第三章 第一节
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列说法正确的是( )
A．水晶和无定形二氧化硅都是晶体，都有固定的熔点
B．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
C．区分晶体和非晶体的方法是看是否有规则的几何外形
D．晶胞是晶体结构的基本单元
答案：D
解析：水晶是晶体，无定形二氧化硅是非晶体，A错误；由于质点的有序排列，晶体具有各向异性的性质，蓝宝石属于晶体，在不同方向上硬度有一些差异，B错误；具有规则几何外形的固体不一定是晶体，区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X射线衍射实验，C错误；晶体由晶胞构成，晶胞是晶体结构的基本单元，是晶体结构中最小的重复单元，D正确。故选D。
2．下列说法正确的是( )
A．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却，可得到较大颗粒明矾晶体
B．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
C．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
D．可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体
答案：D
解析：在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却，可得到较小颗粒明矾晶体，A错误；晶体中分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高，而分子的稳定性与分子内的化学键的强弱有关，与分子间作用力大小无关，B错误；元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素导电性介于导体和绝缘体之间，可以寻找半导体材料，不属于过渡元素，C错误；根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体，D正确。故选D。
3．如图所示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。其对应的化学式不正确的是( )
A．XY B．X2Y
C．X3Y D．XY3Z
答案：B
解析：图中X、Y均处于顶点，且个数均为4，个数比为1∶1，化学式为XY，故A正确；Y有8个位于顶点，个数为8×＝1，X位于体心，个数为1，个数比为1∶1，化学式为XY，故B错误；图中X的数目：4×＋1＝，Y的数目：4×＝，化学式X3Y正确，故C正确；图中，X的数目：8×＝1，Y的数目：6×＝3，Z位于体心，数目为1，化学式XY3Z，故D正确。故选B。
4．有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．Ti14C4 D．Ti4C3
答案：A
解析：根据题意知，该结构就是其分子结构，分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子，直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可，其分子式为Ti14C13，故选A。
5．如图所示，CsCl晶体的晶胞(晶体中最小重复单元)，已知晶体中2个最近Cl－核间距为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则CsCl晶体的密度为( )
A．g·cm－3 B．g·cm－3
C．g·cm－3 D．g·cm－3
答案：C
解析：由晶胞结构可知，晶胞中铯离子个数为1，氯离子个数为8×＝1，由晶体中2个最近Cl－核间距为a cm可知，晶胞的参数为a cm，设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞质量公式可得：a3d＝，解得d＝，故选C。
6．下列关于晶体性质的描述中，正确的是( )
A．晶体具有物理性质各向同性的特点
B．形成晶体的形态与结晶过程的速率无关
C．用X射线衍射实验可以区分晶体和非晶体
D．晶体表现自范性的过程是自发过程，不需要外界条件
答案：C
解析：由于晶体内部质点排列的有序性，所以晶体的某些物理性质具有各向异性的特点，故A错误；晶体的形成都有一定的形成条件，如温度、结晶速率等，故B错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体，故C正确；晶体的自范性指晶体能自发地呈现多面体外形的性质，所谓自发过程，即自动发生的过程，不过自发过程的实现仍需要一定的外界条件，故D错误。故选C。
7．下列与等离子体无关的是( )
A．等离子体显示器
B．日光灯和霓虹灯
C．把温度升高到几千摄氏度时水蒸气发生的变化
D．液晶显示器
答案：D
解析：等离子体显示器是通过等离子体显示图像和文字，与等离子体有关，故A不选；日光灯和霓虹灯中气体被电离形成了等离子体，与等离子体有关，故B不选；把温度升高到几千摄氏度时，水蒸气被电离形成了等离子体，与等离子体有关，故C不选；液晶显示器是通过液晶显示图像和文字，与等离子体无关，故D选。故选D。
8．如图是某化合物的晶体结构，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为( )
A．MgB B．Mg3B2
C．Mg2B D．Mg2B3
答案：A
解析：利用均摊法计算晶胞的微粒个数可知，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子，故一个晶胞中镁原子的个数为12×＋2×＝3；6个硼原子位于棱柱侧面上，故硼原子数为6×＝3，所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为1∶1，故化学式为MgB，A项正确。故选A。
9．关于测定晶体结构错误的是( )
A．对乙酸晶体进行测定，晶胞中含有1个乙酸分子
B．经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小
C．经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
