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第1节 晶体常识
(建议用时：35分钟)
知识点
基础训练
能力提升
1.晶体与非晶体结构特征及性质特征
1,2,3,4,5,7,8,9
12,13,14，15,16,17
2.晶胞结构
6,10,11
[基础训练]
1．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．①④⑤ B．②③⑥
C．①③④ D．③④⑥
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。
2．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是晶体 B．b是晶体
C．a是非晶体 D．无法判断a是不是晶体
A 解析 由图可知，a具有固定的熔点，b不具有固定的熔点，因此a是晶体，b是非晶体。
3．下列有关晶体和非晶体的说法正确的是( )
A．具有规则几何外形的固体均为晶体
B．晶体具有自范性，有固定的熔点，可以使X－光发生有规律的衍射
C．晶体研碎后即变为非晶体
D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体
B 解析 A项，晶体有整齐规则的几何外形，但是具有规则外形的不一定是晶体，如玻璃；C项，晶体研碎后并没有改变晶体的结构排列；D项，玻璃的内部结构无法规则地出现晶胞排列，属于非晶体。
4．将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)，发现缺角的晶体变完整了。若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是( )
A．晶体质量减小，溶液质量变大
B．晶体质量变大，溶液质量减小
C．晶体和溶液质量都不变
D．无法确定
C 解析 胆矾晶体具有自范性，有自发形成规则几何外形的性质，由于原溶液为饱和溶液，因此胆矾晶体与CuSO4饱和溶液间存在着溶解结晶平衡，在整个过程中晶体和溶液的质量都不发生变化。
5．下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是( )
A．晶体一般都有各向异性
B．宝石在不同方向上硬度不一定相同
C．有规则几何外形的固体不一定都是晶体
D．冰和碘晶体中微粒间的作用力完全相同
D 解析 晶体的自范性决定了晶体具有各向异性，A项正确，B项正确；有些非晶体也可以加工成规则的几何外形，如玻璃可以加工成各种形状，但玻璃是非晶体，C项正确；冰中水分子间除了含有范德华力外还含有氢键，而碘固体中碘分子之间只含有范德华力，D项错误。
6．下列叙述正确的是( )
A．固体SiO2一定是晶体
B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成
C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列
D．晶体的基本结构单元(晶胞)全部是平行六面体
C 解析 固体SiO2分为晶体和非晶体两类，A项错误；非晶体如无定形SiO2有固定的组成，B项错误；晶胞不一定都是平行六面体，如有的晶胞呈六棱柱形，D项错误。
7．下列操作得到的固体不是晶体的是( )
A．对NaCl饱和溶液降温所得到的固体
B．气态H2O冷却为液态，然后再冷却成固态
C．熔融的KNO3冷却后所得的固体
D．将液态的玻璃冷却所得到的固体
D 解析 NaCl固体、冰、KNO3固体均为晶体，而玻璃为非晶体。
8．如图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品一定是( )
A．金属 B．半导体
C．非晶体 D．晶体
D 解析 由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，故该样品为晶体。
9．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是( )
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．X－射线通过玻璃态水时，能产生谱线
C 解析 玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，X－射线通过玻璃态水时不能产生谱线，因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
10．纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为( )
A．7∶8 B．13∶14
C．25∶25 D．26∶27
D 解析 表面微粒数为26，总微粒数＝表面微粒数＋中心微粒数＝26＋1＝27。
11．根据所学知识填空：
(1)在下列物质中，属于晶体的是________，属于非晶体的是________；(填字母序号)
A．玻璃 B．雪花 C．橡胶 D．铁块 E．单晶硅 F．沥青
(2)晶体中的微粒与晶胞的关系为：
①凡处于立方体顶点的微粒，同时为________个晶胞共有；
②凡处于立方体棱上的微粒，同时为________个晶胞共有；
③凡处于立方体面上的微粒，同时为________个晶胞共有；
④凡处于立方体体心的微粒，同时为________个晶胞共有。
(3)如图所示，在石墨晶体中，每一层由无数个正六边形构成，试回答下列问题：
①每个正六边形实际上占有的碳原子数为________个。
②石墨晶体每一层碳原子与C—C键键数之比为_____________________。
③n g碳原子可构成________个正六边形。
解析 (1)晶体具有固定的熔点，雪花就是冰，有固定的熔点；铁块和单晶硅都有固定的熔点；橡胶、玻璃、沥青(烃的混合物)没有固定的熔点，都属于非晶体。(2)分析晶体中的微粒与晶胞的关系，关键是看该微粒为几个晶胞所围绕，就为几个晶胞所共有。(3)分析每个正六边形：①所占的碳原子数为6×＝2；②每个C原子所占的C—C键键数为3×＝，故答案为2∶3；③n g碳的原子数为·NA，其正六边形数为×·NA。
