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鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体精品课后作业题
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体精品课后作业题，共13页。
[核心素养发展目标] 1.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与非晶体。2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。
一、晶体的特性
1．晶体与非晶体
(1)晶体：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固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。
(2)非晶体：内部微粒无周期性重复排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。
2．晶体的特性
(1)自范性：晶体在适宜条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。
(2)各向异性：是指在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。
(3)对称性：晶体具有特定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有轴对称性，也有面对称性。
(4)晶体具有固定的熔、沸点。
3．晶体的分类
(1)分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。
(2)晶体类型
(1)晶体与非晶体的区别
(2)晶体与非晶体的区别方法
(3)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。
(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)晶体一定是固体，固体不一定是晶体( )
(6)粉末状固体也可能是晶体( )
(7)区分晶体与非晶体最可靠的方法是确定有没有固定的熔点( )
(8)有规则几何外形的固体一定是晶体( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)×
1．下列物质中属于晶体的是( )
A．棉花 B．玻璃
C．陶瓷 D．胆矾
答案 D
解析 棉花内部微粒的排列是没有规则的，属于非晶体；玻璃、陶瓷没有固定的熔点，属于非晶体；胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，属于晶体。
2．下列叙述中正确的是( )
A．具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．具有特定对称性的固体一定是晶体
C．具有各向异性的固体一定是晶体
D．依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体
答案 C
解析 晶体所具有的规则几何外形、各向异性和特定的对称性是其内部粒子规律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固体也具有规则几何外形和高度对称性，故A、B两项错误；具有各向异性的固体一定是晶体，C项正确；晶体划分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体是依据构成晶体的微粒的种类和微粒间相互作用的不同，故D项错误。
易错警示 晶体具有规则的几何外形，但具有规则几何外形的固体不一定是晶体。非晶体也可以打磨成规则的几何外形，但仍不是晶体。
二、晶胞
1．概念
晶体结构中基本的重复单元称为晶胞。
2．形状
晶胞一般为平行六面体。
3．晶胞的选取
在保证对称性的前提下，依据晶胞尽量简洁的原则进行选取。
4．晶胞与晶体的关系
将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。
因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。
5．晶胞中粒子数目的计算(以铜的晶胞为例)
铜晶胞中的原子及其切割示意图
观察分析上图，回答下列问题：
(1)位于顶点上的铜原子为8个晶胞共有。
(2)位于面心上的铜原子为2个晶胞共有。
(3)晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是4。
(1)晶胞的无隙并置
①“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。
②“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
③所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
(2)切割法——计算晶胞中微粒的个数
计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用均摊法。即某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的eq \f(1,n)属于这个晶胞。
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算。
②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如正六棱柱形晶胞，顶点上的每个微粒对晶胞的贡献为eq \f(1,6)，水平棱边为eq \f(1,4)，竖直棱边为eq \f(1,3)，面为eq \f(1,2)，内部为1。
(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)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目( )
(6)晶胞都是平行六面体( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
1．一个晶胞中微粒的数目是不是就是物质的化学式？
答案 不一定，对于离子晶体和原子晶体，晶胞中微粒个数的最简比是其化学式，对于气态团簇分子，微粒数就是其分子式。
2．某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心上的B原子没有画出)，晶体中A、B、C的原子个数比依次为( )
A．1∶2∶1 B．1∶3∶1
C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
答案 B
解析 根据均摊法，A位于顶点，被8个晶胞共用，每个晶胞占有eq \f(1,8)，A的个数为8×eq \f(1,8)＝1；B位于面上，被2个晶胞共用，每个晶胞占有eq \f(1,2)，B的个数为6×eq \f(1,2)＝3；C位于体心，全部属于晶胞，即C的个数为1，三个原子的个数比为1∶3∶1，B项正确。
3．(2019·南通高二调研)下列各项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。其中对应的化学式不正确的是( )
