人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识第2课时测试题

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识第2课时测试题，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
A 级·基础达标练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列有关晶胞的叙述正确的是( D )
A．晶胞的结构是晶体的结构
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
解析：由晶胞的概念可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D选项正确。
2．根据晶体中晶胞的结构，判断下列晶体的化学式不正确的是( A )
A．AB2 B．C2D
C．EF D．XY3Z
解析：在立方晶胞中，只有处于晶胞内部的粒子才完全属于该晶胞，处于面上的微粒有eq \f(1,2)属于该晶胞，处于棱上的微粒有eq \f(1,4)属于该晶胞，处于各顶点上的微粒只有eq \f(1,8)属于该晶胞。据此可以算出各晶体的化学式分别是AB、C2D、EF、XY3Z，所以A项错误。
3．如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是( B )
解析：图中1个黑球周围有6个白球，1个白球周围有3个黑球，黑球与白球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，故A不符合题意；图中1个黑球周围有6个白球，1个白球周围有2个黑球，黑球与白球数目之比＝2∶6＝1∶3，化学式应为AX3，故B符合题意；图中1个黑球周围有4个白球，1个白球周围有4个黑球，黑球与白球数目之比＝4∶4＝1∶1，化学式应为AX，故C不符合题意；图中1个白球周围有6个黑球，1个黑球周围有3个白球，白球与黑球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，故D不符合题意。故选B。
4．已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。
假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是( B )
A．该结构单元中O原子数为3
B．Ni和Mg间的最短距离是eq \f(\r(2),2)a
C．Ni的配位数为4
D．该物质的化学式为
解析：A.由均摊法可知该结构单元中O原子数＝1＋12×eq \f(1,4)＝4，A错误；B.由图可知，Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即eq \f(1,2)eq \r(a2＋a2)＝eq \f(\r(2),2)a，B正确；C.由晶胞可知Ni的配位数为6，C错误；D.1个晶胞中Li的个数＝1×0.5＝0.5，Mg的个数＝2×0.5＋1×eq \f(1,8)＝1.125，Ni的个数＝7×eq \f(1,8)＋3×0.5＝2.375，O的个数＝4，因此该物质的化学式为，D错误；答案选B。
5．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为( D )
A．B2AB．B7A4
C．B4A7D．BA2
解析：A位于晶胞的体内，共8个，B位于晶胞的顶点和面心，晶胞中B的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，则B与A的离子个数为4∶8＝1∶2，则化学式为BA2，故选D。
二、非选择题
6．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。
(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有 6 个、 8 个、 6 个。
(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是 3∶1∶1 ，该物质的化学式可表示为 CaTiO3 。
(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝10－9 m)，则该晶体的密度为 eq \a\vs4\al(\f(a＋b＋3c,602d3)g·cm－3) 。
解析：(1)以钛离子为顶角，应有8个立方晶胞紧靠在一起，这样钛原子成为空间直角坐标系的中心原子，它的三维方向上前后左右上下最近且相邻各有1个氧离子(钛离子)，共6个，它周围的8个立方晶胞内各含1个钙离子。(2)该晶胞中含氧离子个数为12×eq \f(1,4)＝3，钙离子个数为1，钛离子个数为8×eq \f(1,8)＝1，故其个数比为3∶1∶1，则它的化学式可表示为CaTiO3。(3)1 ml晶体的质量等于(a＋b＋3c)g,1 ml晶体的体积为d3×10－21×6.02×1023cm3，则其密度为ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(a＋b＋3c g,6.02×1023×d3×10－21cm3)＝eq \f(a＋b＋3c,602d3)g·cm－3。
7.石墨晶体结构如图所示，每一层由许多个正六边形构成，则：
(1)平均每一个正六边形占有碳原子数为 2 ；
(2)每一层内碳原子数目与C－C化学键数目的比是 2∶3 。
解析：(1)在同一层上，每个碳原子为3个正六边形共有，平均每个正六边形占有该碳原子的1/3。一个正六边形有这样的碳原子6个，则一个正六边形共占有6×1/3＝2(个)碳原子。
(2)因为一个C－C键为两个正六边形共有，所以每个正六边形占有C－C键的1/2，一个正六边形共占有C－C键6×1/2＝3(个)。因此，每一层上碳原子数与C－C键数目之比为2∶3。
还可以根据每条C－C键为2个碳原子共有，每个碳原子分占C－C键的1/2，因此，碳原子数目与C－C键数目之比为1∶3×1/2＝2∶3。
8．硼普遍存在于蔬菜水果中，是维持骨骼健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个硼原子。请观察图形后回答：这个基本结构单元由 12 个硼原子组成，键角是 60° ，共含 30 有个B—B键。
解析：由图可知，每个顶角上的硼原子被5个正三角形共有，故每个三角形占eq \f(1,5)，每个三角形共含有eq \f(1,5)×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20×eq \f(1,5)×3＝12个；B—B键为20×3×eq \f(1,2)＝30个。因为是等边三角形，故键角为60°。
B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．已知某化合物的晶体是由如图所示的最小结构单元密置堆积而成，下列关于该化合物叙述错误的是( A )
A．该化合物的化学式是YBa2Cu3O6
B．1 ml该化合物中含有1 ml Y
C．1 ml该化合物中含有3 ml Cu
