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第一节　物质的聚集状态与晶体的常识
[核心素养发展目标]　1.认识物质的聚集状态。2.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体和非晶体。3.能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象，形成分析晶胞结构的思维模型，利用思维模型，根据晶胞结构确定微粒个数和化学式。4.了解晶体结构的测定方法。
一、物质的聚集状态
1．人们对物质组成的认识历程
(1)20世纪前，人们认为：分子是保持物质化学性质的最小粒子；物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化。
(2)20世纪初，人们对物质的组成有了更明确的认识。
①通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子，如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。
②气态和液态物质不一定都由分子构成。如等离子体是由电子、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；离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
2．人们对物质聚集状态的认识历程
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(2)液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。
①分类：热致液晶和溶致液晶。
②性质：既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
③应用：液晶在制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维等领域被广泛应用。
热致液晶与固体、液体的温度范围关系怎样？
提示
1．正误判断
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三种状态(　　)
(2)等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性(　　)
(3)液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√
2．等离子体在工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列与等离子体无关的是(　　)
A．等离子体显示器
B．日光灯和霓虹灯
C．把水温升高到几千摄氏度
D．液晶显示器
答案　D
解析　等离子体显示器里，紫外光可以使气体转变为等离子体，A对；日光灯和霓虹灯的灯管里，放电时可以将空气转变为等离子体，B对；将水温升高到几千摄氏度，高温时能够将水分子转变为等离子体，C对；液晶显示器是液晶的重要用途，D错。
3．1925年贝尔德在英国首次成功装配世界第一台电视机，短短几十年时间，电视机经历了从黑白到彩色，从手动到遥控，从平板电视机到液晶电视机的发展历程。下列关于液晶的叙述错误的是(　　)
A．液晶是物质的一种聚集状态
B．液晶具有流动性
C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态
D．液晶具有各向异性
答案　C
解析　液晶是介于液态和晶态之间的一种特殊的聚集状态，A对、C错；液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，B、D对。
二、晶体与非晶体
1．晶体与非晶体的本质差异
固体 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 无(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序
2.获得晶体的三条途径
(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。
3．晶体的特性
(1)自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
(3)固定的熔点。
4．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
1．要用硫黄粉末获得硫晶体，应如何操作？
提示　把硫黄粉末用研钵研细，放入蒸发皿中，放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶即可得到硫晶体。
2．参考课本实验，获取碘晶体和硫晶体的途径是否相同？
提示　不同。获取硫晶体是熔融态物质凝固，获取碘晶体是凝华。
3．把硫酸铜溶液蒸干，得不到硫酸铜晶体。获取硫酸铜晶体应怎样操作？
提示　把硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶，可得到硫酸铜晶体。
1．正误判断
(1)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性(　　)
(2)熔融态物质快速冷却即得到晶体(　　)
(3)熔融的硝酸钾冷却可得晶体，故液态玻璃冷却也能得到晶体(　　)
(4)粉末状的固体也有可能是晶体(　　)
(5)晶体一定比非晶体的熔点高(　　)
(6)有规则几何外形的固体一定是晶体(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2．(2020·山东潍坊二中高二月考)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．缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块
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　晶体在固态时不能自发形成新的晶体，故A错误；溶质从溶液中析出，可形成有规则几何外形的晶体，故B正确；圆形容器中结出的冰是圆形，不是自发形成的，故C错误；玻璃属于非晶体，不具有自范性，由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的，故D错误。
3．晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在(　　)
①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质
A．①③ B．②④
C．①②③ D．①②③④
答案　D
解析　晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。
关于晶体与非晶体的认识误区
(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。
(2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。
(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
三、晶胞
1．概念
描述晶体结构的基本单元。
2．晶胞与晶体的关系
常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。
(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。
3．晶胞中粒子数目的计算
(1)铜晶胞
①位于顶角上的铜原子为 8个晶胞共用。
②位于面心上的铜原子为 2个晶胞共用。
因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×＋6×＝4。
(2)NaCl晶胞
①Cl－位于顶角和面心，共有4个。
②Na＋位于棱上和体心，共有4个。
(1)晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。
(2)均摊法确定晶胞中粒子的个数
若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。
长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
1．由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示构成该晶体实际的粒子数目？
提示　否，只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比。
2．判断下列六面体是否是晶胞？
提示　A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
1．下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