答案 B
解析 A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B项中X、Y的个数比为1∶(8×eq \f(1,8))＝1∶1，化学式为XY，错误；C项中X的数目：4×eq \f(1,8)＋1＝eq \f(3,2)，Y的数目：4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，化学式为X3Y，正确；D项中X的数目：8×eq \f(1,8)＝1，Y的数目：6×eq \f(1,2)＝3，Z位于体心，数目为1，化学式为XY3Z，正确。
4.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为( )
A．1∶8 B．1∶4 C．1∶2 D．1∶1
答案 D
解析 阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×eq \f(1,8)＝1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。
1．(2019·汕头高二月考)下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是( )
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
答案 B
解析 晶体在不同方向上微粒的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列，两者不矛盾，故B错误。
2．普通玻璃和水晶的根本区别在于( )
A．外形不一样
B．普通玻璃的基本构成粒子无规则排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性有序排列
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
答案 B
解析 普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性有序排列，即晶体具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。
3.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示，它的化学式是( )
A．BaTi8O12 B．BaTi4O5
C．BaTi2O4 D．BaTiO3
答案 D
解析 观察钛酸钡晶体结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有eq \f(1,8)属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有eq \f(1,4)属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶(8×eq \f(1,8))∶(12×eq \f(1,4))＝1∶1∶3。
4．硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示的是该化合物的晶体结构：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个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为( )
A．MgB B．MgB2
C．Mg2B D．Mg3B2
答案 B
解析 棱柱内硼原子数为6，均属于这个晶胞。镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶点，共有镁原子数为2×eq \f(1,2)＋12×eq \f(1,6)＝3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。
5.在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。试回答：
(1)在该晶体中每个Ti周围与它距离最近且相等的Ti的个数为________。
(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数之比为________。
答案 (1)6 (2)3∶1∶1
解析 (1)由晶胞结构可知，在每个Ti的上、下、左、右、前、后各有1个等距离的Ti，与它距离最近且相等的Ti有6个。(2)Ca位于晶胞的体心，为一个晶胞独占；Ti位于晶胞的顶点，则一个晶胞含有8×eq \f(1,8)＝1个Ti；O位于晶胞的棱上，则一个晶胞含有12×eq \f(1,4)＝3个O。故氧、钙、钛的粒子个数之比为3∶1∶1。
6．非晶硅光电薄膜产业的研发成长，在转换效率上已逐渐接近于多晶硅太阳能电池，发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率，将比多晶硅太阳能产业更为快速，非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
试探究下列问题：
(1)下图中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________(填字母)。
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的特征，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通过X射线衍射实验
答案 (1)非晶硅 晶体硅 (2)ACD
解析 (1)从粒子在微观空间里是否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，所以固体粉末也可能是晶体。
一、单项选择题
1．(2019·云南大关一中月考)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，非晶体没有自范性
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
答案 B
解析 晶体的几何外形比较规则属于晶体的一般特性，但并不是所有具有规则几何外形的固体都是晶体，故A项错误；晶体研碎后还是晶体，故C项错误；玻璃是非晶体，加工成规则的固体不会变成晶体，故D项错误。
2．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( )
A．破损的晶体能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
答案 B
解析 晶体的自范性即晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质，但“自发”过程的实现仍需要一定的条件，A项错误；圆形并不是晶体冰本身自发形成的形状，而是受容器限制形成的，C项错误；玻璃是非晶体，D项错误。
3．下列物质有固定熔、沸点的是( )
A．CuSO4溶液 B．石蜡
C．玻璃 D．白磷
答案 D
解析 A是混合物，B和C都是非晶体，均没有固定的熔、沸点。
4．(2019·临沂高二检测)下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是( )
答案 B
