高中人教版 (新课标)第一节 晶体的常识练习

学业分层测评(十)　晶体的常识

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．下列不属于晶体特点的是(　　)

A．一定有固定的几何外形

B．一定有各向异性

C．一定有固定的熔点

D．一定是无色透明的固体

【解析】　晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体及蓝色的硫酸铜晶体。

【答案】　D

2．下列关于晶体的说法正确的是(　　)

A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体

B．假宝石往往是玻璃仿造的，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，但它们都有固定的熔点

D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同

【解析】　将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体，A错误；一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无刻痕来鉴别，B正确；非晶体没有固定的熔点，C错误；由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异，D错误。

【答案】　B

3．晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在(　　)

①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质

A．①③　　　　　　　　 B．②④

C．①②③  D．①②③④

【解析】　晶体具有各向异性，常常表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等多项物理性质中。

【答案】　D

4．水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K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。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．玻璃态水是一种晶体

【解析】　因为玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同，所以水由液态变为玻璃态，体积不变。因为玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，所以不是一种晶体，而是水的一种特殊状态。

【答案】　C

5．我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体；而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是 (　　)

A．是否是具有规则几何外形的固体

B．是否是具有固定组成的物质

C．是否是具有美观对称的外形

D．内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列

【解析】　有规则几何外形或美观对称的固体不一定都是晶体，如玻璃；具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也具有固定的组成。  晶体和非晶体的本质区别在于微观结构不同。

【答案】　D

6．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个顶角上，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

【解析】　阴离子位于晶胞的8个顶角，个数为8×＝1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。

【答案】　D

7．磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。下图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图，则该晶体物质的化学式可表示为(　　) 【导学号：90990070】

A．Mn2Bi  B．MnBi

C．MnBi3  D．Mn4Bi3

【解析】　该晶胞中Mn的个数为12×＋6×＋2×＋1＝6，Bi的个数为6，则该晶体物质的化学式为MnBi。

【答案】　B

8．早在2003年，科学家就发现了首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体中含有最简式为CoO2的层状结构。下列用粗线画出的CoO2层状结构晶胞示意图(小球表示Co原子、大球表示O原子)不正确的是(　　)

【解析】　在此平面结构中，截取的每一个小正方形的顶点上的原子都被四个小正方形共用，在边上的原子都为两个小正方形共用，A中Co∶O＝1∶＝1∶2，在B中Co∶O＝∶4＝1∶2，在C中，Co∶O＝∶＝1∶2，在D中Co∶O＝1∶＝1∶1。

【答案】　D

9．某晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数之比为(　　)

A．1∶3∶1  B．2∶3∶1

C．8∶6∶1  D．4∶3∶1

【解析】　N(A)＝8×＝1，N(B)＝6×＝3，N(C)＝1，则晶体中A、B、C的原子个数之比为1∶3∶1。

【答案】　A

10．根据所学知识填空：

(1)在下列物质中，属于晶体的是________，属于非晶体的是________；

A．玻璃 B．雪花　C．橡胶 D．铁块　E．单晶硅　F．沥青

(2)晶体中的微粒与晶胞的关系为：

①凡处于立方体顶角的微粒，同时为________个晶胞共有；

②凡处于立方体棱上的微粒，同时为________个晶胞共有；

③凡处于立方体面上的微粒，同时为________个晶胞共有；

④凡处于立方体体心的微粒，同时为________个晶胞共有。

【解析】　(1)晶体具有固定的熔点，雪花就是冰，有固定的熔点；铁块和单晶硅都有固定的熔点；橡胶、玻璃、沥青(烃的混合物)没有固定的熔点，都属于非晶体。(2)分析晶体中的微粒与晶胞的关系，关键是看该微粒为几个晶胞所围绕，就为几个晶胞所共有。

【答案】　(1)B、D、E　A、C、F　(2)8　4　2　1

11．下图所示为热敏电阻PTC元件的主要成分的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长为403.1 pm，顶角位置为B原子所占，体心位置为C原子所占，所有棱的中点位置为A所占。据图回答下列问题： 【导学号：90990071】

(1)若将B置于晶胞的体心，C置于晶胞的顶点，则A处于立方体的什么位置？________。

(2)在该物质的晶体中，每个B周围与它最邻近且距离相等的B有________个，它们在空间呈________形状分布。

【解析】　(1)由原图可以看出它的化学式为BCA3，当B位于晶胞的体心，C位于晶胞的顶角时，要求化学式不变，则A的位置有两种可能，即在面心或棱的中点。由原图可以看出，在每个B的周围和它等距离且最近的A有6个(距离为棱长的一半)；如果在棱的中点，则和它等距离且最近的A有12个(距离为面对角线的一半)，故只有A处于立方体的面心时才与原图相符。(2)由原图可以看出，在每个B的周围和它等距离且最近的B有6个，这6个B在空间构成了正八面体。  

