[推荐学习]化学新导学笔记人教选修三讲义：第三章 第一节 晶体常识

[k12] 最新K12 第一节 晶体的常识 [学习目标定位] 1.认识晶体和非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。2.了解获得晶体的途径。3.知道晶胞的概念，学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。

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。 它是指在适当条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。它是晶体中结构微粒在微观空间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 [k12] 最新K12 (1)熔融态物质的凝固。 (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。 [k12]

最新K12 (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、沸点 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 科学的方法 对固体进行X-射线衍射实验

例1 下列有关晶体的特征及结构的叙述中不正确的是( ) A.晶体一般都有各向异性 B.晶体有固定的熔点 C.固态物质不一定是晶体 D.粉末状的固体肯定不是晶体 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体和非晶体的性质 答案 D 解析 晶体具有自范性、各向异性、对称性等特性，晶体具有固定的熔、沸点，故A、B项[k12] 最新K12 正确；玻璃为固态物质，属于非晶体，故C项正确；晶体可以通过外部条件变成粉末状固体，如通过研磨、熔融态时迅速冷却等方法都可以得到看不出几何外形的粉末，故D项不正确。

例2 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3 625 ℃ D.在石墨的X-射线衍射图谱上有明锐的谱线 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体与非晶体的判断 答案 A 解析 原子在三维空间里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔点、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等特征，都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现，故B、C、D能够支持石墨是晶体这一事实。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。

二、晶胞 1.概念：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 (1)一般来说，晶胞都是平行六面体。 (2)晶胞只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含有的原子种数、个数及几何排列是完全相同的。

2.晶胞的排列特点 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”是指相邻的晶胞之间无任何间隙。 (2)“并置”是指所有的晶胞都是平行排列的，且取向相同。 3.晶胞中粒子数目的计算(以铜的晶胞为例) [k12] 最新K12 (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处于晶面上的粒子，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 现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的[k12] 最新K12 中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是__________，乙晶胞中a与b的个数比是__________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。

【考点】晶胞 【题点】晶胞中微粒数目的计算及化学式的确定 答案 4∶3 1∶1 4 4 解析 处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有，位于立方体面心上的微粒为2个立方体共有。

所以x∶y＝1∶6×18＝4∶3；a∶b＝1∶8×18＝1∶1；丙晶胞中c离子数为12×14＋1＝4，d

离子数为8×18＋6×12＝4。 例4 现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图所示，其化学式正确的是( )

【考点】晶胞 【题点】晶胞中微粒数目的计算及化学式的确定 答案 C [k12] 最新K12 解析 利用均摊法确定粒子个数比。A项错误，8个B粒子居于顶点，一个A粒子居于体心，所以化学式应为AB或BA；B项错误，E和F的数目完全一致，所以化学式为FE或EF；C项正确，一个晶胞内X、Y、Z三种粒子的个数分别为1、3、1；D项错误，A粒子居于8个顶点和6个面心，真正属于一个晶胞的A粒子为4个，B粒子居于12条棱上和体心，真正属于一个晶胞的B粒子为4个。

1.下列关于非晶体的叙述错误的是( ) A.是物质的一种聚集状态 B.内部微粒的排列是无序的 C.非晶体材料的所有性能都优于晶体材料 D.非晶体没有固定的熔、沸点 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体和非晶体的性质 答案 C 解析 A项，非晶体是物质的聚集状态中的一种；B项，非晶体内部微粒的排列是没有规则的，处于无序状态；C项，并不是非晶体材料的所有性能都优于晶体材料；D项，非晶体没有固定的熔、沸点，其熔、沸点在一定范围内。

2.关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( ) [k12] 最新K12 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 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体和非晶体的性质 答案 B 解析 晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件。A项所述过程不可能实现；C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项中玻璃是非晶体。

3.云母属于晶体，用烧热的钢条去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡呈现椭圆形，这是因为( )

A.云母是热的不良导体，传热不均匀 B.石蜡是热的不良导体，传热不均匀 C.石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同 D.云母具有各向异性，不同的方向导热性不同 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体和非晶体的性质 答案 D 解析 云母属于晶体，具有各向异性，在不同的方向导热性不同，导致熔化了的石蜡呈现椭圆形。

4.下列过程得到的固体物质不是晶体的是( ) A.降低KCl饱和溶液的温度所得到的固体 B.气态碘直接冷却成固态碘 [k12] 最新K12 C.熔融的KNO3冷却后所得到的固体 D.将液态的塑料冷却后所得到的固体 【考点】晶体与非晶体 【题点】晶体和非晶体的形成和区别 答案 D 解析 塑料是非晶体。

5.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为( ) A.XYZ B.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2Z 【考点】晶胞 【题点】晶胞中微粒数目的计算及化学式的确定 答案 C 解析 该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X原子数为8×18＝1；Y原子位于该晶胞内，共有4个，因此该晶胞中拥有的Y原子数为4；Z只有1个，位于晶胞的体心上，故该晶体的化学式为XY4Z。

6.某晶体的晶胞结构如下图所示，X(•)位于立方体顶点，Y(○)位于立方体中心。试分析： [k12] 最新K12 (1)晶体中每一个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着________个Y，该晶体的化学式是__________。

(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个。 (3)晶体中距离最近的2个X分别与1个Y形成的两条线的夹角为____________。 【考点】晶胞 【题点】关于晶胞的综合分析、计算 答案 (1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)109°28′ 解析 此题考查的知识点是晶体的立体结构。(1)同时吸引的微粒个数即指在某微粒周围距离最近的其他种类的微粒个数，观察图可知，Y位于立方体的体心，X位于立方体的顶点，每个Y同时吸引着4个X，而每个X同时被8个立方体共用，每个立方体的体心都有1个Y，所以每个X同时吸引着8个Y，X、Y的个数比为1∶2，所以化学式为XY2或Y2X。(2)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为如图所示立方体的面对角线。位置关系分为在此X的上层、下层和同一层，每层均有4个，共有12个。(3)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知该夹角为109°28′。对于晶体结构，要善于用宏观的立体构型来分析粒子的微观结构，利用立体几何的知识，分清各原子、离子、分子在空间的相对位置，熟悉一些常见晶体的立体构型，是解答此类题目的关键。

[对点训练] 题组一 晶体、非晶体的比较与判断 1.(2017·张家口一中高二月考)区分晶体和非晶体的最科学的方法是( ) A.测固体的熔点 B.看固体是否易被压缩