高考化学一轮复习讲义 大单元二　第五章　第12讲　物质的聚集状态与晶体常识

大单元二第五章晶体结构与性质第12讲物质的聚集状态与晶体常识[复习目标]1.认识物质的聚集状态，了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，能区别晶体和非晶体。2.认识简单的晶胞，掌握均摊法计算的一般方法。考点一物质的聚集状态晶体与非晶体1.物质的聚集状态物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。2.等离子体、液晶和离子液体类别构成或存在状态特性等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体具有良好的导电性和流动性液晶介于液态和晶态之间的物质状态具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有类似晶体的各向异性离子液体大多数含有体积很大的阴、阳离子难挥发，良好的导电性，可作溶剂和催化剂3.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性区别方法间接方法看是否有固定熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验(2)得到晶体的途径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。4.晶体结构的测定(1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。(2)由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。1.凡有规则外形的固体一定是晶体()2.晶体有自范性但排列无序()3.物质的聚集状态只有三种：气态、液态和固态()4.晶体和非晶体最大的区别在于是否有固定的熔点()5.在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化()6.晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列()7.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()8.等离子体和离子液体都具有良好的导电性()9.液晶态是物质的一种聚集状态()10.液晶态是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性，又在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性()11.缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块()答案1.×2.×3.×4.×5.×6.√7.√8.√9.√10.√11.√考点二晶胞均摊法计算晶胞中粒子数(一)晶胞的概念1.概念：描述晶体结构的基本单元。2.晶体中晶胞的排列——无隙、并置(1)无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)并置：所有晶胞平行排列、取向相同。3.晶胞的判断晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。1.正误判断，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)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成()(4)由晶胞组成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目()(5)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”()(6)晶胞中任何一个粒子都完全属于该晶胞()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×2.铁的三种晶体的晶胞均为立方晶胞，三种晶体的晶胞如图所示。上述三种晶体的晶胞中属于面心晶胞的是(填“α”“δ”或“γ”)-Fe。

答案γ3.NaAlH4晶胞结构如图所示，它由两个正六面体叠加而成。下面的正六面体能否看作一个晶胞？理由是。

答案不能，下面和上面的两个正六面体原子的位置不完全相同，不是最小的重复单元(二)晶胞中微粒数(化学式)的计算——均摊法1.原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n2.实例(1)长方(立方)体晶胞中不同位置的粒子数的计算(2)其他晶体结构的计算(以六棱柱晶体结构为例)4.下列晶体结构对应的化学式不正确的是(图中：—X，—Y，—Z)()答案B解析B项，X、Y的个数比为1∶8×18=1∶1，化学式为5.(2025·扬州中学2月月考)单质镍与碳、镁形成某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式可表示为。

答案MgNi3C解析由均摊法，晶胞中Mg个数为8×18=1，Ni个数为6×12=3，C个数为1，该晶体中Mg、Ni和C的原子个数之比为1∶3∶1，化学式为MgNi36.利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为，该功能陶瓷的化学式为。答案2BN解析灰球有1个在体内、4个在棱上，个数为1+4×14=2，白球有1个在体内、8个在顶角，个数为1+8×18=2，则该晶胞中B、N个数均为2，化学式为7.(2025·海安高级中学期中)一种复杂的含钒阴离子结构如图所示，由4个VO4四面体(位于体心的V为+5价)，通过共用顶点氧原子构成八元环，其化学式为。答案V4O解析由图可知，4个VO4四面体通过共用顶点氧原子构成八元环，V原子位于体心总数为4，O原子实际个数为4×4-4=12，V为+5价，其化学式为V4O121.[2024·江苏，14(2)②]铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上，O原子未画出)，其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=。

答案2∶1解析由铁酸铋晶胞结构示意图可知，晶胞体内有4个Fe原子，面上有8个Fe原子，根据均摊法可知，Fe原子的数目为4+8×12=8；Bi原子全部在晶胞的面上，数目为8×12=4，因此，原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=2∶2.(1)[2022·江苏，14(2)]FeS2具有良好半导体性能。FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相似，该FeS2晶体的一个晶胞中S22-的数目为，在FeS2晶体中，每个S原子与三个Fe2+紧邻，且Fe—S间距相等，如图给出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞体心的S22-(S22-中的S—S键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他S22-已省略)(2)[2021·江苏，9改编]1个AgI晶胞(如图)中含有个I-。

答案(1)4(2)4解析(1)因为FeS2的晶体与NaCl晶体的结构相似，由NaCl晶体结构可知，一个NaCl晶胞含有4个Na和4个Cl，则该FeS2晶体的一个晶胞中S22-的数目也为4；FeS2晶体中，每个S原子与三个Fe2+紧邻，且Fe—S间距相等，根据FeS2晶胞中的Fe2+和S22-的位置(S22-中的S—S位于晶胞体对角线上)可知，每个S原子与S—S所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的Fe3.[2025·河南，17(3)]NixPy的晶胞如图所示(晶胞参数a=b≠c，α=β=90°，γ=120°)，该物质的化学式为。

