非晶体的根本区别在于粒子在微观空间里 是否呈周期性的有序排列。 2.×提示：晶体具有各向异性，水晶柱面不同方向的导热性不 同，故熔化的石蜡呈椭圆形。 3.V4.V 三、课堂探究 典例2：B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，故A正确；水晶是晶体 而玻璃是非晶体，故B错误：构成晶体的粒子在微观空间里呈 -16 现周期性的有序排列，则晶体的对称性是微观粒子按一定规 律做周期性重复排列的必然结果，故C正确：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，故D正确。 对点训练2：B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，A、C、D不符合题意；液态水急速冷却到-108℃得到的是 玻璃态物质，不属于晶体，B符合题意。 课堂素养评价 1.B在我们周围，等离子体也常常存在，如日光灯和霓虹灯的 灯管里，A项错误；等离子体因含带电微粒而能吸收电磁波， 因能量很高而能使难发生的化学反应迅速发生，B项正确，C 项错误：等离子体可以通过人工得到，D项错误。 2.B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；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：玻 璃不是晶体，故C错误：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。 3.C由于晶体内部质点排列的有序性，所以晶体的某些物理性 质具有各向异性的特点，A错误；晶体的形成都有一定的形成 条件，如温度、结晶速率等，B错误；X射线衍射实验能够测出 物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与 非晶体，C正确；具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如 切割成有规则几何外形的玻璃不是晶体，D错误。 4.C物质的键能越大越稳定，N,性质稳定，是因为N,分子中 氮氮三键键能很大，A正确；用He替代H2填充探空气球更安 全是因为He的电子构型稳定，满足2电子稳定结构，B正确； X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有 规则的排列可区分晶体与非晶体，C错误：白磷在常温下就有 很高的反应活性是因为分子中的P一P键之间夹角为60度， 弯曲而具有较大张力，键能小，易断裂，D正确。 5.C品体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，品体有 自范性、各向异性，胆矾晶体具有自范性，硫酸铜晶体和硫酸 铜溶液存在着溶解平衡，即硫酸铜晶体不断溶解，溶液中的硫 酸铜不断析出，由于在自然条件下结晶形成的晶体形状都是 规则的，所以向饱和硫酸铜溶液中放入一小块缺角的胆矾晶 体时硫酸铜晶体的形状会变得规则，而质量不发生变化，所以 这段时间内晶体和溶液的质量变化都是不变，故C正确。 第2课时晶胞晶体结构的测定 学习任务一 一、必备知识 1.基本单元平行六面体 2.(1)任何间隙(2)平行相同 (3)基本单元无隙并置形状原子种类个数几何 排列 3.(1)8(24(328三4三两8x日+6×2=4 二、自学辨析 1./ 2.V提示：晶体是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有 任何间隙。 3.√提示：晶胞都是平行排列的，取向相同。 4.×提示：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。 三、课堂探究 典例1：D该晶胞结构中含有心·个数为8×日+6×分=4， e“个数为2×}+1=4,0N个数为24×+24×分+6 1 1 =24,根据化合价分析得到该物质的化学式为NaNiFe(CN)6, 故A正确；HCN为直线形分子，其结构式为H一C三N,则分 子中σ键与π键数目比为1：1，故B正确；以中心的Fe3+分 析，其前后左右上下的N2+围成的正八面体，因此Fe3+位于N2+ 围成的正八面体中心，故C正确；该晶胞有4个NaNiFe(CN)6,则 Mg·mol- 该晶体的密度为心m一X4 4M (a×100cm)3-N4x(ax10-oyg·m',故 D错误。 