解析 干冰为分子晶体，构成微粒为分子，微粒间作用力为范德华力。
5．(2019·山东东营一中高二月考)纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，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粒子数与总粒子数的比值为( )
A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27
答案 D
解析 “纳米颗粒”是独立的物质，所有粒子均属于该颗粒。表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27，二者比值为26∶27，D项正确。
6．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．CH4和H2O B．KCl和HCl
C．Cl2和KCl D．SiO2和CO2
答案 A
解析 A项，CH4中化学键是碳氢共价键，晶体类型是分子晶体，而H2O中含氢氧共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型相同，晶体类型也相同；B项，KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，而HCl是氢氯共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；C项，Cl2中含非极性共价键，晶体类型是分子晶体，而KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；D项，固体CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，二氧化硅、二氧化碳都只含共价键，所以化学键类型相同，晶体类型不同。
7．(2019·临沂高二检测)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．Ti4C4 D．Ti4C3
答案 A
解析 由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个钛原子和13个碳原子构成。
8．某晶体的一部分如图所示，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
答案 B
解析 这不是一个立方晶胞结构，而是一个正三棱柱结构，那么依据实际情况来计算，原子的分摊数为顶点eq \f(1,12)，水平棱上eq \f(1,4)，竖棱上eq \f(1,6)，面上eq \f(1,2)，内部为1。A、B、C三种粒子数的比为(6×eq \f(1,12))∶(6×eq \f(1,4)＋3×eq \f(1,6))∶1＝1∶4∶2。
9．现有四种晶体，其晶胞结构如图所示，其中化学式一定不属于AB(或BA)型的是( )
答案 C
解析 A项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，微粒B的个数为1，则化学式可能为AB(或BA)；B项，晶胞中微粒A的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，微粒B的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，则化学式可能为AB(或BA)；C项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，微粒B的个数为12×eq \f(1,4)＝3，则化学式可能为AB3(或B3A)；D项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，微粒B的个数为1＋12×eq \f(1,4)＝4，则化学式可能为AB(或BA)。
二、不定项选择题
10．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为( )
A．3∶2∶1 B．11∶8∶4
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
答案 A
解析 a晶胞中，顶点的微粒被6个晶胞共用，所以a中原子个数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6；b中原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；c中原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2。
11．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．将饱和CuSO4溶液降温，析出的固体不是晶体
B．可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
C．石蜡和玻璃都是非晶体，它们没有固定的熔点
D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
答案 BC
解析 A选项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体；B选项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无划痕来鉴别；C选项，非晶体没有固定的熔点；D选项，由于晶体具有各向异性，所以蓝宝石在不同方向上的硬度有一定差异。
12．一种Al—Fe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式可表示为( )
A．Fe2Al B．FeAl
C．Fe3Al2 D．Fe2Al3
答案 A
解析 立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,8)；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,2)；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,4)；体心还有一个铁原子，故该晶胞中含有的铁原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋12×eq \f(1,4)＋1＝8；铝原子都在晶胞内部，共4个。所以铁、铝原子个数比为2∶1，化学式可表示为Fe2Al。
13．下列有关晶胞的说法正确的是( )
A．晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式
B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为3个晶胞共用
C．若晶胞为六棱柱()，则顶点上的粒子为6个晶胞共用
D．晶胞中不可能存在多个粒子
答案 BC
解析 A项，晶胞中的粒子数不一定为晶体的化学式，如课本中的金属铜的晶胞中，铜原子个数为4；B项，平行六面体侧棱上的粒子为3个晶胞共用；C项，如题图所示顶点为6个晶胞共用；D项，离子晶体的晶胞内至少含有阴、阳离子两种粒子。
三、非选择题
14．如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试写出：
