《2010-2011學(xué)年高中化學(xué) 第三章 第一節(jié) 晶體的常識同步學(xué)案 新人教版選修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2010-2011學(xué)年高中化學(xué) 第三章 第一節(jié) 晶體的常識同步學(xué)案 新人教版選修3（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第一節(jié)　晶體的常識 一、晶體的分類 1．根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間的相互作用的不同，可將晶體分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體。 2．由陰離子和陽離子通過離子鍵形成的晶體稱為離子晶體。 3．由金屬元素組成，以金屬鍵為基本作用形成的晶體稱為金屬晶體。 4．完全通過共價鍵形成的晶體稱為原子晶體。 5．通過分子間相互作用使得分子在空間進(jìn)行周期性重復(fù)排列所形成的晶體稱為分子晶體。 二、晶體與非晶體的判定方法 1．測熔點(diǎn)：晶體具有固定的熔點(diǎn)，而非晶體則沒有固定的熔點(diǎn)。 2．可靠方法：對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。 三、晶體的基本性質(zhì)

2、是由晶體的周期性結(jié)構(gòu)決定的 1．自范性 指晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。 2．均一性 指晶體的化學(xué)組成、密度等性質(zhì)在晶體中各部分都是相同的。 3．各向異性 同一晶格構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。 4．對稱性 晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)。 這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上做有規(guī)律的重復(fù)，就是對稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點(diǎn)重復(fù)規(guī)律的體現(xiàn)。 5．最小內(nèi)能 在相同的熱力學(xué)條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。 6．穩(wěn)定性 晶體由于

3、有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。 　下列敘述中，正確的是(　　) A．具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體 B．晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)則的幾何外形 C．具有各向異性的固體一定是晶體 D．依據(jù)構(gòu)成粒子的堆積方式可將晶體分為金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體 解析　晶體與非晶體的根本區(qū)別在于其內(nèi)部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列。晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對稱性是其內(nèi)部粒子規(guī)律性排列的外部反映，因此B項(xiàng)錯；有些人工加工而成的固體也具有規(guī)則幾何外形和高度對稱性，所以A項(xiàng)錯；具有各向異性的固體一定是晶體，C項(xiàng)正確；晶體劃分為

4、金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體是依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子及粒子間的相互作用，因此D項(xiàng)錯。 答案　C 依據(jù)晶體的特性判斷固體是不是晶體，存在一定的不可靠性，應(yīng)從本質(zhì)特征上進(jìn)行把握。 　如下圖所示的甲、乙、丙三種晶體 試寫出： (1)甲晶體的化學(xué)式(X為陽離子)為　　　　。 (2)乙晶體中A、B、C三種粒子的個數(shù)比是　　　　。 (3)丙晶體中每個D周圍結(jié)合E的個數(shù)是　　　　個。 解析　只要掌握晶體立方體中粒子實(shí)際占有“份額”規(guī)律：頂點(diǎn)粒子在立方體中實(shí)占1 8加熱 ，立方體面上粒子實(shí)占1 2加熱 ，立方體棱邊上粒子實(shí)占1 4加熱 ，立方體內(nèi)部粒子按有1算

5、1統(tǒng)計(jì)。甲中X位于立方體體心，算為1，Y位于立方體頂點(diǎn)，實(shí)際占有：1 8加熱 ×4=12 2加熱 個，X∶Y=1∶1 2加熱 =2∶1，所以甲的化學(xué)式為X2Y；乙中A 占有：1 8加熱 ×8=1，B占有1 2加熱 ×6=3，C占有1個，由此推出A∶B∶C=1∶3∶1；丙中D周圍的E的個數(shù)與E周圍D的個數(shù)相同，E周圍有8個D，所以D周圍有8個E。 答案　(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8[ 解答這類習(xí)題時首先要明確：由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式不是表示一個分子中含有多少個原子，而是表示每個晶胞中平均含有各類原子的個數(shù)，即各類原子的最簡個數(shù)比。解答這類習(xí)題，通常采用

