高中化学第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识同步练习新人教版选修32 7页

第一节　晶体的常识 ‎[明确学习目标]　1.了解晶体的初步知识，知道晶体与非晶体的结构与性质上的差异。2.掌握晶胞的概念以及晶胞中粒子个数的计算方法。‎ 学生自主学习 一、晶体与非晶体 ‎1．晶体与非晶体的本质差异 ‎2．获得晶体的途径 ‎3．晶体的特性 二、晶胞 ‎1．概念：描述晶体结构的基本单元。‎ ‎2．结构：晶胞一般都是平行六面体，整块晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。‎ ‎(1)无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。‎ - 7 -‎ ‎(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。‎ ‎3．金属铜的晶胞结构 在铜的晶胞结构中，铜原子不全属于该晶胞，按均摊原则，金属铜的一个晶胞的原子数＝8×＋6×＝4。‎ ‎1．晶体有规则的几何外形，那么有规则的几何外形的固体都是晶体吗？‎ 提示：由于晶体中的微粒在三维空间里呈周期性有序排列，因而晶体有规则的几何外形，而某些固体物质本身没有规则的几何外形，但是可以加工出规则的几何外形，因此，不能单从外观上判断固体物质是否为晶体。‎ ‎2．晶胞是否全是平行六面体？‎ 提示：不是。习惯采用的晶胞是平行六面体，但晶胞还有其他的形状，如有的晶胞呈六棱柱形。‎ ‎3．由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？‎ 提示：不是。只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。‎ 课堂互动探究 一、晶体与非晶体 ‎1．晶体与非晶体的结构特征和性质特征 - 7 -‎ ‎2．区分晶体和非晶体的方法 ‎(1)直接测定固体物质有无固定的熔点。‎ ‎(2)看固体的物理性质是否表现出各向异性。‎ ‎(3)最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。‎ ‎ [即时练]‎ ‎1．下列物质中属于晶体的是(　　)‎ A．橡胶 B．玻璃 ‎ C．食盐 D．塑料 答案　C 解析　固体有晶体和非晶体之分，晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律呈周期性有序排列构成的具有规则几何外形的固体，如食盐等都是晶体；非晶体中内部粒子的排列则相对无序，如玻璃、橡胶、塑料等都是非晶体。‎ ‎2．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是(　　)‎ A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块 C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D．由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 答案　B 解析　晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质。A选项所述过程不可能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D选项中玻璃属于非晶体；氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的原因是晶体的自范性，故B选项正确。‎ 规律方法 晶体的自范性是一个自发过程，但实现该过程需要一定的条件。‎ 二、晶胞 ‎1．晶胞中粒子数的计算方法——“均摊法”‎ - 7 -‎ 如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。立方晶胞中粒子数的计算方法如下：‎ ‎2．使用“均摊法”计算晶胞中的粒子个数时，要注意晶胞的形状，视具体情况而定。如石墨晶胞中每一层内碳原子排成正六边形，每个碳原子被3个正六边形所共有，其属于该正六边形，则每个正六边形含有的碳原子数为×6＝2。‎ ‎3．晶胞是晶体结构中的最小重复单元，但不一定是最小单元。例如，氯化钠的晶胞由8个较小的立方体组成。‎ ‎[即时练]‎ ‎3．下列有关晶胞的叙述中正确的是(　　)‎ A．晶胞的结构是晶体的结构 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完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 答案　D 解析　由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D选项正确。‎ ‎4．如图所示的甲、乙、丙三种晶体：‎ - 7 -‎ 试写出：‎ ‎(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为________。‎ ‎(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是________。‎ ‎(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。‎ 答案　(1)X2Y　　(2)1∶3∶1　(3)8‎ 解析　晶胞任意位置上的一个粒子如果被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。顶点粒子在立方体中实占，立方体面上粒子实占，立方体棱边上粒子实占，立方体内部粒子完全归晶胞所有。甲中X位于立方体体心，为1，Y位于立方体顶点，实际占有×4＝个；X∶Y＝1∶＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。乙中A占有×8＝1，B占有×6＝3，C占有1个，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1，丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。‎ 本课归纳总结 ‎　　‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 学习效果检测 ‎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‎3625 ℃‎ D．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的谱线 答案　A 解析　原子在三维空间里呈有序排列(B项)、有自范性、有固定的熔点(C项)、物理性质上体现各向异性、X射线衍射图谱上有分明的斑点或明锐的谱线(D项)等特征，都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如无定形碳也是金刚石、石墨的同素异形体，却属于非晶体。‎ ‎2．下列关于晶体的说法正确的是(　　)‎ - 7 -‎ 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 答案　B 解析　A项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体。B项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无刻痕来鉴别。C选项，非晶体没有固定的熔点。D项，由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异。‎ ‎3．一种AlFe合金的晶胞如图所示，则该合金的化学式为(　　)‎ A．Fe2Al B．FeAl C．Fe3Al2 D．Fe2Al3‎ 答案　A 解析　立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其；体心还有一个铁原子，故铁原子数为8×＋6×＋12×＋1＝8；铝原子都在晶胞内部，共4个，所以铁、铝原子个数比为2∶1，化学式为Fe2Al。‎ ‎4．在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示。试回答：‎ - 7 -‎ ‎(1)在该晶体中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有________个。‎ ‎(2)在该晶体中，氧、钙、钛的粒子个数比是________。‎ 答案　(1)6　(2)3∶1∶1‎ 解析　由图看出，在每个钛离子的同层左右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子，共有6个。钙离子位于立方体的中央，为一个晶胞所独占，钛离子位于晶胞的顶点上，为8个晶胞所共有，而每个晶胞独占有8×＝1个。氧离子位于棱上，每个氧离子为4个晶胞所共有，一个晶胞独占12×＝3个，故氧、钙、钛的粒子数之比为3∶1∶1。‎ - 7 -‎