(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。
(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________。
答案 (1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8
解析 (1)甲中X位于立方体体心，实际占有1(个)，Y位于立方体顶点，实际占有eq \f(1,8)×4＝eq \f(1,2)(个)，N(X)∶N(Y)＝1∶eq \f(1,2)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有eq \f(1,8)×8＝1(个)，B占有eq \f(1,2)×6＝3(个)，C占有1个，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1。(3)丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。
15．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
(1)请写出元素d的基态原子的电子排布式：___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)b的氧化物中b原子与氧原子之间的共价键类型是________________，其中b原子的杂化方式是________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(2)σ键(或极性共价键) sp3杂化
解析 (1)根据d在元素周期表中的位置可知，元素d为Cr，其d轨道半充满时更稳定，Cr的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1。(2)SiO2中Si与相邻的4个O形成正四面体结构，其中Si的杂化方式是sp3杂化。
16．(2019·西安高二检测)石墨的片层结构如图所示，试回答：
(1)平均________个碳原子构成一个正六边形。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳碳化学键之比是________。
(3)n g碳原子可构成________个正六边形。
答案 (1)2 (2)2∶3 (3)eq \f(nNA,24)
解析 (1)方法1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6×eq \f(1,3)＝2(个)。
方法2：每个碳原子提供的边数为3×eq \f(1,2)＝1.5，故eq \f(6×\f(1,2),1.5)＝2(个)。
(2)分析每一个正六边形：①所占的碳原子数为6×eq \f(1,3)＝2；
②所占的C—C键数为6×eq \f(1,2)＝3，故二者之比为2∶3。
(3)n g碳原子数为eq \f(n,12)NA，故可构成eq \f(nNA,24)个正六边形。晶体类型
构成微粒种类
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属原子
金属键
Cu
共价晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
冰
外观
微观结构
自范性
各向异性
熔、沸点
晶体
具有规则几何外形
微粒在三维空间呈周期性有序排列
有
各向异性
固定
非晶体
不具有规则几何外形
微粒排列相对无序
无
各向同性
不固定
本质区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
选项
A
B
C
D
晶体
硫化钾
干冰
金刚石
碘
构成晶体的微粒
阴、阳离子
分子
原子
分子
晶体的微粒间存在的作用力
离子键
共价键
共价键
范德华力
[核心素养发展目标] 1.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与非晶体。2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。
一、晶体的特性
1．晶体与非晶体
(1)晶体：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固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。
(2)非晶体：内部微粒无周期性重复排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。
2．晶体的特性
(1)自范性：晶体在适宜条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。
(2)各向异性：是指在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。
(3)对称性：晶体具有特定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有轴对称性，也有面对称性。
(4)晶体具有固定的熔、沸点。
3．晶体的分类
(1)分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。
(2)晶体类型
(1)晶体与非晶体的区别
(2)晶体与非晶体的区别方法
(3)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。
(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)晶体一定是固体，固体不一定是晶体( )
(6)粉末状固体也可能是晶体( )
(7)区分晶体与非晶体最可靠的方法是确定有没有固定的熔点( )
(8)有规则几何外形的固体一定是晶体( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)×
1．下列物质中属于晶体的是( )
A．棉花 B．玻璃
C．陶瓷 D．胆矾
答案 D
解析 棉花内部微粒的排列是没有规则的，属于非晶体；玻璃、陶瓷没有固定的熔点，属于非晶体；胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，属于晶体。
2．下列叙述中正确的是( )
A．具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．具有特定对称性的固体一定是晶体
C．具有各向异性的固体一定是晶体
D．依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体
答案 C
解析 晶体所具有的规则几何外形、各向异性和特定的对称性是其内部粒子规律性排列的外部反映，有些人工加工而成的固体也具有规则几何外形和高度对称性，故A、B两项错误；具有各向异性的固体一定是晶体，C项正确；晶体划分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体是依据构成晶体的微粒的种类和微粒间相互作用的不同，故D项错误。
易错警示 晶体具有规则的几何外形，但具有规则几何外形的固体不一定是晶体。非晶体也可以打磨成规则的几何外形，但仍不是晶体。
二、晶胞
1．概念
晶体结构中基本的重复单元称为晶胞。
2．形状
晶胞一般为平行六面体。
3．晶胞的选取