D．经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置
答案：A
解析：对乙酸晶体进行测定，可以得到晶胞结构中含有4个乙酸分子，A错误；经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小，B正确；经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型，C正确；经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置，D正确。故选A。
10．氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs＋与Cl－的个数之比为1∶1，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为( )
A．8∶6∶1 B．4∶3∶1
C．1∶6∶1 D．1∶1∶3
答案：D
解析：根据晶胞的均摊法，在此晶体的晶胞中有A：8×＝1(个)，B：1×1＝1(个)，C：6×＝3(个)，即N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶1∶3，故D正确。
11．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是( )
A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP
B．该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有4个
C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区
D．Sn和P原子间的最短距离为a pm
答案：B
解析：根据晶胞的结果分析得到晶胞中原子个数分别为P：1个，Sn：8×＝1，Cu：6×＝3，则磷锡青铜的化学式为Cu3SnP，故A正确；以面心的铜分析，该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有8个，故B错误；三种元素Cu、Sn、P的价电子分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3，则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区，故C正确；Sn和P原子间的最短距离为体对角线的一半即a pm，故D正确。故选B。
二、非选择题
12．钛酸钙是典型的钙钛矿型化合物，该类化合物具有特殊的理化性质，比如吸光性、电催化性等，其晶体结构如下图所示。
(1)基态钛原子价电子排布式是____________。
(2)晶胞中与每个Ti4＋距离最近且相等的O2－有____________个。
(3)钛酸钙的化学式为____________。
(4)其晶胞参数约为a×10－10 cm，该钛酸钙晶体的密度ρ＝____________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示)。
答案：(1)3d24s2 (2)6 (3)CaTiO3 (4)
解析：(1)钛原子价电子排布式是3d24s2。
(2)每个面心的O2－与Ti4＋的距离相近且相等，故晶胞中与每个Ti4＋距离最近且相等的O2－有6个。
(3)①处于顶点的钙原子，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有该晶胞，故该晶胞中钙原子个数为8×＝1；②处于面上的O2－，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有属于该晶胞，故该晶胞中O2－个数为6×＝3；③处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞，故该晶胞中Ti4＋个数为1；故钛酸钙的化学式为CaTiO3。
(4)该钛酸钙晶体的密度ρ＝g·cm－3。
13．氮(N)、镓(Ga)合金由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。
(1)以下说法错误的是____________(填字母)。
A．GaN晶体中存在非极性共价键
B．电负性：N>Ga
C．原子半径：N>Ga
D．沸点：NH3>PH3
(2)晶胞中与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为____________，晶胞中与Ga原子相邻且最近的Ga原子个数为____________。
(3)以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数坐标。A原子坐标为，则B原子坐标为____________。
(4)若GaN晶胞边长为a pm，则Ga原子与N原子的最短核间距为____________pm。
答案：(1)AC (2)正四面体 12 (3) (4)
解析：(1)GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键，1个Ga原子和周围四个N原子形成极性共价键，不存在非极性共价键，A错误；Ga电负性小于同周期的元素As，N的电负性大于同主族元素As，所以电负性：N>Ga，B正确；N原子半径小于同主族元素As，Ga原子半径大于同周期的元素As，所以原子半径NPH3，D正确。故选AC。
(2)由题目信息和晶胞图可知，与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为正四面体形，N位于正四面体的中心。晶胞中，以上底面的Ga原子为参照，与上底面顶点的四个Ga原子，与下面晶胞和上面晶胞面上的Ga原子距离都相等，故晶胞中离同一个Ga原子最近的其他Ga原子个数为12。
(3)已知A原子坐标为，则B原子坐标为。
(4)观察、分析晶胞结构Ga原子与N原子的最短核间距为体对角线的，若GaN晶胞边长为a pm，则Ga原子与N原子的最短核间距为pm。
14．Eu、Ti和O形成一种化合物，其晶胞为如图所示的立方体。
(1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的____________。
