312物质的聚集状态与晶体的常识（2）知识点专题突破专项训练模式导学案学生版

物质的聚集状态与晶体的常识（2）导学学案课程内容：晶胞的定义、特征、结构类型；均摊法；晶体结构的测定X射线衍射原理1.

学习目标⑴深入理解晶胞的概念，明确晶胞是描述晶体结构的基本单元，掌握晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法；了解晶体X射线衍射是测定物质结构的基本方法和实验手段，理解其基本原理。⑵通过对晶胞结构模型的观察和分析，培养空间想象力和逻辑思维能力；通过对晶体X射线衍射实验的学习，了解科学研究的一般方法和过程。⑶体会晶体结构的奇妙和科学的严谨性，激发对化学学科的兴趣；了解晶体结构测定在材料科学、生命科学等领域的重要应用，认识化学学科的价值。2.重点⑴晶胞的概念及“无隙并置”特点。⑵运用均摊法计算晶胞中粒子的数目。⑶晶体X射线衍射实验的原理和应用。3.难点⑴对晶胞“无隙并置”的理解以及在三维空间中想象晶胞的堆积方式。⑵复杂晶胞中粒子数目的准确计算，尤其是涉及多种位置的粒子。⑶理解X射线衍射实验中衍射图谱与晶体结构的对应关系。4.核心素养⑴宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解晶胞的结构和组成，以及晶体与晶胞的关系，并能将其与晶体的宏观性质相联系。⑵证据推理与模型认知：通过对晶胞模型的分析和均摊法的运用，推理得出晶胞中粒子的数目和晶体的化学式；通过对X射线衍射实验的学习，建立起晶体结构测定的方法和模型。⑶科学探究与创新意识：了解晶体X射线衍射实验的过程和原理，培养对科学探究的兴趣和能力，鼓励创新思维，如对实验结果的分析和应用。第一部分：课业知识精讲一、晶胞1.晶胞的定义与特征⑴定义：晶胞是描述晶体结构的单元，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小单元。⑵特征：晶胞在空间上具有“”的特点。“”指相邻晶胞之间没有任何间隙，是紧密堆积的；“”指所有晶胞都是平行排列的，取向，且在同一方向上的晶胞是完全的。2.晶胞中微粒数目的计算方法均摊法⑴顶点原子：晶胞顶点上的原子被个晶胞所共有，所以每个顶点原子对一个晶胞的贡献为。例如，在简单立方晶胞中，位于顶点的原子，计算晶胞内该原子的实际数目时，需1/8。⑵棱上原子：棱上的原子为个晶胞所共有，其对一个晶胞的贡献为。以体心立方晶胞为例，棱上原子在计算晶胞内原子数目时需按此比例计算。⑶面上原子：面上原子被个晶胞所共有，对一个晶胞的贡献为。如面心立方晶胞中的面心原子，计算晶胞原子总数时需考虑这一因素。⑷体内原子：完全属于所在晶胞，对晶胞的贡献为。像体心立方晶胞中的体心原子，在计算晶胞原子数时直接计为个。3.常见晶胞结构类型⑴金属晶体①简单立方晶胞：由个顶点原子构成，原子位于晶胞的，晶胞内部无其他原子。如金属采用简单立方堆积方式，其晶胞中原子个数为。②体心立方晶胞：除个顶点原子外，晶胞体心还有个原子。如碱金属等金属晶体采用这种结构，晶胞中原子个数为。③六方晶胞：个顶点、个面心、个原子在晶胞内部。如等。晶胞中原子个数为。④面心立方晶胞：在个顶点和个面心均有原子均匀分布。金属等属于面心立方最密堆积，晶胞中原子个数为。⑵离子晶体以NaCl晶体为例，其晶胞类似于面心立方结构，每个Na⁺周围有个Cl⁻，每个Cl⁻周围有个Na⁺，Na⁺与Cl⁻的个数比为，与Na⁺最近的等距离Na⁺有个；与Cl⁻最近的等距离Cl⁻有个。⑶分子晶体干冰（CO₂）晶体是立方晶胞，每个晶胞中有个CO₂分子。二、晶体结构的测定1.X射线衍射原理：X射线是一种波长很短的电磁波，当它照射到晶体上时，晶体中的原子会使X射线发生。由于晶体内部原子呈性排列，散射的X射线会在某些特定方向上相互干涉，而在其他方向上干涉，从而形成特定的衍射图谱。2.测定过程：通过对衍射图样的分析，测量衍射峰的、等信息，再利用数学方法和晶体学理论进行计算和处理，就可以得到晶体中原子的、晶胞的等信息。3.晶体结构测定的应用⑴材料科学领域：可以帮助研究人员了解材料的结构，从而和具有特定性能的新材料，如高强度合金、超导材料等。⑵药物研发领域：有助于确定药物分子的结构，进而研究药物与靶点的相互作用机制，为药物和提供依据。第二部分：重点专题突破专题一：晶胞概念理解题①下列关于晶胞的叙述中，正确的是（）A.