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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第一節(jié) 晶體的常識(shí),一、晶體與非晶體 1.晶體與非晶體的本質(zhì)差異：,能自發(fā)呈現(xiàn)多面,體外形,有序排列,不能自發(fā)呈現(xiàn),多面體外形,相對(duì)無(wú)序,2.獲得晶體的途徑：,凝固,冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）,從溶液中析出,3.晶體的特性：,多面體,物理性質(zhì),二、晶胞 1.概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的_________。 2.結(jié)構(gòu)：,基本單元,任何間隙,平行排列的，取向相同,3.一個(gè)晶胞平均占有的原子數(shù)： 例如： 金屬銅的一個(gè)晶胞的原子數(shù)= 。,8,4,2,,1.辨析下列說(shuō)法的正誤： (1)晶體一定是固體，固體一定是晶體。 ( ) 分析：固體不一定是晶體，如玻璃、橡膠等都是玻璃體，不屬于晶體。,×,(2)晶體有規(guī)則的幾何外形，有規(guī)則幾何外形的固體都是晶 體。 ( ) 分析：由于晶體中的粒子在三維空間里呈周期性有序排列， 因而晶體有規(guī)則的幾何外形，而某些固體物質(zhì)本身沒(méi)有規(guī)則 的幾何外形，但是可以加工出規(guī)則的幾何外形，因此，不能 單從晶體的外觀上判斷固體物質(zhì)是否為晶體。,×,(3)晶胞頂點(diǎn)上的粒子均是 屬于該晶胞。 ( ) 分析：平行六面體晶胞中，頂點(diǎn)上的粒子有 屬于該晶胞，但非平行六面體要具體分析。 (4)晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)單元。 ( ) 分析：晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成，所以晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)單元。,×,√,2.下列物質(zhì)中屬于晶體的是 ( ) A.海鹽 B.玻璃 C.陶瓷 D.膽礬 【解析】選D。海鹽是混合物；玻璃屬玻璃態(tài)物質(zhì)，介于晶體和非晶體之間；陶瓷是混合物，屬于非晶體；膽礬是硫酸銅的晶體，化學(xué)式為CuSO4·5H2O。,3.下列有關(guān)晶體和非晶體的說(shuō)法中正確的是 ( ) A.具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體 B.晶體具有自范性，非晶體沒(méi)有自范性 C.晶體研碎后即變?yōu)榉蔷w D.將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體,【解析】選B。晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，因此，A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體是由晶胞通過(guò)“無(wú)隙并置”形成的，組成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤；自范性是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別，所以B選項(xiàng)正確。,4.區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學(xué)方法是 ( ) A.熔、沸點(diǎn) B.硬度 C.顏色 D.X-射線衍射實(shí)驗(yàn) 【解析】選D。X-射線衍射實(shí)驗(yàn)是區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法。,5.下列有關(guān)獲得晶體的途徑，錯(cuò)誤的是 ( ) A.從熔融態(tài)結(jié)晶出來(lái)的硫 B.熔融態(tài)物質(zhì)急速冷卻 C.凝華得到的碘 D.從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅 【解析】選B。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，如果凝固速度過(guò)快，通常得不到晶體，只得到看不到多面體外形的粉末或沒(méi)有規(guī)則外形的塊狀物。,6.下列關(guān)于晶體的說(shuō)法正確的是 ( ) A.將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體 B.假寶石往往是玻璃仿造的，可以用劃痕的方法鑒別寶石和玻璃制品 C.石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點(diǎn) D.藍(lán)寶石在不同方向上的硬度一定相同,【解析】選B。A選項(xiàng)，將飽和CuSO4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體。B選項(xiàng)，一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以根據(jù)有無(wú)劃痕來(lái)鑒別。C選項(xiàng)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。D選項(xiàng)，由于晶體的各向異性導(dǎo)致藍(lán)寶石在不同方向上的硬度有一些差異。,一、晶體與非晶體的區(qū)別與聯(lián)系 1.晶體與非晶體的區(qū)別：,2.晶體與非晶體的判定方法：,【微思考】 (1)將晶體和非晶體分別加熱各有什么現(xiàn)象？ 提示：加熱晶體，溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)晶體開(kāi)始熔化，在全部熔化以前，繼續(xù)加熱，溫度基本保持不變，完全熔化后，溫度才開(kāi)始升高，所以晶體有固定的熔點(diǎn)。加熱非晶體時(shí)，溫度升高到某一程度后非晶體開(kāi)始軟化，流動(dòng)性增強(qiáng)，最后變?yōu)橐后w。從軟化到完全熔化，中間經(jīng)過(guò)較大的溫度范圍，所以非晶體無(wú)固定的熔點(diǎn)。,(2)熔融態(tài)物質(zhì)冷卻時(shí)都能得到晶體嗎？ 