A．s区 B．p区
C．d区 D．ds区
E．f区
(2)在该晶胞中，Eu、Ti、O的粒子个数比是____________。
(3)若将Ti原子置于立方体的体心，Eu原子置于立方体顶角，则O原子处于立方体的____________位置。
A．体心 B．面心
C．棱心 D．顶角
(4)1个Eu原子和____________个O原子相邻，1个Ti原子和____________个O原子相邻。1个O原子和____________个Eu原子相邻，1个O原子和____________个Ti原子相邻。
答案：(1)E (2)1∶1∶3 (3)B (4)12 6 4 2
解析：(1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的第六周期，物质在参加反应时，原子核外电子最外层、次外层及倒数第三层的电子都会发生变化，因此属于f区的元素，故合理选项是E。
(2)在该晶胞中，Eu原子个数为1，Ti原子个数为8×＝1，含有的O原子个数为12×＝3，则晶胞中Eu、Ti、O的粒子个数比是1∶1∶3。
(3)若将Ti原子置于立方体的体心，在一个晶胞中含有1个Eu原子，通过该Ti原子的8个晶胞中含有8个Eu原子，将8个Eu原子相连，形成一个立方体，Eu位于立方体的顶角上，O原子处于立方体的面心上，故合理选项是B。
(4)根据图示可知：在晶胞中与Eu原子距离相等且最近的O原子有12个，距离为晶胞面对角线的一半；以晶胞顶点Ti原子为研究对象，在晶胞中与Ti原子距离相等且最近的O原子有6个，分别位于Ti原子上下、前后、左右6个方向，距离为晶胞边长的一半；O原子位于晶胞棱边上，通过该棱边可以形成4个晶胞，每个晶胞中有一个Eu原子，因此与1个O原子和4个Eu原子距离相等且最近，距离是晶胞面对角线的一半；在1个O原子周围有2个Ti原子与O原子距离相等且最近，距离是晶胞边长的一半。
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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
1．认识物质的聚集状态。
2．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和非晶体。
3．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，利用思维模型、根据晶胞结构确定微粒个数和化学式。
4．了解晶体结构的测定方法。
1．人们对物质组成的认识历程
(1)20世纪前，人们认为：分子是保持物质化学性质的_______粒子，物质固、液、气三态的相互转化只是_________距离发生了变化。
(2)20世纪初，人们对物质的组成有了更明确的认识。
①通过_____________等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子，如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。
②气态和液态物质不一定都是由分子构成。如等离子体是由______、_________和_____________(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质；离子液体是熔点不高的仅由_______组成的液体物质。
一、物质的聚集状态
最小
分子间
X射线衍射
电子
阳离子
电中性粒子
离子
2．人们对物质聚集状态的认识历程
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有______、________，以及介乎_______和_________之间的_________、液晶态等。
(2)液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。
①分类：热致液晶和溶致液晶。
②性质：既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
③应用：液晶在制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维等领域被广泛应用。
晶态
非晶态
晶态
非晶态
塑晶态
正|误|判|断
1．物质的聚集状态只有固、液、气三种状态。( )
2．等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性。( )
3．液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶。( )
4．三星堆考古中用X射线分析青铜器的微观晶体结构。( )
×
√
√
√
深|度|思|考
热致液晶与固体、液体的温度范围关系怎样？
提示：
应|用|体|验
1．科学研究表示，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是( )
A．冠醚可以作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂
B．液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关
C．X射线衍射实验不能测定晶体的原子坐标
D．纳米材料之一石墨烯可作为新型电源的电极材料
答案：C
解析：冠醚是分子中含有多个—OCH2CH2—结构单元的大环多醚，与高锰酸钾不反应，可作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂，A正确；液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关，B正确；晶体X射线衍射实验可以用于键长、键角和晶体结构的测定，能测定晶体的原子坐标，C错误；石墨烯是由碳元素形成的单质，具有良好的导电性，可作为新型电源的电极材料，D正确。故选C。
2．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．等离子体的基本构成微粒只有带电的离子和电子
B．气态是高度无序的体系存在状态
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．固态中的原子或者分子结合得较紧凑，相对运动较弱
答案：A