(1)钠________个；(2)锌________个；(3)碘________个；(4)金刚石________个。
答案　(1)2　(2)2　(3)8　(4)8
2．下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中：○—X，●—Y，
?—Z。其中对应的化学式不正确的是(　　)
答案　B
解析　A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B项中X、Y的个数比为1∶(8×)＝1∶1，化学式为XY，错误；C项中X的数目：4×＋1＝，Y的数目：4×＝，化学式为X3Y，正确；D项中X的数目：8×＝1，Y的数目：6×＝3，Z位于体心，数目为1，化学式为XY3Z，正确。
3．科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是(　　)
A．TiC B．Ti6C7 C．Ti14C13 D．Ti13C14
答案　C
解析　如果利用“均摊法”来计算，就会得出：钛原子数为8×＋6×＝4；碳原子数为12×＋1＝4，从而错选A。若该图是一个晶胞，则这种计算正确，但它是一个气态团簇分子，其化学式就是其分子式，应直接数出原子数。
团簇分子或纳米颗粒中，所含微粒为其本身所有，不与其他分子或颗粒共用。
四、晶体结构的测定
1．常用仪器：X射线衍射仪。
2．测定过程：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。
3．作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息。
1．通过X射线衍射图通常能获取晶体结构的哪些信息？
提示　从衍射图形获得晶体结构的信息，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。
2．因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测得A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是：__________、__________。
提示　2　4
1．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
答案　A
解析　石英玻璃是非晶态二氧化硅，水晶是晶态二氧化硅，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分立的斑点或明锐的衍射峰，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。
2．根据晶体物理性质的各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。
提示　利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。
(1)可观察宝石的形状，具有多面体的外形；测试它的硬度，可在玻璃上刻画出痕迹，初步确定它是晶体；(2)可利用宝石的折光率鉴别；(3)可进行X射线衍射实验鉴别。
1．下列说法不正确的是(　　)
A．气态和液态物质均是由分子构成的
B．等离子体整体呈电中性
C．固态物质不一定是晶体
D．液晶主要用于制造液晶显示器
答案　A
2．下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是(　　)
A．是否为具有规则几何外形的固体
B．是否具有各向异性
C．是否具有美观、对称的外形
D．内部微粒在空间是否呈周期性有序排列
答案　D
解析　具有规则几何外形的固体不一定都是晶体，如玻璃，故A错误；具有各向异性的固体一定是晶体，但是否具有各向异性不是晶体和非晶体的本质区别，故B错误；具有美观、对称的固体不一定都是晶体，如玻璃，故C错误；晶体与非晶体的本质区别在于其内部微粒在空间是否按一定规律呈周期性有序排列，故D正确。
3．下列过程不能得到晶体的是(　　)
A．对NaCl饱和溶液降温所得到的固体
B．气态水直接冷却成固态水
C．熔融的KNO3冷却后所得到的固体
D．液态的玻璃冷却后所得到的固体
答案　D
解析　得到晶体的三条途径：①溶质从溶液中析出；②气态物质凝华；③熔融态物质凝固。A选项符合①，B选项符合②，C选项符合③。由于玻璃属于非晶体，熔融后再冷却所得到的固体仍为非晶体。
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(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比为(　　)
A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27
答案　D
解析　由题意知一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。
5．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶胞结构。
(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子有______个。
(2)该晶胞中元素氧、钛、钙的粒子个数比是__________。
答案　(1)6　(2)3∶1∶1
解析　(1)在晶胞的上、下、左、右、前、后都有完全等同的晶胞，依据一个晶胞我们能观察到3个与钛离子最接近且等距离的钛离子，在与这3个钛离子相反的位置还有3个钛离子，所以共有6个钛离子。(2)可以使用均摊法求得N(O)∶N(Ti)∶N(Ca)＝(12×)∶(8×)∶1＝3∶1∶1。
题组一　物质的聚集状态
1．下列关于等离子体的叙述错误的是(　　)
A．是物质的一种聚集状态
B．是一种混合物存在状态
C．具有导电性
D．基本构成微粒只有阴、阳离子
答案　D
解析　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，是一个复杂的混合体系。
2．下列有关液晶的叙述不正确的是(　　)
A．具有液体的流动性、晶体的各向异性
B．用来制造液晶显示器
C．不是物质的一种聚集状态
D．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
答案　C
解析　由液晶的定义可知液晶是物质的一种聚集状态，C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制造液晶显示器，所以B、D都正确。
3．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是(　　)
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．X射线通过玻璃态水时，能产生谱线
答案　C
解析　玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，X射线通过玻璃态水时不能产生谱线，因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
题组二　晶体和非晶体
4．下列有关晶体和非晶体的说法正确的是(　　)
A．具有规则几何外形的固体均为晶体
B．晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X射线发生有规律的衍射
C．晶体研碎后即变为非晶体
D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体
答案　B
解析　晶体有整齐规则的几何外形，但是具有规则外形的不一定是晶体，例如玻璃，故A错误；晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X射线发生有规律的衍射，故B正确；晶体研碎后并没有改变晶体的内部微粒排列，仍为晶体，故C错误；玻璃为非晶体，改变玻璃的形状并不能使其变为晶体，故D错误。
5．要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可采取的操作是(　　)
A．配制比室温高10～20 ℃的明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明矾小晶核，室温下静置
B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶
C．室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置
D．快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出
答案　A
解析　配制比室温高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶质的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体；在沸水中配制明矾的饱和溶液，然后快速冷却或快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出，得到的都是小颗粒明矾晶体；室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置，不会得到较大颗粒的明矾晶体。