【答案】　(1)面心　(2)6　正八面体

12.某晶体的晶胞结构如右图所示。X()位于立方体顶角，Y()位于立方体中心。试分析：

(1)晶体中每一个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着______个Y，该晶体的化学式是________________。

(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有________个。

(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX为__________。

【解析】　(2)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为右图所示立方体的面对角线。位置关系分为在此X的上层、下层和同一层，每层均有4个，共有12个。(3)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心(如图)，可联系CH4的键角，则∠XYX＝109°28′。

【答案】　(1)4　8　XY2(或Y2X)　(2)12

(3)109°28′

[能力提升]

13．硼化镁在39 K时呈超导性，成为人类对超导认识的里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼的相间排列，Ⅰ图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为(　　)

A．MgB  B．MgB2

C．Mg2B  D．MgB6

【解析】　法一：由图Ⅰ中的平面结构可以找出最小的重复单元(如图Ⅱ所示)，有两种结构，在三角形结构中，每个镁原子为6个小三角形共用，故Mg∶B＝∶1＝1∶2；在六边形结构中，每个B原子为三个小六边形共用，故Mg∶B＝1∶＝1∶2，故化学式为MgB2。

法二：将此平面结构还原成立体结构(如图Ⅲ所示)，由此图可知，Mg在顶角以及上下底面的中心，B原子在六棱柱内，故Mg∶B＝∶6＝1∶2。

【答案】　B

14．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价，右图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列说法正确的是(　　) 【导学号：90990072】

A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有14个K＋和13个O

B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋

C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个

D．晶体中，所有原子之间都是离子键

【解析】　超氧化钾是离子化合物，阴、阳离子分别是O和K＋，两者之间是离子键，而O中O—O键为非极性共价键，D错误；每个晶胞中含有K＋的个数＝8×＋6×＝4个，而O的个数＝1＋12×＝4个，A错误；从晶胞的结构可知，每个K＋的周围有6个O，当然每个O周围也有6个K＋，晶体中与每个K＋最近的K＋有12个，因此B错误，C正确。

【答案】　C

15.纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大，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微粒数与总微粒数的比值为(　　)

A．7∶8　　　　　　 B．13∶14

C．25∶26  D．26∶27

【解析】　表面微粒数＝8＋6＋12＝26。总微粒数＝表面微粒数＋中心粒子数＝26＋1＝27。

【答案】　D

16．回答下列问题：

(1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶角，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为________，每个Ba2＋与________个O2－配位。

(2)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶点，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X∶Y∶Z＝________。

(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如I所示。该合金的化学式为________。

(4)葡萄糖与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成砖红色Cu2O沉淀。在1个Cu2O晶胞中(结构如图Ⅱ所示)，所包含的Cu原子数目为________；每个氧原子与________个铜原子配位。

(5)硒化铷晶体晶胞结构如图Ⅲ所示。每个晶胞中包含________个Rb2Se单元，其中Se2－周围与它距离最近且相等的Rb＋的离子数目为________。

(6)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图Ⅳ所示，已知该晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积为________cm3(用a、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数)。

【解析】　(1)每个晶胞含有Pb4＋：8×＝1个，Ba2＋：1个，O2－：12×＝3个，故化学式为PbBaO3。Ba2＋处于晶胞中心，只有1个，O2－处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2＋与12个O2－配位。

(2)在晶胞中12条棱上有12个X，每个X被四个晶胞共用，平均分在每个晶胞中的X有3个。每个晶胞的8个顶角上有8个Y，每个Y被8个晶胞共用，平均分在每个晶胞中的Y只有1个，Z完全属于其中的一个晶胞，故该晶体的组成X∶Y∶Z＝3∶1∶1。

(3)每个晶胞中含有La为8×＝1个，Ni为1＋8×＝5个，该合金的化学式为LaNi5。

(4)图Ⅱ中每个晶胞中含有黑球代表的微粒为4个，白球代表的微粒为1＋8×＝2个，由组成Cu2O知黑球代表Cu原子，白球代表氧原子，每个氧原子(白球)周围有4个Cu原子(黑球)。

(5)每个晶胞中含有Rb＋8个，即白球8个，每个晶胞中含有Se2－：6×＋8×＝4(个)，即黑球4个，所以每个晶胞中含有4个Rb2Se单元，Se2－周围与它距离最近且相等的Rb＋的离子数目为8个。

(6)先计算出晶胞的质量，再根据密度即可求出晶胞的体积。晶胞中含有MgH2微粒数为2个，晶胞的质量m＝×2＝(g)，由m＝ρV得V＝＝(cm3)。

【答案】　(1)PbBaO3　12　(2)3∶1∶1　(3)LaNi5　(4)4　4　(5)4　8　(6)