解析：等离子体是呈准电中性的，其基本构成微粒可以是带电的粒子也可以是中性粒子，A项错误；物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速度快，体系处于高度无序状态，B项正确；液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性，C项正确；据物质固态时微粒间距离较小可判断，固态中的原子或者分子结合的较紧凑，相对运动较弱，D项正确。故选A。
3．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．液晶具有液体的流动性，在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
C．等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
D．液态物质的微粒间距离和作用力的强弱介于固气两态之间，表现出明显的流动性
答案：C
解析：施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，在有电场的情况下分子按照电场方向排列，A项正确；液晶既具有流动性，也具有类似于晶体的各向异性，是介于液体和晶体之间的一种特殊的聚集状态，B项正确；等离子体是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的整体上呈电中性的物质，C项错误；液态物质分子相距比较近，分子间作用力也较强，微粒间距离和作用力的强弱介于固气两态之间，液态物质分子的转动明显活跃，平动也有所增加，使之表现出明显的流动性，D项正确。故选C。
1．晶体与非晶体的本质差异
二、晶体与非晶体
固体 自范性 微观结构
晶体 _____ 原子在三维空间里呈_____________排列
非晶体 _____ 原子排列相对_______
2．获得晶体的三条途径
(1)_________物质凝固。
(2)_______物质冷却不经液态直接_______(凝华)。
(3)_______从溶液中析出。
有
周期性有序
无
无序
熔融态
气态
凝固
溶质
3．晶体的特性
(1)自范性：晶体能自发地呈现_________外形的性质。
(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的___________。
(3)固定的熔点。
4．晶体与非晶体的测定方法
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
可靠方法 对固体进行_____________实验
多面体
物理性质
X射线衍射
正|误|判|断
1．晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性。( )
2．熔融态物质快速冷却即得到晶体。( )
3．粉末状的固体也有可能是晶体。( )
4．晶体一定比非晶体的熔点高。( )
5．有规则几何外形的固体一定是晶体。( )
×
×
√
×
×
深|度|思|考
1．要用硫黄粉末获得硫晶体，应如何操作？
提示：把硫黄粉末用研钵研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶即可得到硫晶体。
2．参考课本实验，获取碘晶体和硫晶体的途径是否相同？
提示：不同。获取硫晶体是熔融态物质凝固，获取碘晶体是凝华。
3．把硫酸铜溶液蒸干，得不到硫酸铜晶体。获取硫酸铜晶体应怎样操作？
提示：把硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶，可得到硫酸铜晶体。
4．如图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？
提示：不是晶体。晶体与非晶体的根本区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃结构的示意图可知，构成玻璃的粒子的排列是无序的，所以玻璃是非晶体。
应|用|体|验
1．下列关于晶体的说法中正确的是( )
A．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体
B．晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞
C．玻璃制成的弹珠具有规则的几何外形，所以玻璃弹珠是晶体
D．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，体现了晶体的自范性
答案：D
解析：晶体形成后，其结构是有序性和可复制性，所以即使是粉末，其微观结构也是晶体的有序结构，描述错误，A不符合题意；晶胞的顶点、棱上、面上的离子均为多个晶胞共用，描述错误，B不符合题意；玻璃属于混合物，不是晶体，描述错误，C不符合题意；晶体的自范性能使结构有缺损的晶体结构在适当的环境中恢复晶体完整，描述正确，D符合题意。故选D。
2．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O
C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl
答案：B
解析：SO2和SiO2分别是由共价键形成的分子和原子晶体，所以化学键类型相同，而晶体类型不同，故A不符合题意；CO2和H2O都是只含共价键的分子晶体，所以化学键类型、晶体类型都相同，故B符合题意；NaCl和HCl分别是由离子键、共价键形成的离子晶体和分子晶体，所以化学键类型、晶体类型都不相同，故C不符合题意；CCl4和KCl分别是由共价键、离子键形成的分子晶体和离子晶体，所以化学键类型、晶体类型都不相同，故D不符合题意。故选B。
3．下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是( )
A．破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体
B．晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性
C．导电性可用于区别晶体和玻璃体
D．固体SiO2可能是晶体，也可能是非晶体
答案：C
