高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 认识晶体同步练习题

第3章　不同聚集状态的物质与性质

第1节　认识晶体

基础过关练

题组一　晶体的特征

1.下列物质具有自范性、各向异性的是 (　　)

A.钢化玻璃 B.塑料

C.SiO2晶体 D.陶瓷

2.区别晶体、准晶体及非晶体可靠的科学方法是 (　　)

A.X射线衍射 B.测定熔点

C.测定密度 D.观察外形

题组二　晶胞中粒子数目和晶体化学式的确定

3.(2021山东济南高二下开学考试)硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图是硼和镁形成的化合物的晶胞结构: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个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为              (　　)

A.MgB B.Mg3B2 C.Mg2B D.Mg2B2

4.(2021山东新泰一中高二下阶段检测)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.1∶4∶2 B.2∶9∶4

C.3∶8∶4 D.3∶9∶4

5.(2021湖北黄梅国际育才高级中学高二上月考)(1)一个Cu2O晶胞(见图)中,O原子的数目为　　　　。 

(2)一种Pt、Co金属间化合物可作为质子交换膜燃料电池的催化剂,其晶胞结构如图所示,该金属间化合物的化学式为　　　　。 

(3)室温下,[Cu(NH3)4](NO3)2与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。黑绿色晶体的晶胞如图所示,写出该晶体的化学式　　　　。 

(4)如图是Mn和Bi形成的某种晶体的晶胞结构示意图(白球均在六棱柱内),则该晶体物质的化学式可表示为　　　　。 

6.(1)如图a所示的是金红石的晶胞,则每个晶胞拥有　　　　个Ti4+、　　　个O2-。 

图a

(2)如图b所示的是硫化锌的晶胞,则Zn2+、S2-的数目之比是　　　　。 

图b

(3)如图c所示的是钙钛矿的晶胞,则其化学式是　　　　。 

图c

能力提升练

题组一　晶体化学式的确定

1.()普鲁士蓝的晶胞结构如图所示(每两个立方体中,一个K+在其中一个立方体内,另一个则无K+)。下列说法正确的是              (　　)

A.化学式可以表示为KFe2(CN)6

B.每个立方体中平均含有24个π键

C.普鲁士蓝不属于配位化合物

D.每个Fe3+周围与之相邻的Fe2+有12个

2.(2020天津实验中学二模,)磷青铜晶胞结构如图所示,它由Cu、Sn和P构成,锡原子位于立方体顶点,铜原子位于面心,P原子位于铜原子构成的正八面体的体心。则磷青铜的化学式为　　　　　　　。 

题组二　晶胞密度、晶胞参数等的有关计算

3.(双选)(2020山东潍坊寿光现代中学高二检测,)如图是某活泼金属A与活泼非金属B形成的化合物的一个晶胞。则下列说法正确的是              (　　)

A.该晶胞是二维空间粒子的一层层堆积

B.该晶体的化学式是AB2

C.该晶胞中与A粒子最近且等距离的A粒子有12个

D.该晶胞中A粒子、B粒子的个数都是4

4.(2021江苏海安高级中学高二阶段性检测,)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。晶胞中距离Fe原子最近的Fe的数目为　　　　。 

5.(2021山东青岛二中分校高三期中,)铁、铬、铜、锌都是重要的过渡元素,它们的单质和化合物在生活、生产中有广泛应用。

(1)基态铬原子核外价电子轨道表示式为　　　　;基态Zn原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为　　　　。 

(2)已知铜的配合物A结构如图:

①该配合物中Cu2+的配位数为　　　　。 

②上述配合物中的第二周期元素按第一电离能由小到大的顺序排列为　　　　。 

③配体氨基乙酸根(H2NCH2COO-)受热分解可产生CO2和N2, N2O与CO2互为等电子体,则N2O的电子式为　　　　　　　。 

(3)铁和氮形成一种晶体,晶胞结构如图所示,则该晶体的化学式为　　　　　　,若该晶体的密度为ρ g·cm-3,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的体积是　　　　cm3。深度解析 

6.(2021陕西咸阳高二月考,)铜及其化合物在生产生活中有着广泛的用途。

(1)基态铜原子的核外电子排布式为　　　　　　。 

(2)向硫酸铜溶液中滴加氨水,首先形成蓝色沉淀;继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液;继续向溶液中加入乙醇,会析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4SO4·H2O]。

①氨水中各元素电负性由大到小的顺序为　　　　(用元素符号表示)。 

②NH3中N原子的杂化轨道类型为　　　　,与其互为等电子体的阳离子为　　　　。 

(3)CuCl2和CuCl是铜的两种常见的氯化物。下图表示的是　　　　(填“CuCl2”或“CuCl”)的晶胞,其中Cl-的配位数为　　　　,已知晶胞的棱长为d nm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度表达式为　　　　g/cm3。 

第3章　不同聚集状态的物质与性质

第1节　认识晶体

基础过关练

1.C　晶体具有自范性和各向异性,钢化玻璃、塑料、陶瓷均不属于晶体。

2.A　用X射线衍射实验可鉴别晶体及非晶体。

3.A　利用均摊法计算可知,一个晶胞中所含镁原子的个数为12×+2×=3;所含硼原子的个数为6×=3,所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为1∶1,故化学式为MgB。

