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第一节晶体的常识教材分析：本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生的学习有一定的理论基础。
本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题——晶体和非晶体。
而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点，进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。
[学习目标]一、晶体与非晶体1.晶体的自范性即______________________________________________________.晶体呈自范性的条件之一是____________________________________________________.2.得到晶体一般有三条途径:(1)____________,(2)___________________________,(3)_________________________3. 自范性微观结构晶体非晶体4. 晶体的熔点较__________,而非晶体的熔点_______________,区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是______________________________________________.二、晶胞5._________________________________ _________________是晶胞。
[方法导引]晶胞中粒子数的计算方法：晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。
解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。
解答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。
这就是分摊法。
第三章晶体结构与性质一、晶体与非晶体第一节晶体的常识1．晶体的特征常见的物质聚集态有三种：固态、液态和气态。
固态物质(即固体)有晶体与非晶体之分。
晶体主要有以下四个特征：(1)晶体的构成粒子在三维空间呈周期性有序排列，因而外观上表现出规则的几何外形。
而非晶体却无规则的外形。
(2)自范性：晶体能自发呈现多面体外形，即熔融态物质在冷却凝固时，速率适当，能自法形成晶体。
这是晶体的本质特征，直接决定了其他性质。
(3)晶体有固定的熔，加热晶体．到达熔点时即开始熔化，在未完全熔化前，持续加热，温度不上升，此时供给的热都用来使晶体熔化，直到完全熔化，温度才开始上升。
(4)各向异性：同一晶格中在不同方向上质点排列一般不同，因此晶体的性质也随着方向的不同而有所差异．如强度、导热性、导电性、光学性质等。
此外在分析和实验过程中．我们还发现晶体的某些特点，如均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都相同对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较内能最小。
稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时．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t衍射。
利用这种性质，人们建立了测定晶体结构的主要实验方法。
非晶态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。
生活中常用上述性质上差异的可行方面，来间接地区分晶体与非晶体，但最可靠的科学方法是对固体X射线衍射实验，常朋X射线衍射仪。
单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上看到分离的斑点或谱线而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分离的斑点或明显的谱线。
3．得到晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质凝华。
(3)溶质从溶液中析出。
二、晶胞1．晶胞是从晶体中“截取"出来具有代表性的最小结构单元从微观上讲，晶体是由构成粒子(分子、原子、离子)按一定几何规则构成的基本结构单元(晶胞)，无间隙，并在立体空间里重复排列而成，正是这种排列的有序性和规则性决定了方向不同，排列不同，从而表现出各向异性。
第三章晶体构造与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体① 晶体：是内部微粒〔原子、离子或分子〕在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
② 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征〔1〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
① 自范性：a．晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b．“自发〞过程的实现，需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
② 均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是一样的。
③ 各向异性：同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④ 对称性：晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种一样的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的表达。
⑤ 最小内能：在一样的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟，其内能最小。
⑥ 稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦ 有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧ 能使X射线产生衍射：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射线的波长与晶体构造的周期大小相近，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构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
〔2〕晶体SiO2与非晶体SiO2的区别① 晶体SiO2有规那么的几何外形，而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与内部质点的排列高度有序，而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③ 晶体SiO2具有固定的熔沸点，而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④ 晶体SiO2能使X射线产生衍射，而非晶体SiO2没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
第一节晶体的常识[知识梳理］一、晶体1.晶体与非晶体的本质差异２.（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.晶体的特点(1)自范性：①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质.②形成条件：晶体生长的速率适当。