解析：破损的晶体能在溶液中得到修复，所以破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体，故A正确；晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，故B正确；根据晶体的定义，不能通过导电性来区别晶体和玻璃体，某些晶体和玻璃体可均导电或不导电，故C错误；固体SiO2可能是晶体，也可能是非晶体，如水晶为晶体，玻璃为非晶体，故D正确。故选C。
4．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．凡有规则几何外形的固体均为晶体
B．晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性均相同
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．将饱和硫酸铜溶液冷却降温，析出的固体不是晶体
答案：C
解析：具有规则几何外形的固体不一定是晶体，故A错误；由于晶体内部质点排列的高度有序性，使得晶体在强度、导热性、光学性质等物理性质上常常表现为各向异性，故B错误；水晶是晶体，有固定的熔点，普通玻璃是混合物无固定的熔点，故C正确；得到晶体一般有三条途径：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，所以将饱和硫酸铜溶液冷却降温，析出的固体是晶体，故D错误。故选C。
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，如水晶和石英玻璃。
(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(非晶体)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。
1．概念
描述晶体结构的___________。
2．晶胞与晶体的关系
一般来说，晶胞都是___________体，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”是指相邻晶胞之间_____________。
(2)“并置”是指所有晶胞都是_______排列的，取向_______。
(3)所有晶胞的_______及其内部的原子_______、_______及几何排列是完全相同的。
三、晶胞
基本单元
平行六面
无任何间隙
平行
相同
形状
种类
个数
3．晶胞中粒子数目的计算
(1)晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。
(2)均摊法确定晶胞中粒子的个数
长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为______________ __________。
＝4
(3)几种晶胞中原子数目的确定。
结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为______、______、______、______。
钠、锌、碘、金刚石晶胞图
2
2
8
8
正|误|判|断
1．晶胞都是平行六面体。( )
2．晶胞是晶体的最小重复单元。( )
3．不同晶体中晶胞的大小和形状都相同。( )
4．晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( )
5．已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。( )
6．铜晶体中平均每个晶胞中含有14个铜原子。( )
×
√
×
×
×
×
深|度|思|考
1．由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示构成该晶体实际的粒子数目？
提示：否，只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比。
2．判断下列六面体是否是晶胞。
提示： A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
应|用|体|验
1．晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单元为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可作为晶胞的是( )
答案：B
解析：按照题意，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。不管是左右或上下平移时，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，但不是同一种原子，因此该结构不能作为晶胞，A错误；不管是上下平移还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确；上下平移时，位于面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误；该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误。故选B。
2．现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如图所示，其化学式正确的是( )
答案：C
3．根据图中相关信息，判断下列说法不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距离Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4
C．1个Zn的晶胞中含有2个Zn原子
答案：D
1．常用仪器：_______________。
2．测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的______相互作用，会在记录仪上产生___________或者_____________。
3．作用：根据衍射图，经过计算可以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。
四、晶体结构的测定
X射线衍射仪
电子
分立的斑点
明锐的衍射峰
深|度|思|考
1．通过X射线衍射图通常能获取晶体结构的哪些信息？