在保证对称性的前提下，依据晶胞尽量简洁的原则进行选取。
4．晶胞与晶体的关系
将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。
因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。
5．晶胞中粒子数目的计算(以铜的晶胞为例)
铜晶胞中的原子及其切割示意图
观察分析上图，回答下列问题：
(1)位于顶点上的铜原子为8个晶胞共有。
(2)位于面心上的铜原子为2个晶胞共有。
(3)晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是4。
(1)晶胞的无隙并置
①“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。
②“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
③所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
(2)切割法——计算晶胞中微粒的个数
计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用均摊法。即某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的eq \f(1,n)属于这个晶胞。
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算。
②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如正六棱柱形晶胞，顶点上的每个微粒对晶胞的贡献为eq \f(1,6)，水平棱边为eq \f(1,4)，竖直棱边为eq \f(1,3)，面为eq \f(1,2)，内部为1。
(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)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目( )
(6)晶胞都是平行六面体( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
1．一个晶胞中微粒的数目是不是就是物质的化学式？
答案 不一定，对于离子晶体和原子晶体，晶胞中微粒个数的最简比是其化学式，对于气态团簇分子，微粒数就是其分子式。
2．某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心上的B原子没有画出)，晶体中A、B、C的原子个数比依次为( )
A．1∶2∶1 B．1∶3∶1
C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
答案 B
解析 根据均摊法，A位于顶点，被8个晶胞共用，每个晶胞占有eq \f(1,8)，A的个数为8×eq \f(1,8)＝1；B位于面上，被2个晶胞共用，每个晶胞占有eq \f(1,2)，B的个数为6×eq \f(1,2)＝3；C位于体心，全部属于晶胞，即C的个数为1，三个原子的个数比为1∶3∶1，B项正确。
3．(2019·南通高二调研)下列各项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。其中对应的化学式不正确的是( )
答案 B
解析 A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY，正确；B项中X、Y的个数比为1∶(8×eq \f(1,8))＝1∶1，化学式为XY，错误；C项中X的数目：4×eq \f(1,8)＋1＝eq \f(3,2)，Y的数目：4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，化学式为X3Y，正确；D项中X的数目：8×eq \f(1,8)＝1，Y的数目：6×eq \f(1,2)＝3，Z位于体心，数目为1，化学式为XY3Z，正确。
4.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为( )
A．1∶8 B．1∶4 C．1∶2 D．1∶1
答案 D
解析 阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×eq \f(1,8)＝1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。
1．(2019·汕头高二月考)下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是( )
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
答案 B
解析 晶体在不同方向上微粒的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列，两者不矛盾，故B错误。
2．普通玻璃和水晶的根本区别在于( )
A．外形不一样
B．普通玻璃的基本构成粒子无规则排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性有序排列
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
答案 B
解析 普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性有序排列，即晶体具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。
3.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示，它的化学式是( )
A．BaTi8O12 B．BaTi4O5
C．BaTi2O4 D．BaTiO3
答案 D
解析 观察钛酸钡晶体结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有eq \f(1,8)属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有eq \f(1,4)属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶(8×eq \f(1,8))∶(12×eq \f(1,4))＝1∶1∶3。
4．硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示的是该化合物的晶体结构：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个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为( )
A．MgB B．MgB2
C．Mg2B D．Mg3B2
答案 B
解析 棱柱内硼原子数为6，均属于这个晶胞。镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶点，共有镁原子数为2×eq \f(1,2)＋12×eq \f(1,6)＝3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。