6、分?jǐn)偡?。分?jǐn)偡ǖ母驹瓌t是：晶胞在任意位置上的一個原子如果被x個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是。 1．某同學(xué)在網(wǎng)站上找到一張玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，這張圖說明玻璃是不是晶體，為什么？ 提示　不是晶體。從玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖來看，玻璃中粒子質(zhì)點(diǎn)排列無序，沒有晶體的自范性。 2．根據(jù)晶體物理性質(zhì)的各向異性的特點(diǎn)，人們很容易識別用玻璃仿造的假寶石。你能列舉出一些可能有效的方法鑒別假寶石嗎？ 提示　(1)采用X-射線衍射實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)X-射線照射假寶石時，不能使X-射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。 (2)觀看是否具有對稱性；在外形上，假寶石沒有相等的晶面、晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)

7、。 (3)用它來刻劃玻璃；真寶石硬度大，可刻劃玻璃，而假寶石硬度小，不能用來刻劃玻璃。 (4)加熱；真寶石熔、沸點(diǎn)很高，而假寶石無固定的熔、沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)，便開始熔化。 下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個原子？ 提示　金屬鈉的一個晶胞的原子數(shù)=8×1/8+1=2； 金屬鋅的一個晶胞的原子數(shù)=8×1/8+1=2； 晶體碘的一個晶胞的原子數(shù)=(8×1/8+6×1/2)×2=8； 金剛石的一個晶胞的原子數(shù)=8×1/8+6×1/2+4=8。 1. 自范性 微觀結(jié)構(gòu) 晶體

8、有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形) 原子在三維空間里呈周期性有序排列 玻璃體 沒有(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形) 原子排列相對無序 2.區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。 3．8×＋6×＝4；8×＋6×＋4＝8；(8×＋6×)×3＝12。 4．2種 1．下列物質(zhì)中屬于晶體的是(　　) A．玻璃 B．水晶 C．水泥 D．橡膠 答案　B 解析　晶體是具有自發(fā)形成的規(guī)則幾何外形的固體，玻璃、水泥、橡膠盡管可以塑造成為規(guī)則的幾何外形，但不是自發(fā)的，所以它們不是晶體。 2．下列關(guān)于晶體的說法不正確

9、的是(　　) A．粉末狀的固體肯定不是晶體 B．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元 C．晶體內(nèi)部的粒子按一定規(guī)律做周期性的有序排列 D．晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定 答案　A 解析　晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是組成晶體的粒子在三維空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列，不管固體的顆粒大小，只要其組成粒子在三維空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列就屬于晶體，因此A選項(xiàng)的判斷是錯誤的，而B、C、D項(xiàng)皆正確。 3．納米材料的表面粒子數(shù)占粒子總數(shù)的比例很大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某硼鎂化合物的結(jié)構(gòu)如下圖所示(六個硼原子位于棱柱內(nèi))，則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的百分比為(　　)

10、A．22% B．70% C．66.7% D．33.3% 答案　B 解析　這是一個納米顆粒，其中的粒子不會與其他顆粒共用，因此所有的鎂原子和硼原子都完全屬于這個顆粒。該納米顆粒表面共有鎂原子14個、內(nèi)部有硼原子6個，原子總數(shù)為20，所以鎂原子占原子總數(shù)的百分比為×100%＝70%，故B選項(xiàng)正確。 4．某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 答案　B 解析　這不是一個立方晶胞結(jié)構(gòu)，