③本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列.(2)各向异性:某些物理性质常常会表现出各向异性。
（3)晶体有固定的熔点.(4）外形和内部质点排列的高度有序性。
【自主思考】1.区分晶体与非晶体的最可靠的方法是什么？提示最可靠的方法是对固体进行Ｘ射线衍射实验。
二、晶胞1.概念晶胞是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,晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。
（2)“并置":所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
（３)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。
３。
晶胞中微粒数目的计算（1）平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算。
①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用；②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用;③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×错误!未定义书签。
＋6×＼f(1,2)=4。
（2)几种晶胞中原子数目的确定。
结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为２、2、8、8。
【自主思考】2。
晶胞是否全是平行六面体？提示不一定,如有的晶胞呈六棱柱形。
3.由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目?ﻬ提示不表示,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
[自我检测]1。
判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
（1)有规则几何外形的固体就是晶体。
（）(2)熔融态的晶体冷却凝固,得到的固体不一定呈规则的几何外形。
( )（3）晶胞都是平行六面体.( ）(４)晶胞是晶体的最小重复单元。
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一、物质的聚集状态1. 物质三态间的相互转化【注】①物质的三态变化是物理变化，变化时，克服分子间作用力或者破坏化学键，但不会有新的化学键形成。
②凝固、凝华和液化的过程均放出热量，融化、升华和汽化的过程均吸收热量，但它们都不属于反应热。
2．物质的聚集状态物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有更多的聚集状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。
【拓展】1.等离子体①概念：由电子、阳离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上电中性的气态物质。
②是一种特殊的气体，存在于我们周围。
③存在：日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里。
2.液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。
二、晶体与非晶体1.晶体把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶体。
常见晶体有食盐、冰、铁、铜等。
根据构成晶体的粒子和粒子间作用力的不同，晶体可分为离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体。
2.非晶体把内部微粒（原子、离子或分子）排列呈相对无序状态的固体物质呈非晶体。
常见到的非晶体有玻璃、橡胶、炭黑等。
3.晶体与非晶体的本质差异【注】宏观上区别晶体和非晶体的依据是固体有无规则的几何外形，而规则的集合外形是微粒结晶时自发形成的，并非人为加工雕琢。
4.晶体的特性(1)自范性①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②形成条件：晶体生长的速率适当。
③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。
(2)各向异性：晶体的某些物理性质在不同方向上的差异。
(3)晶体有固定的熔点。
(4)外形和内部质点排列的高度有序性。
(5)X射线衍射：晶体能使X射线衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。
【注】非晶体排列相对无序，无自范性、无各向异性、无固定熔点。
5.获得晶体的途径(1)熔融态物质凝固。
①凝固速率适当，可得到规则晶体。
②凝固速率过快，得到没有规则外形的块状固体或看不到多面体外形粉末。
第一节晶体的常识1、认识晶体和非晶体的本质差异,明白晶体的特征和性质。
2、了解获得晶体的途径。
3、明白晶胞的概念,学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法),能依照晶胞的结构确定晶体的化学式。
晶体与非晶体［学生用书Ｐ3５]1、晶体与非晶体的本质差异2３、晶体的特点(1)自范性①定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②形成条件之一:晶体生长速率适当。
③本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。
(2)各向异性:许多物理性质(强度、导热性、光学性质等)常常会表现出各向异性。
(3)有序性:外形和内部质点排列的高度有序、(4)熔点:有固定的熔点。
1、判断正误(正确的打“√”,错误的打“×")。
(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。
()(3)晶体有固定的熔点、()(4)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。
( )(5)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。
( )(6)粉末状的固体也有估计是晶体。
( )答案:(１)×(2)× (3)√(4)× (5)× (6)√2、下列物质中属于晶体的是＿_______。
A、橡胶B、玻璃C、食盐ﻩD、水晶E、塑料ﻩF、胆矾解析: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构成的具有规则几何外形的固体,如食盐、冰、金属、水晶、大部分矿石等都是晶体;非晶体中内部粒子的排列则相对无序,如玻璃、橡胶等都是非晶体。
答案:CＤＦ1、晶体与非晶体的区别(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马上熔化或汽化,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,因此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、非晶硅光电薄膜的发电成本仅为多晶硅的三分之一,将成为今后太阳能电池的市场主流。
就晶体硅与非晶体硅探究如下问题、(１)如图a、ｂ是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅。
a:__＿＿__＿＿___＿;b:＿____＿＿_____。
(2)有关晶体常识的相关说法中正确的是_____＿__。
Ａ、玻璃是非晶体B、固体粉末都是非晶体C、晶体内部质点具有有序性,有固定的熔、沸点和各向异性D。
区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X。
