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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
课时2　晶胞　晶体结构的测定
1．认识晶胞，知道晶胞与晶体之间的关系。
2．学会计算晶胞中粒子的数目。
阅读下列资料，回答问题。
为了描述晶体在微观空间里原子的排列，从中取出一个基本结构单元，这种描述晶体结构的基本结构单元就是晶胞。常规的晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看成是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。晶胞之间应没有任何空隙，所有的晶胞都是平行排列的，取向相同。
活动一：体会晶胞与晶体的关系
下图分别是铜晶体和晶胞的示意图、金刚石晶体和晶胞的示意图。
下列平行六面体是否可能是晶胞(同一类型的小球表示同一种微粒)？如果不是说明理由。
【答案】 BDE不是晶胞。
B不是基本结构单元，还可以再切分成8个更小的基本单元；
D不满足无隙并置的要求，例如当该单元平行移至上表面时，不同微粒不能重合；
E不满足无隙并置的要求，无论将E向上下、左右或前后平移均不能与原单元重合。
1．由于晶胞在它的上下、左右、前后是无隙并置的，因此晶胞中不同位置的原子(或原子团)属于本晶胞的“份额”并不相同。根据下图示意分析，位于顶点、棱、面和内部的原子(或原子团)属于该晶胞的“份额”分别是多少？
活动二：会对晶胞中粒子数进行简单计算
2．下图甲、乙、丙、丁分别表示金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？
3．如图表示的是NaCl晶体的一个晶胞，请你计算一个NaCl晶胞中所含Na＋和Cl－的数目分别为多少。
1．由不同原子或离子构成的晶胞，可以先依据晶胞计算所含原子或离子的个数，再转化为最简整数比，即得到化学式。依据信息写出下列晶胞所对应物质的化学式。
活动三：依据晶胞确定化合物的化学式
【答案】 A：ZnS；B：BN；C：CaTiO3。
2．一种Cu2O晶体的晶胞如图所示，图中不同小球分别代表什么微粒？
【答案】 白球表示O2-，黑球表示Cu＋。
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1．晶体的 X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可获得下列关于晶体结构的信息中的 (　　)
①晶胞形状和大小　②粒子在微观空间有序排列呈现的对称类型　③原子在晶胞里的数目和位置　④哪些原子之间存在化学键　⑤分子的空间结构
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①②③⑤ D．①②③④⑤
【解析】 通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图中获得晶体结构的有关信息，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；根据原子坐标，可以计算原子之间的距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而得出分子的空间结构。
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【答案】 D
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2．下列有关晶胞的叙述正确的是 (　　)
①晶胞是晶体结构中的基本结构单元　②根据晶体的不同，晶胞可以是任意形状　③习惯采用的晶胞是平行六面体　④晶胞都是正八面体
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
【解析】 晶胞是晶体微观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的原子种类、个数及几何排列是完全相同的；“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙，“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同；由于晶体的不同，晶胞可以是多种形状的几何体，但不是任意形状，一般来说，晶胞为平行六面体。
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【答案】 A
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3．某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶角上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为 (　　)
A．1∶8 B．1∶4
C．1∶2 D．1∶1
【答案】 D
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4．某晶体中含有X、Y、Z三种元素，其排列方式如图所示，晶体中X、Y、Z的原子个数之比为 (　　)
A．1∶3∶1 B．2∶3∶1
C．8∶6∶1 D．4∶3∶1
【答案】 A
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5．某晶体的晶胞如图所示，A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶角和面心，则该晶体的化学式为 (　　)
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
【答案】 B
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6．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示，它的化学式是 (　　)
A．BaTi8O12 B．BaTi4O5
C．BaTi2O4 D．BaTiO3
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【答案】 D
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7．科学家发现一种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，它的化学式为 (　　)
A．Ti14C13 B．TiC
C．Ti4C4 D．Ti4C3
【解析】 题图表示一个分子，根据钛原子和碳原子构成的气态团簇分子结构示意图可知，该分子模型中，Ti原子个数为14，C原子个数为13，分子中Ti和C的原子个数比为 14∶13，则化学式为Ti14C13。
【答案】 A

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