高中化学 第三章 第一节 晶体的常识教案 新人教版选修3

第一节晶体的常识[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：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与非晶体。

2.证据推理与模型认知：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(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。

一、晶体与非晶体1．概念(1) 晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈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、松香等。

2．晶体特点(1)晶体具有自范性。

①自范性：是晶体能自发地呈现多面体外形的性质。

②实质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。

(2)晶体具有固定的熔点。

(3)晶体具有各向异性。

它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．获取途径(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。

(1)晶体与非晶体的区别晶体非晶体自范性(本质区别) 有无是否均一均一不均一固定熔点有无某些物理性质的各向异性有无能否发生X­射线衍射(最科学的区分方法)能不能(能发生散射) (2)区分晶体和非晶体的方法测定方法测熔点晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点科学方法对固体进行X­射线衍射实验例1(2019·淄博高二检测)下列物质中属于晶体的是( )①橡胶②玻璃③食盐④水晶⑤塑料⑥胆矾A．①④⑤B．②③⑥C．①③④D．③④⑥【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体与非晶体的判断答案 D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而构成的具有规则几何外形的固体，如食盐、冰、金属、水晶、胆矾等都是晶体；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。

例2(2018·宁德一中期中)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．非晶体无自范性且排列无序D．固体SiO2一定是晶体【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体与非晶体的性质比较答案 C解析晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，A项错误；晶体有自范性且排列有序，B项错误；非晶体无自范性且排列无序，C项正确；SiO2的存在形态有晶态和非晶态两类，即SiO2也可能是非晶体，D项错误。

易错提醒——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，如晶体SiO2和非晶体SiO2。

(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。

二、晶胞1．概念描述晶体结构的基本单元。

2．晶胞与晶体的关系一般来说，晶胞都是平行六面体，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)所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。

3．晶胞中粒子数目的计算(以铜的晶胞为例)(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。

均摊法——计算晶胞中微粒的个数计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用均摊法。

即某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的1n属于这个晶胞。

(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算①处于顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有18属于该晶胞。

②处于棱边上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞。

③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有12属于该晶胞。

④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。

(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子数视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占13。

例3 (2018·荆州高二月考)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 【考点】 晶胞的结构分析 【题点】 晶胞的结构特点 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。

例4 (2019·南通高二调研)下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：○—X ，●—Y ，—Z 。

其中对应的化学式不正确的是( )【考点】 晶胞的结构分析 【题点】 晶胞中微粒数目的计算 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∶(8×18)＝1∶1，化学式为XY ，错误；C 项中X 的数目：4×18＋1＝32，Y 的数目：4×18＝12，化学式为X 3Y ，正确；D 项中X 的数目：8×18＝1，Y 的数目：6×12＝3，Z 位于体心，数目为1，化学式为XY 3Z ，正确。

1．正误判断(1)晶体一定是固体，固体不一定是晶体( ) (2)晶胞都是平行六面体( )(3)熔融态物质冷却凝固一定得到晶体( ) (4)粉末状固体也可能是晶体( )(5)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目( ) (6)区分晶体与非晶体最可靠的方法是确定有没有固定的熔点( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×2．(2019·汕头高二月考)下列关于晶体性质的叙述中，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有序排列的必然结果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 【考点】 晶体与非晶体的判断与比较 【题点】 晶体与非晶体的性质比较 答案 B解析 晶体在不同方向上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做周期性有序排列，两者没有矛盾，故B 错误。

3．普通玻璃和水晶的根本区别在于( )A．外形不一样B．普通玻璃的基本构成粒子无规则排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性有序排列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【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体与非晶体性质的比较答案 B解析普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性有序排列，即晶体具有自范性。

两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。

4．(2018·平凉灵台校级月考)如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是( )A．a没有固定的熔点B．a是非晶体C．b是晶体D．b是非晶体【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体与非晶体性质的比较答案 D解析晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。

5．某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心上的B 原子没有画出)，晶体中A、B、C的原子个数比依次为( )A．1∶2∶1B．1∶3∶1C．2∶2∶1D．1∶3∶3【考点】晶胞结构的分析【题点】 晶胞中微粒个数的计算 答案 B解析 根据均摊法，A 位于顶点，被8个晶胞共用，每个晶胞占有18，A 的个数为8×18＝1；B位于面上，被2个晶胞共用，每个晶胞占有12，B 的个数为6×12＝3；C 位于体心，全部属于晶胞，即C 的个数为1，三个原子的个数比为1∶3∶1，D 项正确。

6．(2018·襄阳实验中学月考)在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。

试回答：(1)在该晶体中每个Ti 周围与它距离最近且相等的Ti 的个数为________。

(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数之比为________。

【考点】 晶胞结构的分析 【题点】 晶胞中微粒个数的计算 答案 (1)6 (2)3∶1∶1解析 (1)由晶胞结构可知，在每个Ti 的上、下、左、右、前、后各有1个等距离的Ti ，与它距离最近且相等的Ti 有6个。

(2)Ca 位于晶胞的体心，为一个晶胞独占；Ti 位于晶胞的顶点，则一个晶胞含有8×18＝1个Ti ；O 位于晶胞的棱上，则一个晶胞含有12×14＝3个O 。

故氧、钙、钛的粒子个数之比为3∶1∶1。

题组一 晶体与非晶体1．(2019·潮州高二调研)下列物质中属于晶体的是( ) A ．棉花B ．玻璃C ．陶瓷D ．胆矾 【考点】 晶体与非晶体的判断与比较 【题点】 晶体与非晶体的判断 答案 D解析 棉花内部微粒的排列是没有规则的，属于非晶体；玻璃、陶瓷没有固定的熔点，属于非晶体；胆矾的化学式为CuSO 4·5H 2O ，是硫酸铜的晶体。

2．晶体与非晶体的本质区别是( )A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形B．晶体内部粒子有序排列，而非晶体内部粒子无序排列C．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体与非晶体的性质比较答案 B解析晶体内部粒子有序排列，而非晶体内部粒子无序排列，这是晶体与非晶体的本质区别，故B正确。

3．下列途径不能得到晶体的是( )A．熔融态SiO2快速冷却B．熔融态SiO2热液缓慢冷却C．FeCl3蒸气冷凝D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却【考点】晶体与非晶体的判断与比较【题点】晶体的形成与获取答案 A解析晶体呈现自范性是需要一定条件的，即晶体生长的速率要适当。

熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。

FeCl3、AlCl3等固体均易升华，其蒸气凝华则得到晶体。