5.在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。试回答：
(1)在该晶体中每个Ti周围与它距离最近且相等的Ti的个数为________。
(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数之比为________。
答案 (1)6 (2)3∶1∶1
解析 (1)由晶胞结构可知，在每个Ti的上、下、左、右、前、后各有1个等距离的Ti，与它距离最近且相等的Ti有6个。(2)Ca位于晶胞的体心，为一个晶胞独占；Ti位于晶胞的顶点，则一个晶胞含有8×eq \f(1,8)＝1个Ti；O位于晶胞的棱上，则一个晶胞含有12×eq \f(1,4)＝3个O。故氧、钙、钛的粒子个数之比为3∶1∶1。
6．非晶硅光电薄膜产业的研发成长，在转换效率上已逐渐接近于多晶硅太阳能电池，发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率，将比多晶硅太阳能产业更为快速，非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
试探究下列问题：
(1)下图中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________(填字母)。
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的特征，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通过X射线衍射实验
答案 (1)非晶硅 晶体硅 (2)ACD
解析 (1)从粒子在微观空间里是否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，所以固体粉末也可能是晶体。
一、单项选择题
1．(2019·云南大关一中月考)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，非晶体没有自范性
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
答案 B
解析 晶体的几何外形比较规则属于晶体的一般特性，但并不是所有具有规则几何外形的固体都是晶体，故A项错误；晶体研碎后还是晶体，故C项错误；玻璃是非晶体，加工成规则的固体不会变成晶体，故D项错误。
2．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( )
A．破损的晶体能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
答案 B
解析 晶体的自范性即晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质，但“自发”过程的实现仍需要一定的条件，A项错误；圆形并不是晶体冰本身自发形成的形状，而是受容器限制形成的，C项错误；玻璃是非晶体，D项错误。
3．下列物质有固定熔、沸点的是( )
A．CuSO4溶液 B．石蜡
C．玻璃 D．白磷
答案 D
解析 A是混合物，B和C都是非晶体，均没有固定的熔、沸点。
4．(2019·临沂高二检测)下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是( )
答案 B
解析 干冰为分子晶体，构成微粒为分子，微粒间作用力为范德华力。
5．(2019·山东东营一中高二月考)纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，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粒子数与总粒子数的比值为( )
A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27
答案 D
解析 “纳米颗粒”是独立的物质，所有粒子均属于该颗粒。表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27，二者比值为26∶27，D项正确。
6．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．CH4和H2O B．KCl和HCl
C．Cl2和KCl D．SiO2和CO2
答案 A
解析 A项，CH4中化学键是碳氢共价键，晶体类型是分子晶体，而H2O中含氢氧共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型相同，晶体类型也相同；B项，KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，而HCl是氢氯共价键，晶体类型是分子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；C项，Cl2中含非极性共价键，晶体类型是分子晶体，而KCl中含离子键，晶体类型是离子晶体，所以化学键类型与晶体类型都不同；D项，固体CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，二氧化硅、二氧化碳都只含共价键，所以化学键类型相同，晶体类型不同。
7．(2019·临沂高二检测)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．Ti4C4 D．Ti4C3
答案 A
解析 由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个钛原子和13个碳原子构成。
8．某晶体的一部分如图所示，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
答案 B
解析 这不是一个立方晶胞结构，而是一个正三棱柱结构，那么依据实际情况来计算，原子的分摊数为顶点eq \f(1,12)，水平棱上eq \f(1,4)，竖棱上eq \f(1,6)，面上eq \f(1,2)，内部为1。A、B、C三种粒子数的比为(6×eq \f(1,12))∶(6×eq \f(1,4)＋3×eq \f(1,6))∶1＝1∶4∶2。
9．现有四种晶体，其晶胞结构如图所示，其中化学式一定不属于AB(或BA)型的是( )
答案 C
解析 A项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，微粒B的个数为1，则化学式可能为AB(或BA)；B项，晶胞中微粒A的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，微粒B的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，则化学式可能为AB(或BA)；C项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，微粒B的个数为12×eq \f(1,4)＝3，则化学式可能为AB3(或B3A)；D项，晶胞中微粒A的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，微粒B的个数为1＋12×eq \f(1,4)＝4，则化学式可能为AB(或BA)。
二、不定项选择题
10．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为( )
