第一节 晶体的常识
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。
晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
晶体 非晶体 2.获得晶体的三条途径 (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。 3.晶体的特性
(1)自范性:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 (2)各向异性:晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 (3)固定的熔点。
4.晶体与非晶体的测定方法 测定测熔点 晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点 对固体进行X-射线衍射实验
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”,并阐释错因或列举反例)。
语句描述 (1)晶体有自范性但其微粒排列无序 (2)晶体具有各向同性,非晶体具有各向异性 正误 阐释错因或列举反例 自范性 有 无 微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 方法 可靠方法 (3)熔融态物质快速冷却即可得到晶体 (4)熔融的硝酸钾冷却可得晶体,故液态玻璃冷却也能 得到晶体 (5)粉末状的固体也有可能是晶体 答案:(1)× 晶体的微粒排列有序
(2)× 晶体具有各向异性,非晶体具有各向同性 (3)× 熔融态物质凝固速率适当可得到晶体 (4)× 玻璃是非晶体 (5)√
2.在室温下,将一块不规则的CuSO4·5H2O固体放入饱和CuSO4溶液中,经过一段时间后会发生什么变化?
答案:CuSO4·5H2O固体会变成规则的立方体。 3.将冰和玻璃加热各有什么现象?
答案:加热冰时,0 ℃达到冰的熔点,冰开始熔化,在全部熔化以前,继续加热,温度基本保持不变,完全熔化后,温度才开始升高。加热玻璃,温度升高到某一程度后开始变软,继续加热流动性增强,最后变为液体。玻璃从软化到完全熔化,中间经过较大的温度范围。
题组一 晶体的性质
1.下列不属于晶体的特点的是( ) A.一定有规则的几何外形 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
解析:选D。晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性,但不一定是无色透明的固体,如紫黑色的碘晶体、蓝色的硫酸铜晶体。
2.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;又如石墨与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的1/10。晶体的各向异性主要表现在( )
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质
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A.①③ C.①②③
B.②④ D.①②③④
解析:选D。晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。 题组二 晶体、非晶体的判断
3.(2019·灵丘高二月考)在水晶的柱面上涂一层石蜡,用红热的针接触面中央,石蜡熔化后呈椭圆形;用玻璃代替水晶重复上述操作,熔化的石蜡则呈圆形。下列有关叙述错误的是( )
A.水晶是晶体 B.玻璃是非晶体
C.玻璃在各个方向的导热性不同 D.晶体的导热性具有各向异性
解析:选C。水晶是晶体,导热性具有各向异性,水晶柱面在不同方向的导热性不同,故熔化的石蜡呈椭圆形;玻璃是非晶体,不具有各向异性,玻璃在各个方向的导热性相同,故熔化的石蜡呈圆形。综上所述,C项错误。
4.如图是某固体的微观结构示意图,请认真观察两图,判断下列说法正确的是( )
A.两种物质在一定条件下都会自动形成有规则的几何外形的晶体 B.Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性 C.Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点 D.二者的X-射线图谱是相同的
解析:选B。观察结构图可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,Ⅱ中微粒排列不规则,故Ⅰ为晶体,Ⅱ为非晶体。晶体有各向异性,具有固定的熔、沸点,非晶体没有固定的熔、沸点,用X-射线衍射实验检验晶体和非晶体,图谱明显不同,故应选B。
判断晶体与非晶体的方法
(1)依据是否具有自范性
晶体具有自范性,能自发地呈现多面体的外形,而非晶体不具有自范性。 (2)依据是否具有各向异性
晶体具有各向异性,在不同方向上质点排列一般是不一样的,而非晶体不具有各向异性。 (3)依据是否具有固定的熔、沸点
晶体具有固定的熔、沸点,给晶体加热时,当温度升高到某温度时便立即熔化或汽化,在熔化过程中,温度始终保持不变,而非晶体没有固定的熔、沸点。
(4)依据能否发生 X-射线衍射(最科学的区分方法)
当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象。X-射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个理想的光栅,它能使X-射线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。非晶体物质没有周期性结构,不能使X-射线产生衍射,只有散射效应。
晶 胞
1.晶胞的结构
(1)概念:描述晶体结构的基本单元。
(2)结构:习惯采用的晶胞都是平行六面体,晶体是由数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
①“无隙”:相邻晶胞之间无任何间隙。
②“并置”:所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
(3)一种晶体所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 2.晶胞中原子个数的计算(以铜晶胞为例)
(1)晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的,晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的,晶胞面上的原子是2个晶胞共用的。
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(2)金属铜的一个晶胞的原子数为8×+6×=4。
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1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”,并阐释错因或列举反例)。
语句描述 正误 阐释错因或列举反例 (1)晶胞是晶体的最小的结构重复单元 (2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 (3)晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞 (4)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 (5)一般地,晶体的化学式表示晶体中各类原子 或离子的最简整数比 答案:(1)√ (2)× 不一定相同
(3)× 粒子参与几个晶胞的形成,该晶胞占有该粒子的几分之一 (4)√ (5)√
2.某离子化合物的晶体结构如图所示,则:
(1)两种离子“○”与“●”的个数比为多少?
(2)若棱长为a、最简化学式的摩尔质量为M g·mol,则其密度为多少? 答案:(1)1∶2。 (2)ρ=2M/(NA·a)。
题组一 晶胞概念及微粒个数的计算 1.下列关于晶体的说法中不正确的是( ) A.所有的晶胞都是平行六面体 B.晶胞是晶体结构的基本单元
C.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验 D.晶胞的密度与晶体密度相同
解析:选A。通常人们习惯采用的晶胞都是平行六面体,但并非所有的晶胞都是平行六面体,A项错误。由晶胞的概念和晶体的特征可知B、C项正确。整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成,所以晶胞与晶体的密度是相等的,D项正确。
2.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学
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