晶胞的结构就是晶体的结构B.不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同C.晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成②下列关于晶胞的说法正确的是（）A.晶胞是晶体中最小的微粒B.晶胞都是正方体形状C.晶胞的形状和大小与晶体的性质密切相关D.一个晶胞中只含有一个原子或离子③下列关于晶胞的叙述中正确的是（）A.晶胞的密度等于晶体的密度B.晶胞的对称性与晶体的对称性一致C.晶胞的体积越大，晶体的密度越小D.晶胞的形状可以是任意的专题二：均摊法计算晶胞中粒子数及化学式题①某晶体的晶胞结构中，X位于立方体的顶点和面心，Y位于立方体的棱心和体心，则该晶体的化学式为（）A.XYB.X2YC.XY2D.X3Y②结构为正六面体的晶胞中，X位于顶点，Y位于面心，Z位于棱心，该晶胞中X、Y、Z的原子个数比为（）A.1:3:3B.1:2:3C.8:6:12D.1:1:1专题三：晶体结构分析及配位数题①氯化钠晶体是由钠离子和氯离子交替排列而构成的，已知氯化钠晶胞中钠离子和氯离子的配位数均为6，则在氯化钠晶胞中，与每个钠离子距离最近且等距的钠离子有（）6个B.8个C.10个D.12个②某金属晶体的晶胞结构如图所示，该金属原子的配位数是（）6B.8C.12D.14③某离子晶体晶胞结构中，阳离子A位于晶胞的顶点，阴离子B位于晶胞的棱心，则每个A周围距离最近且等距的B有（）A.6个B.8个C.12个D.24个专题四：晶体结构测定原理及应用题①区分晶体和非晶体最可靠的方法是（）A.观察形状B.光谱仪测定C.X射线衍射法D.质谱仪测定②下列关于晶体结构测定的说法正确的是（）A.X射线衍射实验可以确定晶胞中原子的具体位置和种类B.只有晶体才能用X射线衍射法测定结构C.晶体结构测定能为合成新物质提供结构依据D.晶体结构测定结果与晶体的物理性质无关③关于晶体结构测定，下列说法错误的是（）X射线衍射是测定晶体结构的重要方法B.通过晶体结构测定可以确定晶胞中原子的位置C.非晶体内部结构无法测定D.晶体结构测定可用于研究材料的性能专题五：晶体密度、原子间距离计算①已知金属铜是面心立方最密堆积，铜的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数为NA，铜原子半径为rpm，则铜晶体的密度为（）A.M/NAr3g/cm3B.4M/NA(2√2r)3g/cm3C.2M/NA(4r)3g/cm3D.M/NA(2r)3g/cm3②金属锂晶体为体心立方晶胞，晶胞棱长为apm，锂原子的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数为NA，计算锂晶体的密度。③金属铜的晶胞是面心立方晶胞，已知铜原子半径为rpm，则晶胞的棱长a为（）A.2rpmB.2√2rpmC.4rpmD.4√2rpm专题六：考查原子坐标参数①下列关于晶胞中原子坐标参数的说法正确的是（）A.坐标参数只能是整数B.坐标参数的原点可以任意选择C.不同晶胞中相同位置原子的坐标参数一定相同D.坐标参数可以用来描述原子在晶胞中的相对位置②关于晶胞中原子的坐标参数，下列说法错误的是（）A.坐标参数能确定原子在晶胞中的相对位置B.不同晶胞中相同原子的坐标参数可能不同C.坐标参数的取值范围是0到1D.坐标原点可以任意选择在晶胞的顶点专题七：考查晶胞空间利用率①对于面心立方晶胞，其空间利用率约为（）A.52%B.68%C.74%D.91%②对于面心立方晶胞，其空间利用率的计算式为（）（设原子半径为r，晶胞棱长为a）A.4*4/3πr3/a3B.2*4/3πr3/a3C.8*4/3πr3/a3D.6*4/3πr3/a3③下列关于金属晶体堆积方式的说法错误的是（）A.简单立方堆积的空间利用率最低B.体心立方堆积的配位数为12C.面心立方堆积的原子堆积因子（空间利用率）约为74%D.六方最密堆积与面心立方堆积的空间利用率相同④研究发现一种特殊的晶体结构，其晶胞由两个小晶胞拼接而成，小晶胞A中原子的排列方式与体心立方类似，小晶胞B中原子的排列方式与面心立方类似，若该晶体晶胞的棱长为a，原子半径为r，该晶体的空间利用率为（）A.2πr3/a3B.6πr3)/a3C.8πr3/a3D.4πr3/a3第三部分：课后专项训练1.