对点训练1：B由晶体的结构图可知：其中含有的Mo原子数目 为8×名+6×分=4，含有的C原子数目是12×子+1=4， 所以该晶体的化学式为MoC,A正确；由碳化钼晶胞可知，离 Mo最近的Mo原子为3X8=12个，B错误；在C0,分子中，C 2 的价层电子对数为2+4-？×2=2，C正确：1个碳化钼晶胞 2 中含有碳原子：1+12×=4，钼原子：8×日+6×7=4，放 MoC晶体密度为p=4×(96+12 432 NV g·m3=7xgm3,D 正确。 学习任务二 一、必备知识 1.X射线衍射仪 2.斑点明锐的衍射峰 3.(1)晶体(2)距离化学键键长键角空间结构 二、自学辨析 1.×提示：石英玻璃为非晶态SO,,水晶为晶态SO,,两者研 成粉末摄取的X射线衍射图谱不相同。 2.×提示：处于晶胞内部的粒子完全属于该晶胞，处于顶点、 面心和棱上的粒子与其他晶胞共用。 3.V 三、课堂探究 典例2：BX射线衍射实验获得衍射图后，经过计算处理可以 获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状及大小、分子或原子 在空间有序排列呈现的对称类型、原子的位置和数目等，B正 确，A、C、D错误。 对点训练2：A石英玻璃是非晶体二氧化硅，水晶是晶体二氧 化硅，则水晶的衍射图谱中会出现分立的斑，点或明锐的衍射 峰，而石英玻璃的衍射图谱中不会出现，二者的衍射图谱不 同，B项错误；通过晶体的X射线衍射实验，可以判断出晶体 中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的 空间结构，C、D项错误。 课堂素养评价 1.C晶胞中的粒子不一定完全属于该晶胞，故不能直接由晶胞 中所含粒子数确定该晶体的化学式，A项错误；平行六面体晶 -17 胞侧棱上的粒子为4个晶胞共用，B项错误；1个晶胞中一般 存在多个粒子，D项错误。 2.B图a中所含金属原子的个数为12×石+2×子+3=6，图 b中所含金属原子的个数为8×日+6×子=4，图e中所含金 1 属原子的个数为8×日+1=2，则金属原子个数比为6：4：2 =3:2:1,故答案选B。 3.D白磷分子为正四面体结构，每个顶点1个P原子，P分子 中的P一P一P键角为60°，A错误；白磷和红磷互为同素异形 体，B错误；白磷晶体中1个P4分子周围有12个紧邻的P4分 子，C错误；从题中可知，白磷转化为红磷放热，说明相等质量 的白磷能量高于红磷，白磷和红磷在氧气中充分燃烧生成等 量的P2O,(s),白磷放出的能量更多，D正确。 4.D该品胞中0原子个数为1+12×子=4，故A错误；根据图 知，Ni和Mg的最短距离等于晶胞面对角线长度的一半，即 2a,故B错误；Ni的配位数即距离i最近的O原子的个数 为6个，故C错误：该晶胞巾0原子个数为1+12×子=4， 山原子个数为1×子=0,5，g原子个数为1×日+2×了 1 1.125,N原子个数为7×日+3×分=2.375，所以i,Mg、 Ni、0原子个数之比=0.5：1.125：2.375：4，所以其化学式 为Li.5Mg1.125Ni2.37504,故D正确。 a3Na2880 5 4 aN 【解析】由晶胞结构可如，每个晶愿中含有8×日+6×号- 4个Cw分子，则该条件下C0的摩尔体积为am)- 4。 NA 4×12×60 aXcm·mml';品体密度为p=晋= NA 4 a g·cm3= 288 aN g·cm3。 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时分子晶体 学习任务一 一、必备知识 1.(1)分子(2)分子间作用力(3)低小 2.非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物 3.范德华力方向12 二、自学辨析 1.V提示：稀有气体单质是单原子分子，固态时属于分子晶 体，分子间只含分子间作用力，不含化学键。 2.×提示：分子晶体受热熔化时，只破坏分子间作用力，不破 坏共价键。 3.×提示：分子晶体的稳定性与共价键的强弱有关，与分子间 作用力的大小无关。 0