答案Ni2P解析Ni原子位于棱上、面上、体内，晶胞中Ni原子数目为8×14+6×12+1=6，P原子位于顶角、体内，晶胞中P原子数目为4×16+4×112+2=3，故该物质中Ni和P的数目比为2∶1，其化学式为课时精练[分值：50分](1~8题，每小题4分)1.下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是()A.液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性B.等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成C.纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化D.超分子内部的分子一般通过分子间相互作用结合成聚集体答案B解析等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，故B错误；纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化，熔点可能下降，故C正确。2.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165K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，下列有关玻璃态水的叙述正确的是()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.在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰答案C解析玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，因密度与普通液态水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。3.下列关于晶体和非晶体的说法正确的是()A.晶体在三维空间里呈周期性有序排列，因此在各个不同的方向上具有相同的物理性质B.晶体在熔化过程中需要不断地吸热，温度不断地升高C.普通玻璃在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同D.晶体和非晶体之间不可以相互转化答案C解析晶体的许多物理性质常常会表现出各向异性，A不正确；晶体的熔点是固定的，所以在熔化过程中温度不会变化，B不正确；在一定条件下晶体和非晶体是可以相互转化的，D不正确。4.晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300mm的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是()A.形成晶体硅的速率越快越好B.晶体硅没有固定的熔、沸点C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关答案C解析A项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是结晶速率越快越好；C项，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就能区分出晶体与非晶体；D项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。5.下列有关物质聚集状态的说法不正确的是()A.金属铅晶体颗粒小至纳米级时熔点会下降B.离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质C.气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生电离产生电子和阳离子，这种由电子和阳离子组成的物质聚集体为等离子体D.将晶体加热到熔点至澄清点之间的物质状态称为液晶，液晶可分为热致液晶和溶致液晶答案C解析纳米晶体的结构和性质与较大尺寸的晶体有所不同，纳米级金属铅晶体热稳定性降低，从而在加热时更容易达到熔化状态，其熔点更低，故A正确；离子液体是熔点低于或稍高于室温的离子化合物，故其是由熔点不高的仅由离子组成的液体物质，故B正确；气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子，这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体，故C错误。6.(2025·南京、盐城一模)下列描述正确的是()A.自然界硫元素在转化中都是被氧化B.SO32-中S原子为spC.H2S被氧化为S单质时，H2S断裂σ键和π键D.如图所示ZnS晶胞中有14个S2-答案B解析硫黄矿(S)、黄铁矿(FeS2)等含有的硫元素为中间价态，转化中既可以被氧化也可以被还原，A错误；SO32-的中心S原子的价层电子对数为3+6+2-2×32=4，为sp3杂化，B正确；H2S中只有两个σ键，氧化为S单质时，H2S断裂σ键，C错误；根据均摊法，ZnS晶胞中有8×18+6×12=4个7.某物质的晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未能画出)。则晶体中A、B、C的原子个数比为()A.1∶3∶1 B.2∶3∶1C.2∶2∶1 D.1∶3∶3答案A解析A：8×18=1，B：6×12=3，C：8.(2025·重庆，8)化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是()A.X中存在π键B.X属于混合型晶体C.X的化学式可表示为C3N4D.X中C原子上有1个孤电子对答案C解析由图可知，晶胞中C原子的个数是6×12=3，N位于晶胞内部，个数为4，则X的化学式为C3N4。C、N均以单键连接，晶胞中不含π键，A错误；晶胞内只存在共价键，不是混合型晶体，B错误；位于面心的C原子，与周围4个氮原子(位于两个晶胞内)相连，其配位数为4，不存在孤电子对，D9.(2分)(2025·南京六校联合体11月月考)一种铜金合金的晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于晶胞顶角；该晶体具有储氢功能，氢原子可进入由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中，该晶体储氢后的晶胞结构如图所示，若“”同等代表Cu原子与Au原子，则该晶体储氢后的化学式为。

答案Cu3AuH8解析晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于晶胞顶角，据“均摊法”，晶胞中含6×12=3个Cu、8×18=1个Au；氢原子可进入由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中，则晶胞中含有8个H，则该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH10.(2分)(2025·盐城中学月考)Co的一种氧化物的晶胞如图所示(黑球表示Co2+，白球表示O2-)，该晶体中钴离子的配位数和与一个钴离子等距离且最近的钴离子数目比为。

答案1∶2解析由图知，Co2+位于面心和顶点，故Co2+的配位数为6，与一个钴离子等距离且最近的钴离子的个数为12，数目之比为6∶12=1∶2。11.(2分)(2025·南京、盐城一模)高铁酸钾(K2FeO4)可用于废水中氨氮的去除。K2FeO4的晶胞如图所示(氧原子已全部省略)。X处K+位于晶胞表面，FeO42-全部位于晶胞内部，Y处K+位于晶胞(填“表面”或“内部”)答案内部解析FeO42-全部位于晶胞内部，则1个晶胞含有4个FeO42-，依据电荷守恒，平均1个晶胞含有8个K+。X处K+位于晶胞表