下列晶体中，晶胞结构中含有4个原子的是（）A.简单立方晶胞B.体心立方晶胞C.面心立方晶胞D.六方晶胞2.

晶胞中原子的配位数是指（）A.晶胞中原子的总数目B.与一个原子最近且等距的原子数目C.晶胞中不同种类原子的比例D.晶胞的形状所决定的原子排列方式3.

下列哪种堆积方式不属于金属晶体常见的堆积方式（）A.简单立方堆积B.体心立方堆积C.面心立方堆积D.三角锥形堆积4.

晶体具有各向异性的原因是（）A.晶胞的形状不同B.晶胞中原子的排列方向不同C.晶胞中原子的种类不同D.晶胞的大小不同5.

晶胞是描述晶体结构的基本单元。下列有关晶胞的说法正确的是（）A.晶胞一定是平行六面体B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同C.晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成6.

已知氯化钠晶胞的棱长为anm，氯化钠的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数为Nₐ，则氯化钠晶体的密度为（）A.M/(a*107)3Nₐg/cm³B.4M/(a*107)3Nₐg/cm³C.2M/(a*107)3Nₐg/cm³D.M/2(a*107)3Nₐg/cm³7.

关于晶体结构测定中的X射线衍射，下列说法正确的是（）A.X射线的波长越长，衍射效果越好B.晶体的晶胞棱长越大，衍射峰的角度越大C.衍射图谱可以反映晶胞中原子的排列规律D.只有晶体能使X射线发生衍射8.

金属钾采用体心立方堆积，下列关于钾晶体的说法错误的是（）A.晶胞中钾原子的配位数为8B.晶胞的体对角线长度是钾原子半径的3/2倍C.晶胞中含2个钾原子D.钾晶体的空间利用率比面心立方堆积低9.