提示：从衍射图形获得晶体结构的信息，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。
2．因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测得A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是_____、_____。
2
4
3．根据晶体物理性质的各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。
提示：利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。(1)可观察宝石的形状，具有多面体的外形；测试它的硬度，可在玻璃上刻画出痕迹，初步确定它是晶体；(2)可利用宝石的折光率鉴别；(3)可进行X射线衍射实验鉴别。
应|用|体|验
1．下列叙述不正确的是( )
A．可以通过X射线衍射实验鉴别晶体与非晶体
B．混合晶体是混合物
C．等离子体是一种呈电中性的物质聚集体，其中含有带电粒子且能自由运动
D．纳米晶体具有不同于大块晶体特性的原因是晶体的表面积增大
答案：B
解析：构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，因此，可以通过X射线衍射实验鉴别晶体与非晶体，故A正确；石墨是混合晶体，石墨属于纯净物，故B错误；等离子体是一种呈电中性的物质聚集体，其中含有带电粒子且能自由运动，使等离子体具有导电性，故C正确；纳米晶体的特殊性质原因之一是它具有很大的比表面积，故D正确。故选B。
2．对物质的研究可改善我们的生活。下列描述错误的是( )
A．纳米晶体会有不同于大块晶体的特性，主要原因是晶体的表面积增大
B．用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是相同的
C．超分子具有分子识别与自组装的特征
D．等离子体和离子液体都具有良好的导电性
答案：B
解析：纳米晶体的表面积更大，因此有不同于大块晶体的特性，A正确；石英玻璃为非晶态SiO2，水晶为晶态SiO2，二者研成粉末摄取的X射线衍射图谱不相同，B错误；分子识别与自组装是超分子的特征，C正确；等离子体和离子液体都具有良好的导电性，D正确。故选B。
随堂演练·知识落实
1．下列关于物质聚集状态结构的叙述错误的是( )
A．非晶体内部的微粒无周期性重复排列
B．超分子内部的分子之间通过非共价键结合
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是有序排列
答案：D
解析：晶体中原子呈周期性有序排列，且有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，可以用衍射方法鉴别晶体和非晶体，选项A正确；超分子内部分子之间可以通过非共价键结合，如氢键、静电作用等，选项B正确；液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性，选项C正确；纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序，而界面则为无序结构，选项D错误。故选D。
2．下列有关等离子体的叙述，不正确的是( )
A．等离子体是物质的另一种聚集状态
B．等离子体是很好的导体
C．水可能形成等离子体状态
D．等离子体中的微粒不带电荷
答案：D
解析：等离子体由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，是物质的另一种聚集状态，故A正确；等离子体具有良好的导电性，是很好的导体，故B正确；通过强热、电磁辐射等方式也能由水形成等离子体，故C正确；等离子体中的微粒带有电荷，而且能自由移动，所以等离子体具有良好的导电性，故D错误。故选D。
3．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．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序
C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点
D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小
答案：B
解析：晶体有单晶体和多晶体，多晶体没有规则的几何外形，且非晶体可能有规则的几何外形，比如钻石形状的玻璃制品，A错误；晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，B正确；单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，但这不是二者的本质区别，C错误；某些合金为非晶体，但具有很大的硬度，D错误。故选B。
4．下列结构属于晶胞且对应的化学式不正确的是(图中：●—X，○—Y)( )
答案：B
5．科学研究表明，物质含有许多种聚集状态，下列关于物质聚集状态的描述错误的是( )
A．等离子体的外观为气态
B．液晶和液态是物质的两种聚集状态
C．等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质
答案：C
解析：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，故A正确；液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，所以液晶和液态是不同的聚集状态，故B正确；等离子体由电子、阳离子和电中性的微粒构成，故C错误；离子液体是一种只由离子组成的液体，其熔点较低，以液态稳定存在，故D正确。故选C。
6．(1)一种Pt、Co金属间化合物可作为质子交换膜燃料电池的催化剂，其晶胞结构如图1所示，该金属间化合物中Pt与Co的个数比为__________。
(2)室温下，[Cu(NH3)4](NO3)2，与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。黑绿色晶体的晶胞如图2所示，写出该晶体的化学式___________。
(3)如图3所示的是金红石的晶胞，则每个晶胞拥有_______个Ti4＋、________个O2－。
答案：(1)3∶1 (2)Cu3N (3)2 4