D．1 ml该化合物中含有2 ml Ba
2．如图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为( C )
A．－3B．－2
C．＋3D．＋2
解析：根据均摊法结合晶胞结构图可知，晶胞结构中R原子数目为1＋8×eq \f(1,8)＝2，G原子数目为2＋4×eq \f(1,2)＋16×eq \f(1,4)＝8，Q原子数目为2＋8×eq \f(1,4)＝4，令Q的化合价为a，则4a＋2×2＋8×(－2)＝0，解得a＝3，故Q的化合价为＋3，故选C。
3．SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O原子略去)，Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度，则SiA与SiB的距离是( B )
A．eq \f(d,2) B．eq \f(\r(2),2)d
C．eq \f(\r(3),3)d D．d
解析：根据图可知，Si原子在SiO2晶胞中位置如图，其中ABCD四个Si原子形成正四面体结构，且AB距离等于CD距离，AB距离在底面投影为底面对角线的一半，则SiA与SiB的距离＝eq \f(1,2)×eq \r(2)d＝eq \f(\r(2),2)d，故B正确；故选B。
4．已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( A )
A．NA·a3·ρ B．eq \f(NA·a3·ρ,6)
C. eq \f(NA·a3·ρ,4) D.eq \f(NA·a3·ρ,8)
解析：由图可知，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，即晶胞棱长为a cm，体积为a3 cm3，顶点在空间被8个晶胞共用，体心为1个晶胞拥有，可知含1个氯离子，Cs＋个数＝8×eq \f(1,8)＝1，由ρV＝eq \f(M,NA)可知，ρV＝eq \f(M,NA)则M＝ρ·NA·a3，摩尔质量以g/ml为单位时，在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρa3NA，故选A。
5．科学家可视化了某复杂钙钛矿晶体结构系统的三维原子和电子密度结构。如图，以1号原子为坐标原点，晶胞参数为单位长度建立坐标系。下列有关说法错误的是( D )
A．该晶体的化学式为CaTiO3
B．Ti原子位于氧原子形成的正八面体中心
C．2号原子的原子分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，1，\f(1,2)))
D．a为晶胞参数，则2、3号原子间的距离为eq \f(\r(3)a,2)
解析：A项，根据均摊原理可知该晶体的化学式为 CaTiO3，正确；B项，Ti位于晶胞的中心，上下底面的氧原子与四个侧面上的氧原子形成正八面体，正确；C项，2号氧原子在侧面的中心，其原子坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，1，\f(1,2)))，正确；2、3号原子间的距离为面对角线的一半，即eq \f(\r(2)a,2)，错误。
二、非选择题
6．金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一，具有典型的四方晶系结构，其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示：
(1)4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是 B、D 。
(2)若A、B、C原子的坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D原子的坐标为D(0.19a， 0.81a ， 0.5c )；若晶胞底面边长为x，则钛氧键的键长d＝ 0.31×eq \r(2)x (用代数式表示)。
解析：(1)该晶胞结构中A(或C)原子有8×eq \f(1,8)＝1(个)、B原子有4×eq \f(1,2)＝2(个)、D原子有2×1＝2(个)、体心原子有1个，则B、D为O原子。原子A和体心原子为Ti。(2)结合晶胞结构、晶胞参数和原子坐标为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a，c)，C(a，a ，c)，可得原子坐标D(0.19a,0.81a,0.5c)。由题图可知d2＝(0.31x)2＋(0.31x)2，则d＝0.31×eq \r(2)x。
7．(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如下图所示，该氯化物的化学式是 CuCl 。
(2)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有 16 个铜原子。
(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，下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 2 ，该功能陶瓷的化学式为 BN 。
(4)某晶体结构模型如下图所示。该晶体的化学式是 CTiO3 ，在晶体中1个Ti原子或1个C原子周围距离最近的O原子数目分别为 6 个、 12 个。
(5)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如下图所示，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 。
A．Ti14C13B．TiC
C．Ti14C4D．Ti4C3
解析：(1)晶胞中灰球代表的微粒4个，白球代表的微粒6×eq \f(1,2)＋8×eq \f(1,8)＝4个，所以该氯化物的化学式为CuCl。
(2)晶胞中含氧原子数为eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＋4＝8，根据Cu2O化学式，该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍，即16个。
(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，灰球表示的原子个数为1＋4×eq \f(1,4)＝2，所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个；N的电负性大于B，所以该功能陶瓷的化学式为BN。
(4)晶胞中含有O：6×eq \f(1,2)＝3个，含C：8×eq \f(1,8)＝1个，含Ti：1个，故化学式为CTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的O原子位于6个面的中心，所以周围距离最近的O原子数目为6；C原子位于晶胞的顶角，O原子位于晶胞的面心，所以C原子周围距离最近的O原子数目为12。
(5)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Ti原子和13个C原子构成。选项A正确。