A．3∶2∶1 B．11∶8∶4
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
答案 A
解析 a晶胞中，顶点的微粒被6个晶胞共用，所以a中原子个数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6；b中原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；c中原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2。
11．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．将饱和CuSO4溶液降温，析出的固体不是晶体
B．可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
C．石蜡和玻璃都是非晶体，它们没有固定的熔点
D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
答案 BC
解析 A选项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体；B选项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无划痕来鉴别；C选项，非晶体没有固定的熔点；D选项，由于晶体具有各向异性，所以蓝宝石在不同方向上的硬度有一定差异。
12．一种Al—Fe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式可表示为( )
A．Fe2Al B．FeAl
C．Fe3Al2 D．Fe2Al3
答案 A
解析 立方体有8个顶点，每个顶点被8个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,8)；面心上的每个原子被2个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,2)；棱上共12个原子，每个原子被4个晶胞所共有，每个晶胞占有其eq \f(1,4)；体心还有一个铁原子，故该晶胞中含有的铁原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋12×eq \f(1,4)＋1＝8；铝原子都在晶胞内部，共4个。所以铁、铝原子个数比为2∶1，化学式可表示为Fe2Al。
13．下列有关晶胞的说法正确的是( )
A．晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式
B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为3个晶胞共用
C．若晶胞为六棱柱()，则顶点上的粒子为6个晶胞共用
D．晶胞中不可能存在多个粒子
答案 BC
解析 A项，晶胞中的粒子数不一定为晶体的化学式，如课本中的金属铜的晶胞中，铜原子个数为4；B项，平行六面体侧棱上的粒子为3个晶胞共用；C项，如题图所示顶点为6个晶胞共用；D项，离子晶体的晶胞内至少含有阴、阳离子两种粒子。
三、非选择题
14．如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试写出：
(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。
(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________。
答案 (1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8
解析 (1)甲中X位于立方体体心，实际占有1(个)，Y位于立方体顶点，实际占有eq \f(1,8)×4＝eq \f(1,2)(个)，N(X)∶N(Y)＝1∶eq \f(1,2)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有eq \f(1,8)×8＝1(个)，B占有eq \f(1,2)×6＝3(个)，C占有1个，由此推出N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1。(3)丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。
15．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
(1)请写出元素d的基态原子的电子排布式：___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)b的氧化物中b原子与氧原子之间的共价键类型是________________，其中b原子的杂化方式是________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(2)σ键(或极性共价键) sp3杂化
解析 (1)根据d在元素周期表中的位置可知，元素d为Cr，其d轨道半充满时更稳定，Cr的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1。(2)SiO2中Si与相邻的4个O形成正四面体结构，其中Si的杂化方式是sp3杂化。
16．(2019·西安高二检测)石墨的片层结构如图所示，试回答：
(1)平均________个碳原子构成一个正六边形。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳碳化学键之比是________。
(3)n g碳原子可构成________个正六边形。
答案 (1)2 (2)2∶3 (3)eq \f(nNA,24)
解析 (1)方法1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6×eq \f(1,3)＝2(个)。
方法2：每个碳原子提供的边数为3×eq \f(1,2)＝1.5，故eq \f(6×\f(1,2),1.5)＝2(个)。
(2)分析每一个正六边形：①所占的碳原子数为6×eq \f(1,3)＝2；
②所占的C—C键数为6×eq \f(1,2)＝3，故二者之比为2∶3。
(3)n g碳原子数为eq \f(n,12)NA，故可构成eq \f(nNA,24)个正六边形。晶体类型
构成微粒种类
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属原子
金属键
Cu
共价晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
冰
外观
微观结构
自范性
各向异性
熔、沸点
晶体
具有规则几何外形
微粒在三维空间呈周期性有序排列
有
各向异性
固定
非晶体
不具有规则几何外形
微粒排列相对无序
无
各向同性
不固定
本质区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
选项
A
B
C
D
晶体
硫化钾
干冰
金刚石
碘
构成晶体的微粒
阴、阳离子
分子
原子
分子
晶体的微粒间存在的作用力
离子键
共价键
共价键
范德华力
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