11、而是一個正三棱柱結(jié)構(gòu)，那么依據(jù)實(shí)際情況來計(jì)算，原子的均攤數(shù)分別為：頂點(diǎn)，水平棱上，豎棱上，面上，內(nèi)部為1。A、B、C三種粒子數(shù)的比為(6×)∶(6×＋3×)∶1＝1∶4∶2。 5．某離子化合物的晶胞如下圖所示。陽離子位于晶胞的中心，陰離子位于晶胞的8個頂點(diǎn)上，該離子化合物中陰、陽離子的個數(shù)比為(　　) A．1∶8　　　　　　B．1∶4 C．1∶2　　　　D．1∶1 答案　D 解析　離子晶體是由晶胞在三維空間里通過無隙并置構(gòu)成的。每一個晶胞中的粒子屬于該晶胞的份額計(jì)算方法如下： 頂點(diǎn)上的粒子，被8個晶胞共用，屬于一個晶胞的占其1/8； 棱上的粒子，被4個晶胞

12、共用，屬于一個晶胞的占其1/4； 面上的粒子，被2個晶胞共用，屬于一個晶胞的占其1/2； 晶胞內(nèi)的粒子，完全屬于該晶胞。由圖可知，陽離子位于晶胞的中心，屬于該晶胞的數(shù)目為1，陰離子位于晶胞的8個頂點(diǎn)上，屬于該晶胞的數(shù)目為8×1/8＝1，因此，陰離子與陽離子的個數(shù)比為1∶1。 6．根據(jù)晶體中的晶胞結(jié)構(gòu)，判斷下列晶體的化學(xué)式中不正確的是(　　) 答案　A 解析　確定晶體的化學(xué)式，其實(shí)就是確定晶胞中各粒子的個數(shù)比。在立方晶胞中，只有處于晶胞內(nèi)部的粒子才完全屬于該晶胞，處于面上的粒子有1/2屬于該晶胞，處于棱上的粒子有1/4屬于該晶胞，處于各頂點(diǎn)上的粒子只有1/8屬于該晶胞。據(jù)此可以算出

13、上述晶體的化學(xué)式分別是AB、C2D、EF、XY3Z，所以A選項(xiàng)錯誤。 7．在晶體中具有代表性的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱為晶胞。一般來說，晶胞的形狀都是________。由于整塊晶體可以看作是由很多的晶胞通過________而形成的，因此晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列________。晶體的許多物理性質(zhì)(如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等)常會表現(xiàn)出________。而非晶體由于________(填“存在”或“不存在”)最小重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元，在X-射線衍射圖譜中的特點(diǎn)是__________________________。 答案　平行六面體　　無隙并置　　高度有序　　各向異性　　不存在　　看不到分立的斑點(diǎn)或明銳的譜線

14、 解析　本題重點(diǎn)考查晶體的微觀結(jié)構(gòu)以及晶體和非晶體的X-射線衍射圖譜的區(qū)別。 1．下列敘述不屬于晶體特性的是(　　) A．有規(guī)則的幾何外形　　　　　 　B．具有各向異性 C．有對稱性 D．沒有固定熔點(diǎn) 答案　D 解析　晶體具有規(guī)則的幾何外形、各向異性、對稱性三大特性，且晶體有固定的熔點(diǎn)。[來 2．下列物質(zhì)中，不屬于晶體的是(　　) A．干冰 B．食鹽 C．玻璃 D．鈉 答案　C 解析　固體有晶體和非晶體之分，晶體是內(nèi)部微粒(原

15、子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)，食鹽、冰、金屬、寶石、水晶、大部分礦石等都是晶體；非晶體的內(nèi)部原子或分子的排列呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài)，如玻璃、橡膠等都是非晶體。 3．下列有關(guān)晶胞的敘述，正確的是(　　) A．晶胞是晶體中的最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元 B．不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同 C．晶胞中的任何一個粒子都屬于該晶胞 D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成 答案　AD 解析　不同的晶體中晶胞的形狀和大小不一定相同，故B錯；晶胞中的粒子有的和其他晶胞共用，所以C也錯。 4．某晶體中含有A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示，晶體中A、B、C的原子個數(shù)