提示：熔融態(tài)物質(zhì)冷卻時(shí)，不一定得到晶體，一是該物質(zhì)本身是非晶體，不具有自范性，如玻璃的冷卻得不到晶體，二是晶體的自范性是有一定條件的，如某些晶體熔化后，若冷卻速度過(guò)快，微粒不能很好地規(guī)則排列，就得不到晶體。,【典題訓(xùn)練】下列敘述中，正確的是 ( ) A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體 B.晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)則的幾何外形 C.具有各向異性的固體一定是晶體 D.依據(jù)構(gòu)成粒子的堆積方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體,【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn)： (1)不能通過(guò)幾何外形區(qū)別晶體和非晶體。 (2)晶體具有各向異性的特性。,【解析】選C。晶體與非晶體的根本區(qū)別在于其內(nèi)部微粒在空間是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列。晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對(duì)稱性是其內(nèi)部粒子規(guī)律性排列的外部反映，因此B項(xiàng)錯(cuò)。有些人工合成的固體也具有規(guī)則幾何外形和高度對(duì)稱性，但它們不是晶體，所以A項(xiàng)錯(cuò)。具有各向異性的固體一定是晶體，C項(xiàng)正確。晶體劃分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體的依據(jù)是構(gòu)成晶體的粒子及粒子間的相互作用，因此D項(xiàng)錯(cuò)。,【方法規(guī)律】物質(zhì)外觀與晶體外形的關(guān)系 這里所說(shuō)的幾何外形與物質(zhì)的外觀是有區(qū)別的。NaCl晶體的幾何外形是立方的，而食鹽小顆粒用肉眼是看不到晶體外形的，但在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下仍可觀察到其規(guī)則的晶體外形。這充分證明NaCl固體粉末仍是晶體，只不過(guò)是因晶粒太小，肉眼看不到而已。,二、晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法 若某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子1/n屬于該晶胞。 1.長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：,2.非長(zhǎng)方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占該粒子的1/3。,【微思考】 (1)晶胞都是平行六面體嗎？ 提示：習(xí)慣上采用的晶胞是平行六面體，但并非所有的晶胞都是平行六面體，如有的晶胞呈六棱柱形。,(2)位于頂角上的粒子一定是為8個(gè)晶胞所共有嗎？ 提示：晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算，應(yīng)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具體 分析。長(zhǎng)方體和正方體按上述方法分析，若不是長(zhǎng)方體或正 方體，則應(yīng)分析每個(gè)位置上的粒子被幾個(gè)晶胞共用，如六棱 柱的頂點(diǎn)上的粒子被6個(gè)晶胞共用， 個(gè)粒子屬于該晶胞， 而棱上的粒子有 屬于該晶胞。,【典題訓(xùn)練】 (2014·泰安高二檢測(cè))元素X的某價(jià)態(tài)離子 Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子 層，它與N3-形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。 (1)該晶體的陽(yáng)離子與陰離子個(gè)數(shù)比為 。 (2)該晶體中Xn+中n= 。 (3)X元素的原子序數(shù)是 。 (4)晶體中每個(gè)N3-被 個(gè)等距離的Xn+包圍。,【解析】(1)Xn+位于晶胞的棱上，其數(shù)目為12× =3個(gè)，N3-位 于晶胞的頂點(diǎn)，其數(shù)目為8× =1個(gè)，故其個(gè)數(shù)比為3∶1。 (2)由晶體的化學(xué)式X3N知X所帶的電荷數(shù)為1。 (3)因?yàn)閄+的K、L、M三個(gè)電子層正好充滿，故為2、8、18，所 以X的原子序數(shù)是29。 (4)N3-位于晶胞頂點(diǎn)，故其被6個(gè)X+在上、下、左、右、前、 后包圍。 答案：(1)3∶1 (2)1 (3)29 (4)6,【方法規(guī)律】確定晶體化學(xué)式的方法 觀察微粒種類→確定微粒在晶體中的位置→用均攤法求各微粒的數(shù)目→求各微粒的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比→確定化學(xué)式。,【加固訓(xùn)練1】某晶體的晶胞如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子個(gè)數(shù)之比是 ( ) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4,【解析】選B。這不是一個(gè)立方體晶胞結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)正三 棱柱結(jié)構(gòu)，那么依據(jù)實(shí)際情況來(lái)計(jì)算，原子的分?jǐn)倲?shù)為頂角 1/12，水平棱上1/4，豎棱上1/6，面上1/2，內(nèi)部為1。A、 B、C三種粒子個(gè)數(shù)的比為,【加固訓(xùn)練2】根據(jù)晶體的晶胞，可求晶體中微粒個(gè)數(shù)比，現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶體，晶胞如下圖所示，對(duì)應(yīng)微粒個(gè)數(shù)比不正確的是 ( ) A.A∶B=1∶8 B.C∶D=2∶1 C.E∶F=1∶1 D.X∶Y∶Z=1∶3∶1,【解析】選A。A項(xiàng)中，A：1×1=1，B： B項(xiàng)中，C：1×1=1，D： C項(xiàng)中，E： F： D項(xiàng)中，X：1×1=1，Y： Z：,