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第三章 晶体结构与性质
课时1 晶体
［知识梳理］
一、晶体
1. 晶体是指具有规则几何外形的固体，晶体都有固定的________。
2. 晶体的自范性：是指晶体能自发地呈现多面体外形的性质。其条件是晶体的___
________相当。
3. 晶体制取的途径：(1)熔融态物质凝固；(2)气态物质不经液态直接凝固(凝华)；(3)溶质从溶液中析出(结晶)。
二、晶体与非晶体的区别
晶体 非晶体
定义 _________规则几何外形 ___________规则几何外形
自范性 _____自发地呈现多面体外形 _____自发呈现多面体外形
性质 各向______性 各向_____性
有__________的熔沸点 __________的熔沸点
微观结构 原子在三维空间里呈_______、________的排列 原子排列相对__________
X－射线衍射 ________峰 ________峰
三、晶胞
1. 晶胞：描述晶体结构的基本单元。
2. 晶胞的判断：(1)一般来说，晶胞都是___________体；(2)晶胞在晶体里必须是________并置，即相邻晶胞无任何间隙；晶胞都是________排列的，取向相同。
3. 晶胞中粒子数的计算
采用“________法”：微观结构中的粒子(或共价键)被n个基本单元共用，基本单元占有这种粒子的份额就为1/n。如立方体型晶胞中，处于晶胞顶点的粒子被8个晶胞共用，晶胞中实际含有的粒子=晶胞上的粒子数×1/8；处于晶胞棱上的粒子被4个晶胞共用，晶胞中实际含有的粒子=晶胞上的粒子数×1/4；处于面心的粒子被2个晶胞共用，晶胞中实际含有的粒子=晶胞上的粒子数×1/2；处于晶胞内部的粒子就完全占有。
［直击高考］
有关晶体的考查这几年高考中已有减少，但它与物质的物理性质、化学键和分子间作用联系紧密，仍然是高考中的一个重要的考点。本课时中晶体的08高考要求：①晶体的特性及鉴别；②晶胞(基本单元)的涵义及在晶体中粒子数计算应用。
［典例诠释］
例1 在我们的生活中遇到许多固体，而固体可以分为晶体与非晶体。请你举出常见的晶体与非晶体的实例。
分析 根据晶体是纯净物，具有各向异性和有固定的熔、沸点的特点；而非晶体是混合物，具有各向同性和没有固定的熔、沸点。
全解 晶体有玛瑙、水晶、硫晶体等；非晶体有玻璃、水泥、合金等。
解后思 将所学知识应用到生活中，这是化学学习的一个重要要求。
例2 石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK,其平面图形见下图，则x值为 ( )
A．8 B．12 C．24 D．60
分析 晶胞的结构特点：一是平行六面体；二是晶胞在晶体里必须是无隙并置，即相邻晶胞无任何间隙；晶胞都是平行排列的，取向相同。根据晶胞中粒子数目求算的规律，我们取虚线框内的菱形部分作为研究对象进行分析：碳原子数=8，钾原子数=4×=1，得x值。
全解 A
解后思 由于小六边形并不完全相同，取向也不同，且不是无隙并置的，不能以六边形作为研究的基本单元。当然，由于菱形可分成相同的三角形，可以取一半分析，即分析每一个三角形：碳原子数=4，钾原子数=3×=，得x值为8。
［实战训练］
1. 下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 ( )
A. 晶体一定比非晶体的熔点高 B. 晶体有自范性但排列无序
C. 非晶体无自范性而且排列无序 D. 固体SiO2一定是晶体
2. 区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是： ( )
A. 熔沸点 B. 硬度 C. 颜色 D. x-射线衍射实验
3. 下列不属于晶体的特点是 ( )
A. 一定有固定的几何外形 B. 一定有各向异性
C. 一定有固定的熔点 D. 一定是无色透明的固体
4. 下列过程可以得到晶体的有 ( )
A. 对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体
B. 气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态
C. 熔融的KNO3冷却后所得的固体
D. 将液态的玻璃冷却成所得到的固体
5. 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；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。下列四种性质是晶体的各向异性主要表现的是 ( )
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质
A. ①③ B. ②④ C. ①②③ D. ①②③④
6. 干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是 ( )
A. 分子内共价键 B. 分子间作用力
C. 分子间距离 D. 分子间的氢键
7. 某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种微粒数目之比为 （ ）
A. 1:4:2
B. 2:9:4
C. 3:9:4
D. 3:8:4
8. 纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它具有
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（如图所示）相同。则这种纳米颗粒的表面粒子
数占总粒子数的百分数为 （ ）
A. 87.5％ B. 92.9％ C. 96.3％ D. 100％
9. 一般而言，物质都有__________、___________和__________三种状态。在水对应的三种状态的物质中，属于晶体的是__________。