16、之比依次為(　　) A．1∶3∶1 B．2∶3∶1 C．8∶6∶1 D．4∶3∶1 答案　A 解析　N(A)＝8×＝1，N(B)＝6×＝3，N(C)＝1，則晶體中A、B、C的原子個數(shù)之比為1∶3∶1。 5．現(xiàn)有甲、乙、丙三種晶體的晶胞(甲中X處于晶胞的中心，乙中A處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中X與Y的個數(shù)比是__________，乙中A與B的個數(shù)比是______________，丙晶胞中有______個C離子，有________個D離子。 答案　4∶3　1∶1　4　4 解析　根據(jù)平攤規(guī)律：甲中體心X為1，頂點(diǎn)Y為

17、×6，所以X∶Y＝1∶＝4∶3；同理可計(jì)算出乙、丙中微粒個數(shù)及其比值。 1．下列有關(guān)晶體和非晶體的說法中正確的是(　　) A．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體 B．晶體具有自范性，非晶體沒有自范性 C．晶體研碎后即變?yōu)榉蔷w D．將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體 答案　B 解析　晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，因此，A、D選項(xiàng)錯誤；晶體是由晶胞通過無隙并置形成的，組成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，所以C項(xiàng)是錯誤的；自范性是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別，所以B選

18、項(xiàng)正確。 2．區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是(　　) A．測定熔、沸點(diǎn) B．觀察外形 C．對固體進(jìn)行X-射線衍射 D．通過比較硬度確定 答案　C 解析　從外形和某些物理性質(zhì)可以初步鑒別晶體和非晶體，但并不一定可靠。區(qū)分晶體和非晶體的最可靠的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)，所以只有C選項(xiàng)正確。 3．普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于(　　) A．外形不一樣 B．普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無規(guī)則地排列，水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列 C．水晶有固定的熔點(diǎn)，普通玻璃無固定的熔點(diǎn) D．水晶可用于

19、能量轉(zhuǎn)換，普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換 答案　B 解析　晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別就是粒子(原子、離子或分子)在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。 4．水的狀態(tài)除了氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由氣態(tài)水急速冷卻到165 K時形成的，玻璃態(tài)水無固定形態(tài)，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同。下列有關(guān)玻璃態(tài)水的說法中，正確的是(　　) A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小 B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C．玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài) D．玻璃態(tài)水屬于晶體 答案　C 解析　題干中已經(jīng)非常明確地說明：“玻璃態(tài)水無固定形態(tài)，不存在晶體結(jié)構(gòu)”，故不會是晶體，故D

20、項(xiàng)不對；玻璃態(tài)水的密度與普通液態(tài)水的密度相同，根據(jù)ρ＝m/V，可知水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積不會發(fā)生變化，所以A、B選項(xiàng)不符合題意。 5．下列途徑不能得到晶體的是(　　) A．熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻　　　　　 　B．熔融態(tài)物質(zhì)凝固 C．氣態(tài)物質(zhì)凝華 D．溶質(zhì)從溶液中析出 答案　A 解析　得到晶體的三個途徑是：①溶質(zhì)從溶液中析出，②氣態(tài)物質(zhì)凝華，③熔融態(tài)物質(zhì)凝固，所以B、C、D選項(xiàng)中的措施可以得到晶體；晶體表現(xiàn)自范性是需要一定條件的，即晶體生成的速率要適當(dāng)，因此熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻時不能得到晶體，所以選擇A項(xiàng)。 6．有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣

21、態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為(　　) A．Ti14C13 B．TiC C．Ti4C4 D．Ti4C3 答案　A 解析　由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個完整的分子，由14個Ti原子和13個C原子構(gòu)成，選項(xiàng)A正確；此題目極易因?qū)忣}不嚴(yán)密，誤認(rèn)為是晶體而視為Ti與C原子的個數(shù)比為(8×＋6×)∶(12×＋1)＝1∶1，錯選B或C。 7．碘元素有多種價態(tài)，可以形成多種含氧陰離子IxO。由2個IO正八面體共用一個面形成的IxO的化學(xué)式為(