4.A　根据均摊法,一个这种晶胞中粒子A的个数为6×=0.5,粒子B的个数为6×+3×=2,粒子C的个数为1,所以A、B、C三种粒子数之比为0.5∶2∶1=1∶4∶2,故A正确。

5.答案　(1)2　(2)Pt3Co　(3)Cu3N　(4)MnBi

解析　(1)白球位于顶点和体心,属于该晶胞的个数为8×+1=2,黑球全部位于晶胞内部,属于该晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此可推断白球为O原子,黑球为Cu原子,即晶胞中O原子的数目为2。

(2)由图可知,Pt位于面心,该晶胞中Pt的数目为3,Co位于顶点,该晶胞中Co的数目为1,所以Pt、Co金属间化合物的化学式为Pt3Co。

(3)由晶胞图可知,该晶胞中含Cu原子个数为12×=3,含N原子个数为8×=1,则N、Cu原子个数之比为1∶3,故该晶体化学式为Cu3N。

(4)由晶体的晶胞结构示意图可知:白球代表Bi原子,且均在六棱柱内,所以每个晶胞中含Bi个数为6;黑球代表Mn原子,每个晶胞中所含Mn个数为12×+2×+1+6×=6,Bi、Mn原子个数比为1∶1,则该晶体物质的化学式可表示为MnBi。

6.答案　(1)2　4　(2)1∶1　(3)CaTiO3

解析　(1)Ti4+位于晶胞的顶点和体心,数目为8×+1=2;O2-位于晶胞的面和内部,数目为4×+2=4。

(2)Zn2+位于晶胞的棱上和内部,数目为4×+1=2;S2-位于晶胞的顶点和内部,数目为8×+1=2,因此两者个数之比为1∶1。

(3)Ca2+位于晶胞的内部,数目为1;O2-位于晶胞的棱上,数目为12×=3;Ti4+位于晶胞的顶点,数目为8×=1。因此晶体的化学式为CaTiO3。

能力提升练

1.A　普鲁士蓝的一个晶胞中钾离子个数为0.5,该立方体中Fe2+和Fe3+的个数之和为×8=1,CN-位于每条棱上,该立方体中含有CN-的个数为×12=3,所以普鲁士蓝的化学式可以表示为KFe2(CN)6,故A正确;每个CN-中含有2个π键,每个立方体中含有CN-的个数为3,所以每个立方体中含有6个π键,故B错误;普鲁士蓝属于配合物,故C错误;根据晶胞结构,普鲁士蓝中每个Fe3+周围与之相邻的Fe2+的个数为6,故D错误。

2.答案　Cu3SnP

解析　锡原子位于立方体顶点,铜原子位于面心,P原子位于铜原子构成的正八面体的体心,每个晶胞中含有1个P原子,8×=1个Sn原子,6×=3个Cu原子,所以磷青铜的化学式为Cu3SnP。

3.BC　该图是立体结构,是三维空间图,故A错误;该晶胞中A粒子数为8×+6×=4,B粒子数为8,A和B粒子个数之比为4∶8=1∶2,所以其化学式为AB2,故B正确,D错误;与A粒子最近且等距离的A粒子位于立方体的面心,因此晶胞中与A粒子最近且等距离的A粒子有12个,故C正确。

4.答案　12

解析　根据图知:晶胞中距离Fe原子最近的Fe的数目为3×8×=12。

5.答案　(1)

　球形　(2)①4　②C<O<N

③∶∶N∶∶　(3)Fe4N　

解析　(1)Cr是24号元素,核外电子排布式为[Ar]3d54s1,核外价电子轨道表示式为

;Zn是30号元素,处于元素周期表第四周期第ⅡB族,价电子排布式为3d104s2,最高能层电子占据4s轨道,s能级的电子云轮廓图是球形的。

(2)①由结构图知,Cu2+配位数为4。

②该配合物中的第二周期元素有C、O、N,同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势,由于N原子2p轨道呈半充满状态较为稳定,则其第一电离能高于O,所以第一电离能由小到大顺序为 C<O<N。

③N2O与CO2互为等电子体, N2O的电子式为∶∶N∶∶。

(3)该晶胞中Fe位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,N位于体心,个数为1,故该晶体的化学式为Fe4N。该晶胞质量为 g= g,故该晶胞的体积为g÷ρ g·cm-3= cm3。

扩展延伸

(1)计算晶体密度的方法

(2)计算晶体中微粒间距离的方法

6.答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s1　(2)①O>N>H　②sp3　H3O+

(3)CuCl　4　

解析　(1)铜是29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)①氨水中含有H、N、O三种元素,元素非金属性越强,电负性越大,因此氨水中各元素电负性由大到小的顺序为O>N>H。

②NH3中N原子含有的价层电子对数是3+=4,因此N的杂化轨道类型为sp3,H3O+与NH3互为等电子体。

(3)根据晶胞结构可知含氯原子个数是8×+6×=4,含铜原子个数是4,化学式为CuCl,则题图表示的是CuCl的晶胞,其中Cl-的配位数为4,已知晶胞的棱长为d nm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度表达式为 g/cm3= g/cm3。