10. 晶体除了有各自的几何外形外，也常显现出不同的颜色。其中白磷(P4)显_____色，硫磺(S8)显_____色，碘单质(I2)显_____色，石英(SiO2)晶体为________晶体，高锰酸钾显__________色，硫酸铜晶体显_____色，铜晶体显_____色，金显________色。
11. 现有甲、乙、丙、丁四种晶胞结构如图所示，可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为___________；乙晶体的化学式为___________；丙晶体的化学式为___________；丁晶体的化学式为_______________。
12. 一些不法商人制造假宝石来牟取暴利，你能否根据晶体物理性质的各向异性的特点，列举出一些可能有效鉴别假宝石的方法？
13. 钙-钛矿晶胞结构如图所示。则钙-钛矿晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为＿____________，化学式是__________________。
14. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点 >3823 1683 2573
沸点 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________。
②已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，
其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点
上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元
由_________个硼原子构成；其中B—B键有__________条；
键角为_____________。
15. 2001年报道硼和镁可以形成如图所示的纳米颗粒，该纳米颗粒结构是：12个镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该纳米颗粒化学式可表示为________。
备用题
1．下列晶体中不属于原子晶体的是 ( )
A. 干冰 B. 金刚砂 C. 金刚石 D. 水晶
2. 第三周期元素形成的单质中，属于原子晶体的是 ( )
A．金刚砂 B．金刚石 C．单晶硅 D．二氧化碳
3．四氯化硅的分子结构与四氯化碳类似，对其作出如下推测：
①四氯化硅晶体是分子晶体；②常温常压下四氯化硅是液体；③四氯化硅分子是由极性键形成的非极性分子；④四氯化硅熔点高于四氯化碳。其中正确的是 ( )
A. 只有① B. 只有①② C. 只有②③ D. ①②③④
4. C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
① C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
② C60分子只含有五边形和六边形;
③ 多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。
据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，
C60分子所含的双键数为30。请回答下列问题：
(1) 固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是____________。
理由是：________________________________________________。
(2) 试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60
(填“可能”或“不可能”)_________________________，
并简述其理由：_________________________________________________________。
(3) 通过计算,确定C60分子所含单键数。C60分子所含单键数为______________。
(4) C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。
C70分子中所含五边形数为__________，六边形数为_________。
第三章 晶体结构与性质
课时1 晶体
1. C 2. D 3. D 4. C(提示：NaCl的溶解度随温度变化不大。) 5. D 6. BC 7. A 8. B 9. 固态 液态 气态 冰 10. 白 淡黄 紫黑色 无色透明 紫 蓝 暗红 金黄 11. 1∶1 C2D EF XY3Z 12. 根据晶体的各向异性，检测待测宝石：(1)形状――多面体；(2)硬度――在玻璃上划痕；(3)宝石的折光率；(4)可以用X－射线衍射；较准确的方法是晶体的X射线－衍射实验。 13. 1∶3∶2 CaTiO3 14. ① 原子 硬度大、熔沸点高 ② 12 30 60 15. Mg14B6
备用题
1. A 2. C 3. D 4. (1) 金刚石 金刚石属原子晶体，而固体C60不是，故金刚石熔点较高。(填“金刚石属原子晶体”也行) (2) 可能 因C60分子含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 也可由欧拉定理计算键数(即棱数)：60+(12+20)-2=90 C60分子中单键为:90-30=60(或“2×30(双键数)=60”) (4) 设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组，解得:五边形数x=12,六边形数y=25。
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