某新型晶体材料的晶胞结构研究中，发现其晶胞棱长为bpm，晶胞中含有一种阳离子和一种阴离子，阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的顶点和面心，已知阳离子的半径为r₁pm，阴离子的半径为r₂pm，该晶体的密度为（）（设阿伏加德罗常数为Nₐ）A.(4r₁3+4r₂3)/Nₐb3g/cm³B.(M阳+4M阴)/(b*1010)3Nₐg/cm³C.(r₁3+3r₂3)/Nₐb3g/cm³D.(4r₁+4r₂)M/b3Nₐg/cm³10.

通过分析晶体在X射线衍射实验中的衍射峰数据不能得到的信息是（）A.晶胞的棱长B.晶胞中原子的种类C.晶胞中原子的排列方式D.晶体的颜色11.

对于体心立方晶胞，若原子半径为r，则晶胞的体积为（）A.(2r/√2)3B.(4r/√3)3C.(4r)3D.(8r/√3)312.

下列关于晶体结构测定的说法，正确的是（）A.X射线衍射是测定晶体结构的唯一方法B.非晶体也能产生明显的X射线衍射现象C.通过晶体结构测定可确定晶胞中原子的位置和种类D.晶体结构测定对研究材料性能没有帮助13.

金属钠的晶胞为体心立方晶胞，其晶胞参数为anm。则钠原子的半径为（）A.√3a/4nmB.√2a/4nmC.a/2nmD.√3a/2nm14.

下列晶体的晶胞中，原子个数最少的是（）A.简单立方晶胞B.体心立方晶胞C.面心立方晶胞D.六方晶胞15.

晶胞中原子的配位数与（）无关。A.原子半径B.晶体类型C.晶胞形状D.温度16.

下列关于晶胞中粒子间距离的说法正确的是（）A.离子晶体中阴阳离子间的距离等于阴阳离子半径之和B.在面心立方晶胞中，相邻原子间的距离为晶胞棱长的√2/2倍C.晶胞中粒子间距离只与原子半径有关D.对于同一种晶体，晶胞中粒子间距离是固定不变的17.

关于晶胞的“无隙并置”特点，下列说法正确的是（）A.“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何空隙B.“并置”是指所有晶胞都是平行排列且取向相同C.晶胞的“无隙并置”保证了晶体的各向异性D.非晶体也具有“无隙并置”的特点18.

已知铜是面心立方晶胞，晶胞棱长为apm，铜原子的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数为Nₐ，则铜晶体的密度为（）A.4M/Nₐ(a*1010)3g/cm³B.M/Nₐ(a*1010)3g/cm³C.2M/Nₐ(a*1010)3g/cm³D.8M/Nₐ(a*1010)3g/cm³19.

晶体结构测定在材料科学研究中有重要应用，因为（）A.可以确定材料的化学组成B.能了解材料中原子的排列方式C.有助于设计具有特定性能的新材料D.可以判断材料的纯度20.

已知某晶体晶胞的棱长为anm，晶胞中含有2个原子，原子的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数为Nₐ，则该晶体的密度为（）A.2M/Nₐ(a*107)3g/cm³B.M/Nₐ(a*107)3g/cm³C.4M/Nₐ(a*107)3g/cm³D.3M/Nₐ(a*107)3g/cm³物质的聚集状态与晶体的常识（2）班级：姓名：总分：.选择题答题卡选择题分数：123456789101112131415161718192021222324252627282930二、填空题1.

晶胞是晶体结构的__________________单元，其具有__________和__________的特点。2.

简单立方晶胞中原子个数为________，体心立方晶胞中原子个数为________，面心立方晶胞中原子个数为________。3.

对于面心立方晶胞，若原子半径为r，则晶胞棱长a=________。4.

金属铜采用面心立方最密堆积，其晶胞中铜原子的配位数是________。5.

某离子晶体晶胞结构中，阳离子位于晶胞的顶点和面心，阴离子位于晶胞的棱心和体心，若晶胞棱长为a，则阳离子与阴离子的最近距离为________。6.

已知某晶体晶胞中含有A、B两