高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体优秀导学案及答案

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晶体与非晶体的概念
(1)晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。
(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。如橡胶、玻璃、石蜡、沥青、松香等。
2．晶体的特性：
(1)自范性：晶体在适宜条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。
(2)各向异性：是指在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。
(3)对称性：晶体具有特定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有轴对称性，也有面对称性。
(4)晶体具有固定的熔、沸点。
3．常见的四种晶体类型
4.晶体和非晶体的比较
(1)晶体与非晶体的区别
注意：具有规则几何外形的固体不一定是晶体。非晶体也可以打磨成规则的几何外形，但仍不是晶体。
(2)晶体与非晶体的区别方法
(3)判断晶体类型的方法之一：根据晶体结构微粒的种类及微粒间的相互作用。
考点2 晶体结构的基本重复单元——晶胞
1．晶胞
(1)晶体结构中最小的重复单元叫晶胞。
(2)一般来说，晶胞都是从晶体中截取下来的大小、形状完全相同的平行六面体。（有的晶胞呈六棱柱形）
(3)晶胞只是晶体微粒空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部含有的微粒种类、个数及几何排列都是完全相同的。
（4）实例

2.晶胞所含微粒数的计算方法
（1）金属铜的晶胞为面心立方晶胞，如图所示
铜晶体面心立方晶胞及其切割示意图
①位于顶角上的铜原子为8个晶胞共有。
②位于面心上的铜原子为2个晶胞共有。
③晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是4。
（2）晶胞中微粒数的计算
计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用“切割法”(或“均摊法”)。即某个微粒为n个晶胞所共有，那么切割后的每个晶胞对这个微粒分得的份额是eq \f(1,n)。
a.平行六面体形(正方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算
①处于顶点上的微粒，同时为8个晶胞所共有，每个微粒有eq \f(1,8)属于该晶胞。
②处于棱边上的微粒，同时为4个晶胞所共有，每个微粒有eq \f(1,4)属于该晶胞。
③处于晶面上的微粒，同时为2个晶胞所共有，每个微粒有eq \f(1,2)属于该晶胞。
④处于晶胞内部的微粒，则完全属于该晶胞。
b.非平行六面体形晶胞中微粒数的计算
非平行六面体形晶胞中微粒数的计算方法要根据具体情况而定。如计算六方晶胞中的微粒数：
①处于顶点的微粒，为6个晶胞共用，每个微粒有eq \f(1,6) 属于该晶胞。
②处于面心的微粒，为2个晶胞共用，每个微粒有eq \f(1,2)属于该晶胞。
③处于体内的微粒，完全属于该晶胞。如下图，六方晶胞中所含的微粒数为12×eq \f(1,6)＋3＋2×eq \f(1,2)＝6。
例题精析
【例题1】不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是( )
A．石墨和金刚石是同素异形体 B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C．石墨的熔点为3 625 ℃ D．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的谱线
【答案】A
【例题2】列叙述中正确的是( )
A．具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．具有特定对称性的固体一定是晶体
C．具有各向异性的固体一定是晶体
D．依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体
【答案】C
【例题3】下列有关晶胞的叙述，正确的是( )
A．晶胞的结构就是晶体的结构 B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C．晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
【答案】D
【例题4】现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是__________，乙晶胞中a与b的个数比是________________，丙晶胞中有________个c离子，有______个d离子。
【答案】4∶3 1∶1 4 4
【例题5】如图为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。
(1)在该物质的晶体中，每个钛原子周围与它最接近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有________个、________个、________个。
(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是________，该物质的化学式可表示为________。
(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝10－9m)，则该晶体的密度为________ g·cm－3。
【答案】(1)6 8 6 (2)3∶1∶1 CaTiO3 (3)eq \f(a＋b＋3c,602d3)
【例题6】(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是___________。
(2)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。
(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为____________。
(4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是____________，在晶体中1个Ti原子、1个C原子周围距离最近的O原子数目分别为_______个、______个。
【答案】(1)CuCl (2)16 (3)2 BN (4)CTiO3 6 12
课堂运用
【基础】
1．(双选)普通玻璃和水晶的根本区别在于( )
A．水晶是二氧化硅的结晶体，而玻璃只是含有二氧化硅的熔融状态混合物
B．普通玻璃的基本构成微粒无规则性地排列，水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
2．云母属晶体，是单斜晶系一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。用烧热了的针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡呈现椭圆形，这是因为( )
A．云母是热的不良导体，传热不均匀
B．石蜡是热的不良导体，传热不均匀
C．石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同
D．云母具有各向异性，不同的方向导热性不同
3．下列有关晶胞的叙述不正确的是( )
A.如图所示晶胞叫面心立方晶胞
B.面心立方晶胞的每个顶点和每个面的中心上都各有一个微粒
C.处于晶胞顶点、棱上、面上、体心的微粒对晶胞的贡献分别为、1
D.平均每个面心立方晶胞中有4个微粒
4.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同,则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为( )
A.7∶8B.13∶14C.1∶1D.26∶27
【巩固】
1.下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品,长为宽的两倍,若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R,则这块样品一定是( )

A.金属B.半导体C.非晶体D.晶体
2．下列关于晶体的说法正确的是( )
A.将饱和硫酸铜溶液降温,析出的固体不是晶体
B.假宝石往往是玻璃仿造的,可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
C.石蜡和玻璃都是非晶体,但它们都有固定的熔点
D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
3.(双选)下列四种晶体,其晶胞中粒子排列方式如图所示,其中化学式正确的是( )
4．某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A.3∶9∶4B.1∶4∶2 C.2∶9∶4D.3∶8∶4
【拔高】
1.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同,则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为( )
A.7∶8B.13∶14C.1∶1D.26∶27
2.KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm。晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置,如图所示。
①K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。
②在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶点位置,则K处于 位置,O处于 位置。
(2)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
图1 FexNy晶胞结构示意图
图2 转化过程的能量变化
答案：
【基础】
1．AB 2．D 3．C 4.D
【巩固】
1.D 2.B 3.CD 4.B
【拔高】
1.D
2.(1)①0.315 12 ②体心 棱心
(2)Fe3CuN
晶体类型
构成微粒种类
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属原子
金属键
Cu
原子晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
干冰
外观
微观结构
自范性
各向异性
熔、沸点
晶体
具有规则几何外形
微粒在三维空间呈周期性有序排列
有
各向异性
固定
非晶体
不具有规则几何外形
微粒排列相对无序
无
各向同性
不固定
本质
区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验