22、　　) A．I2O B．I2O C．I2O D．I2O 答案　A 解析　本題主要考查離子組成與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系。正八面體由八個正三角形構(gòu)成，則IO結(jié)構(gòu)應(yīng)為：I在正八面體中心，6個O原子在正八面體的六個頂點(diǎn)上，即由2個IO正八面體共用一個面后形成的IxO應(yīng)該擁有2個I和9個O。 8．如圖，石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為(　　) A．2 B．3 C．4 D．6 答案　A解析　據(jù)均攤法，從圖中可知，每個頂點(diǎn)上的原

23、子為三個正六邊形共有，因而正六邊形占有的碳原子數(shù)目為6×＝2。 9．氫是重要而潔凈的能源。要利用氫氣作為能源，必須解決好安全有效地儲存氫氣的問題?；瘜W(xué)家研究出利用合金儲存氫氣的方法，其中鑭(La)鎳(Ni)合金是一種儲氫材料，這種合金的晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)測定，其基本結(jié)構(gòu)單元如圖所示，則該合金的化學(xué)式可表示為(　　) A．LaNi5　　　 B．LaNi　　　 C．La14Ni24　　　 D．La7Ni12[答案　A 解析　根據(jù)上述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)知La原子的數(shù)目為12×＋2×＝3，而Ni原子的數(shù)目為12×＋6＋6×＝15，所以La與Ni的原子個數(shù)比為3∶15＝1∶5。 10．如圖

24、所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。 (1)在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的氧離子、鈣離子，各有　　　、　　　　。 (2)該晶體結(jié)構(gòu)中，元素氧、鈦、鈣的離子個數(shù)比是 ________________________________________________________________________， 該物質(zhì)的化學(xué)式可表示為　　　　　　　。 (3)若鈣、鈦、氧三元素的相對原子質(zhì)量分別為a、b、c，晶體結(jié)構(gòu)圖中正方體邊長(鈦原子之間的距離)為d nm(1 nm=10-9 m)，則該晶體的密度為　　

25、　　　g/cm3。 答案　(1)6　8　(2)3∶1∶1　CaTiO3　(3)a+b+3cMnO2 60 2d3 解析　(1)以鈦離子為頂點(diǎn)，應(yīng)有8個立方晶胞緊靠在一起，這樣鈦原子成為空間直角坐標(biāo)系的中心原點(diǎn)，它的三維方向上前后左右上下最近且相鄰各有一個氧原子，共6個，它周圍的8個立方晶胞內(nèi)各含一個鈣離子； (2)該晶體中含氧離子個數(shù)為12×1 4加熱 =3，鈣離子1個，鈦離子8×1 8加熱 =1，故其比為3∶1∶1，那么它的化學(xué)式可表示為CaTiO3； (3)晶體的質(zhì)量即三種離子的質(zhì)量，即 a+b+3c 6.02×10233加熱 ； 晶體的體積為d3×10-21 cm3； 則其密度為 11.某晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X位于立方體的頂點(diǎn)，Y位于立方體的中心。試分析： (1)在一個晶胞中有　　　個X，　　　個Y，晶體的化學(xué)式為　　　　　　　。 (2)晶體中距離最近的兩個X與一個Y所形成的夾角∠XYX為　　　　(填角的度數(shù))。 答案　(1) 　1　XY2或Y2X　(2)109°28′ 解析　(1)Y的個數(shù)為1，X的個數(shù)為4×1/8=1/2，所以X∶Y=1∶2，因此化學(xué)式為XY2或Y2X。 (2)X與Y之間的連接線構(gòu)成一個正四面體，類似甲烷的分子結(jié)構(gòu)，所以∠XYX角度等于甲烷中的鍵角，為109°28′。