6．下列关于晶体性质的叙述不正确的是(　　)
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
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．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
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　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，晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性重复排列，两者没有矛盾，故B错误；构成晶体的粒子在微观空间里呈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。
7．关于晶体和非晶体的说法，正确的是(　　)
A．晶体在三维空间里呈周期性有序排列，因此在各个不同的方向上具有相同的物理性质
B．晶体在熔化过程中需要不断的吸热，温度不断地升高
C．普通玻璃在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同
D．晶体和非晶体之间不可以相互转化
答案　C
解析　晶体在三维空间里呈周期性有序排列，其许多物理性质常常会表现出各向异性，A不正确；晶体的熔点是固定的，所以在熔化过程中温度不会变化，B不正确；玻璃不属于晶体，不具有物理性质各向异性的特点，C正确；在一定条件下晶体和非晶体是可以相互转化的，D不正确。
题组三　晶胞的理解及应用
8．下列有关晶胞的叙述正确的是(　　)
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项正确。
9．整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(　　)
A．相邻晶胞之间没有任何间隙
B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成
C．晶胞排列时，取向相同
D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的
答案　B
解析　晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。
10.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　)
A．Mg2CNi3 B．MgCNi3
C．MgCNi2 D．MgC2Ni
答案　B
解析　利用均摊法确定晶胞的化学式，位于顶角上的一个原子被8个晶胞占有，位于面心上的原子被2个晶胞占有，位于体心上的一个原子被一个晶胞占有，据此计算晶胞的化学式。根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心上，所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶角处，因此镁原子个数为8×＝1，所以该晶胞含有1个镁原子，镍原子位于面心处，因此镍原子个数为6×＝3，所以该晶胞中含有3个镍原子，故该晶体的化学式为MgCNi3。
11．(2020·北京朝阳区高二检测)不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是(　　)
A．石墨和金刚石互为同素异形体
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衍射峰
答案　A
12．(2020·日照高二检测)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
答案　B
13．请仔细观察下列几种物质的结构示意图，判断下列说法正确的是(　　)
A.硼镁超导物质的晶体结构单元如图所示(B原子位于棱柱内)，则这种超导材料的化学式为Mg3B2
B.锂的某种氧化物的晶胞如图所示，则该氧化物的化学式为Li2O
C.某晶体的一部分如图所示，则这种晶体中A、B、C三种粒子数目之比是3∶9∶4
D.Mn和Bi形成的某种晶体的结构如图所示(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式为Mn2Bi
答案　B
解析　该晶胞中Mg原子个数为12×＋2×＝3，B原子个数为6，Mg、B原子个数之比为3∶6＝1∶2，所以其化学式为MgB2，故A错误；该晶胞中Li原子个数为8，O原子个数为8×＋6×＝4，则Li、O原子个数之比为8∶4＝2∶1，所以其化学式为Li2O，故B正确；该晶胞中B粒子个数为6×＋3×＝2，A粒子个数为6×＝，C粒子个数为1，则A、B、C粒子个数之比为∶2∶1＝1∶4∶2，故C错误；Mn原子个数为12×＋2×＋1＋6×＝6，Bi原子个数为6，所以Mn、Bi原子个数之比为6∶6＝1∶1，所以其化学式为MnBi，故D错误。
14．(1)下列物质中，____________(填序号，下同)是晶体，________是非晶体。
①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块　⑩橡胶
(2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有______，而非晶体________；另外非晶体具有(物理性质)______的特点，而晶体具有(物理性质)________的特点。
(3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________(填序号)。
①从外形上来判断
②从各向异性或各向同性上来判断
③从导电性能来判断
④从有无固定熔点来判断
(4)晶体中的微粒与晶胞的关系
①凡处于立方体顶角的微粒，同时为______个晶胞共用；
②凡处于立方体棱上的微粒，同时为______个晶胞共用；
③凡处于立方体面上的微粒，同时为______个晶胞共用；
④凡处于立方体体心的微粒，同时为______个晶胞共用。
答案　　(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩　(2)规则的几何外形　没有规则的几何外形　各向同性　各向异性　(3)②④　(4)①8　②4　③2　④1
解析　明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都是非晶体。晶体的重要特征就是各向异性和有固定的熔点。
15．固体二氧化硅有晶体和非晶体两种。根据下图回答：
(1)对比图Ⅰ和Ⅱ可知，晶体SiO2具有自范性，而非晶体SiO2没有自范性，本质原因是
__________________________________________________________________________。
(2)观察三个图，区分晶体SiO2和非晶体SiO2最可靠的科学方法是_________________
___________________________________________________________________________。
答案　(1)构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，而构成非晶体的粒子在微观空间里排列相对无序　(2)对固体二氧化硅进行X射线衍射实验
解析　晶体的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，而非晶体的粒子排列相对无序；区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。
16．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个能层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数之比为________。
(2)该晶体中Xn＋的n＝________。
(3)X元素的原子序数是________。
(4)晶体中每个N3－被________个等距离的Xn＋包围。
答案　(1)3∶1　(2)1　(3)29　(4)6
解析　(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×＝3；N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×＝1，故二者个数之比为3∶1。(2)由晶体的化学式X3N知，X所带电荷数为1。(3)因为K、L、M三个能层充满，故Xn＋有2、8、18结构，所以X的原子序数是29。(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个Xn＋从上、下、左、右、前、后包围。

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