射线衍射实验(3)关于晶体的自范性,下列叙述正确的是__＿_____。
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晶块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［解析] (１)从粒子在微观空间里是否具有有序性和自范性角度观察。
(2)A项,玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体;B项,许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形,因此固体粉末也估计是晶体。
(３)晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质,这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。
Ａ选项所述过程不估计实现;Ｃ选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选项中玻璃属于非晶体;B选项中的氯化钠属于晶体,从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一,其发生的原因是晶体的自范性。
［答案］(１)非晶硅晶体硅(2)AＣD (3)Ｂ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1／104。
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A、①③ﻩB、②④C。
①②③ﻩＤ。
①②③④解析:选D。
晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。
晶体、非晶体的判断3。
下列不能区分晶体与非晶体的是()A、各向异性ﻩB、X、射线衍射Ｃ、导电性ﻩＤ、有无固定熔点解析:选Ｃ、依照晶体的特点和性质可知,晶体具有规则的几何外形,具有各向异性;用X。
射线衍射时能看到分立的斑点或谱线;晶体中除金属晶体外,一般不容易导电。
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布,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 。
晶 胞[学生用书Ｐ3６]1、概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
2、晶体和晶胞的关系一般来说,晶胞都是平行六面体,整块晶体能够看作是数量巨大的晶胞“无隙并置"而成。
(1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”是所有晶胞都是平行排列的,取向相同、(3)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。
3、晶胞中粒子个数的计算(以铜晶胞为例)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。
金属铜的一个晶胞(如图所示)所含的原子数有8×１8+6×12=４个、 1、判断正误(正确的打“√",错误的打“×”)。
(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)由晶胞构成的晶体,其化学式表示一个分子中原子的数目、( )答案:(１)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×2。
如图是选取的氯化钠晶体结构的某一部分,其中＿_＿＿＿＿__图是氯化钠晶体的一个晶胞、解析:已知在氯化钠晶体结构中Na +和Cl -在三个互相垂直的方向上都是等距离交错排列的,因此将Ｂ结构在NaCl 晶体中平移一个该单位后不能与氯化钠晶体的结构重合,故B 不是氯化钠晶体的一个晶胞。
而将A 结构在氯化钠晶体中平移一个该单位后,能与原来氯化钠晶体的结构完全重合,故A 应为氯化钠晶体的一个晶胞。
答案:Ａ1。
晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定(1)晶体化学式含义一般地,晶体的化学式表示的是晶体(也能够说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
(2)均摊法确定晶胞中粒子的个数如晶胞中某个粒子为ｎ个晶胞所共用,则该粒子有１n属于这个晶胞。
①长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。
②六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。
③晶胞中粒子数目的计算要先依照具体情况分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有,然后运用均摊法具体计算。
如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶角碳原子被三个六边形共有,每个六边形占有该原子的１３,则每个六元环占有的碳原子数为6×13=２,如图所示。
2、晶胞密度的有关计算(1)假设某晶体的晶胞如下:以M 表示该晶体的摩尔质量,N Ａ表示阿伏加德罗常数,N 表示一个晶胞中所含的微粒数,ａ表示晶胞的棱长,ρ表示晶体的密度,计算如下:该晶胞的质量用密度表示:ｍ＝ρ·a 3,用摩尔质量表示:m =ＮN AM , 则有ρ·a ３＝N N A M ,ρ=N N Ａa ３M 。
(2)常用关系及计算方法①立方晶胞的面对角线与边长a 的关系:面对角线等于2a ;晶胞的体对角线与边长的关系:体对角线等于＼r(3)a 。
②晶体的密度是晶体的质量与晶体体积的比值,可把晶胞扩大阿伏加德罗常数(N Ａ)倍,再进行计算。
如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞。
试完成下列问题:(1)甲晶体的化学式(X 为阳离子)是___＿__________＿________＿___＿____＿_。
(2)乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比是__＿_____＿__＿＿__＿＿___。
(３)丙晶体中每个D 周围结合E 的个数是__＿_＿___、［解析］ (１)甲晶体中Ｘ位于立方体的体心,每个晶胞实际占有1个,Y 位于立方体的顶角,实际占有:4×１8＝错误!个,X ∶Y(个数比)=1∶错误!=２∶1,因此甲的化学式为Ｘ2Ｙ。
(2)乙晶体中A 在立方体的顶角,A 占有:8×18=1个,B 位于面心,Ｂ占有:６×12＝3个,C 位于立方体的体心,Ｃ占有1个,由此推出Ａ∶B ∶C(个数比)＝１∶3∶１。
(３)丙晶体中Ｅ位于立方体的体心,但从大的晶体范围看每个D 属于８个晶胞,故Ｄ周围Ｅ的个数与E 周围D 的个数相同,每个E 周围有８个Ｄ,因此每个Ｄ周围有8个E 。
[答案] (１)Ｘ2Y (2)1∶3∶1 (3)8(１)上述例题中乙晶胞中Ａ原子为什么不是8个,B 原子为什么不是６个?(2)某气态团簇分子的结构如图所示:则该物质中M 原子与N 原子个数比为＿___＿___＿_。
解析:(2)气态团簇分子并不是晶胞,图示中Ｍ、N 两种原子完全属于该分子而不与其他分子共用,故图中分子中含M 原子 8＋６＝１４个,N 原子12＋１＝１3,故M 原子和N 原子的个数比为14∶１3。
答案:(1)我们在观察晶胞时,千万不能不记得,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的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
因而,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,因此乙晶胞中A 原子不是8个,而是8×1８=1个,B 原子不是6个,而是6×１2＝３个、 (2)14∶１3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。