答案 (1)BDE ACF (2)①8 ②4 ③2 ④1 (3)①2 ②2∶3 ③NA
[能力提升]
12．某晶体的晶胞结构如图所示，则这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A．3∶9∶4 B．1∶4∶2
C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
B 解析 由图可知该晶胞的上下两个底面都是正三角形，因此顶点处的粒子为12个晶胞共用，故A的数目＝6×＝；处于水平棱上的粒子为4个晶胞共用，处于垂直棱上的粒子为6个晶胞共用，故B的数目＝6×＋3×＝2；C为该晶胞自己所拥有，故含C的个数为1。
13．最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为( )
A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni
C．MgCNi2 D．MgCNi3
D 解析 Mg处于晶胞的顶角，故有8×＝1；Ni处于晶胞的面心，故有6×＝3；C处于晶胞的体心，完全属于该晶胞，故该晶体的化学式为MgCNi3。
14．已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，晶体中相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
A．NA·a3·ρ B．
C． D．
A 解析 每个晶胞中含Cs＋为8×＝1个，Cl－为1个，即一个CsCl晶胞中含有一个CsCl微粒，V＝a3，Mr＝ρV·NA＝ρ·a3·NA。
15．如图所示为热敏电阻PTC元件的主要成分的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。该晶体经X－射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长为403.1 pm，顶点位置为B原子所占，体心位置为C原子所占，所有棱的中点位置为A所占。据图回答下列问题：
(1)若将B置于晶胞的体心，C置于晶胞的顶点，则A处于立方体的什么位置？
_____________________________________________________________________。
(2)在该物质的晶体中，每个B周围与它最邻近且距离相等的B有________个，它们在空间呈________形状分布。
解析 (1)由原图可以看出它的化学式为BCA3，当B位于晶胞的体心，C位于晶胞的顶点时，要求化学式不变，则A的位置有两种可能，即在面心或棱的中点。由原图可以看出，在每个B的周围和它等距离且最近的A有6个(距离为棱长的一半)；如果在棱的中点，则和它等距离且最近的A有12个(距离为面对角线的一半)，故只有A处于立方体的面心时才与原图相符。(2)由原图可以看出，在每个B的周围和它等距离且最近的B有6个，这6个B在空间构成了正八面体。
答案 (1)面心 (2)6 正八面体
16．(1)硼普遍存在于蔬菜水果中，是维持骨的健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个硼原子。请观察图形后回答：这个基本结构单元由______个硼原子组成，键角是________，共含有________个B—B键。
(2)如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)：____________________________；
乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是_________________________；
丙晶体中每个D周围结合E的个数是__________________________。
解析 (1)由图可知，每个顶角上的硼原子被5个正三角形共有，故每个三角形占，每个三角形共含有×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20×＝12个；B—B键为20×3×＝30个。因为是正三角形，故键角为60°。(2)X位于立方体体心，故该晶胞中含有1个X，Y位于顶角，该晶胞中Y的个数＝4×＝，因X为阳离子，所以甲晶体的化学式为X2Y；乙晶胞中A的个数＝8×＝1，B的个数＝6×＝3，C的个数为1。
答案 (1)12 60° 30 (2)X2Y 1∶3∶1 8
17．某晶体晶胞结构如图所示，X(●)位于立方体的顶点，Y()位于立方体的中心，试分析：
(1)晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着________个Y，该晶体的化学式为________。
(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与一个Y形成的夹角∠XYX＝________(填角的度数)。
(4)若该立方体的棱长为a cm，晶体密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，则该离子化合物的摩尔质量为________________。
解析 (1)由晶胞可直接看出每个Y周围吸引着4个X，每个X被8个晶胞共用，则X周围有8个等距离的Y，晶胞内X与Y的数目比为：1＝1：2，故化学式为XY2或Y2X。(2)以某个X为中心，补足8个共用X的晶胞，可发现与中心X等距离且最近的X共有3层，每层4个，共12个。(3)四个X围成一个正四面体，Y位于中心，类似甲烷的分子结构，故∠XYX＝109°28′。(4)每摩尔晶胞相当于含有0.5 mol XY2(或Y2X)，故摩尔质量可表示为M＝ g·mol－1＝2a3ρNA g·mol－1。
答案 (1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)109°28′
(4)2a3ρNA g·mol－1
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