化学第1节 认识晶体精品巩固练习

第3章不同聚集状态的物质与性质

第1节　认识晶体

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列叙述正确的是(　　)

A.固态物质一定是晶体

B.冰和固态碘晶体中微粒间的相互作用力相同

C.晶体内部的微粒按一定规律做周期性排列

D.凡有规则外形的固体一定是晶体

答案C

解析固态物质分为晶体和非晶体,晶体有规则的几何外形、有各向异性、有固定的熔点,但有规则几何外形的固体不一定是晶体。冰中微粒间作用力除范德华力外,还含有氢键,而碘晶体中只有范德华力。所以,A、B、D错误,C正确。

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

答案B

解析选项A,将饱和CuSO4溶液降温可析出胆矾,胆矾属于晶体。选项B,宝石的硬度较大,玻璃制品的硬度较小,可以利用划痕法根据有无划痕来鉴别。选项C,非晶体没有固定熔点。选项D,晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度存在差异。

3.(2020安徽马鞍山二中高二月考)从我们熟悉的食盐、金属、冰到贵重的钻石等都是晶体,而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.是否具有规则的几何外形

B.是否具有固定的组成

C.是否具有美观对称的外形

D.内部基本构成微粒是否按一定规律做周期性重复排列

答案D

解析晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间是否按一定规律做周期性重复排列,故A、B、C错误,D正确。

4.(双选)下列四种晶体,其晶胞中粒子排列方式如图所示,其中化学式正确的是(　　)

答案CD

解析A结构中,A原子在立方体的中心,B原子在8个顶点,故化学式为AB;B结构中,E原子和F原子分别占据立方体8个顶点中的4个,故化学式为EF;C结构中,X原子位于立方体的中心,Y原子位于6个面的面心,Z原子位于8个顶点,故化学式为XY3Z;D结构中,A原子位于立方体的8个顶点和6个面的面心,而B原子位于体心和12条棱的中心,故化学式为AB。

5.下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品,长为宽的两倍,若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R,则这块样品一定是(　　)

A.金属 B.半导体 C.非晶体 D.晶体

答案D

解析由于AB=2CD,而AB、CD的电阻却相等,说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同,具有各向异性,而晶体的特征之一是各向异性,非晶体则具有各向同性,故该样品为晶体。

6.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,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,则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为(　　)

A.7∶8 B.13∶14 C.1∶1 D.26∶27

答案D

解析由题意知,一个氯化钠纳米颗粒所含的表面粒子数=8+6+12=26,总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27,故选D。

7.下列能够表示出每个晶胞中所含实际微粒个数的面心立方晶胞的是(　　)

答案B

解析A项和B项表示的是面心立方晶胞,其中B项是经过切割了的面心立方晶胞,它能表示出此晶胞中所含微粒的实际数目;C项和D项表示的是体心立方晶胞。

8.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶体结构如图所示。

(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为　　　　　。 

(2)该晶体中Xn+中的n=　　　　　　。 

(3)X元素的原子序数是　　　　　　。 

(4)晶体中每个N3-被　　　　个等距离的Xn+包围。 

答案(1)3∶1　(2)1　(3)29　(4)6

解析(1)Xn+位于晶胞的12条棱上,其数目为12×=3,N3-位于晶胞的8个顶点,其数目为8×=1,故二者个数比为3∶1。

(2)由晶体的化学式X3N知,Xn+所带的电荷数为1。

(3)因为X+的K、L、M三个电子层充满电子,故为2、8、18,所以X的原子序数是29。

(4)N3-位于晶胞顶点,故每个N3-被6个等距离的X+上、下、左、右、前、后包围。

关键能力提升练

9.(2020安徽安庆一中高二检测)下列有关晶胞的叙述不正确的是(　　)

A.如图所示晶胞叫面心立方晶胞

B.面心立方晶胞的每个顶点和每个面的中心上都各有一个微粒

C.处于晶胞顶点、棱上、面上、体心的微粒对晶胞的贡献分别为、1

D.平均每个面心立方晶胞中有4个微粒

答案C

解析面心立方晶胞的每个面心和顶点上各有1个微粒,图示晶胞为面心立方晶胞,故A、B均正确;平均每个面心立方晶胞中所拥有的微粒个数为8×+6×=4,故D正确;对于长方体形晶胞,处于晶胞顶点、棱上、面上、体心的微粒对晶胞的贡献分别为、1,C不正确。

10.(2020山东潍坊二中高二月考)MCl晶体具有立方体结构,其晶胞结构如图所示,在该晶体中,每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有(　　)

A.6个 B.8个

C.12个 D.16个

答案A

解析根据MCl的晶胞结构可以看出,每个M+的上、下、左、右、前、后晶胞中各有一个M+与之距离相等且最近,故每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有6个。

11.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.3∶9∶4 B.1∶4∶2

C.2∶9∶4 D.3∶8∶4

答案B

解析这不是一个立方晶胞结构,而是一个正三棱柱结构,那么依据实际情况来计算,A粒子位于6个顶点,每个A粒子有属于该晶胞;B粒子位于9条棱上,3条侧棱上每个B粒子有属于该晶胞,其余B粒子有属于该晶胞;C粒子位于晶胞内部,完全属于该晶胞。A、B、C三种粒子数目之比为(6×)∶(6×+3×)∶1=1∶4∶2。

12.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基本重复单位。

(1)在该物质的晶体结构中,每个钛原子周围与它最近且距离相等的氧原子、钙原子、钛原子各有　　　　个、　　　　个、　　　　个。 

(2)该晶体结构中,元素氧、钛、钙的原子个数比是　　　　　,该物质的化学式可表示为　　　　。 

(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　　　　　g·cm-3。 

答案(1)6　8　6　(2)3∶1∶1　CaTiO3

(3)

解析(1)以其中一个钛原子为顶点,应有8个立方晶胞紧靠在一起,以该钛原子作为空间直角坐标系的中心原子,它的前、后、左、右、上、下与之最近且距离相等的氧原子(或钛原子)各有1个,共6个,它周围的8个立方晶胞内各含1个钙原子。

(2)该晶胞中含氧原子个数为12×=3,钙原子个数为1,钛原子个数为8×=1,故其个数比为3∶1∶1,则它的化学式可表示为CaTiO3。

(3)1 mol该晶胞的质量等于(a+b+3c) g,1 mol晶胞的体积为d3×10-21×6.02×1023cm3,则晶体密度为ρ= g·cm-3。

13.根据图示,回答下列问题:

(1)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图Ⅰ所示。该合金的化学式为　　　　　　。 

(2)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。 

(3)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+的数目为　　　　。 

答案(1)LaNi5　(2)4　4　(3)4　8

解析(1)每个晶胞中含有La的数目为8×=1,Ni的数目为1+8×=5,该合金的化学式为LaNi5。

(2)图Ⅱ晶胞中,含有黑球代表的微粒的数目为4,白球代表的微粒的数目为1+8×=2,所以黑球代表铜原子,白球代表氧原子,每个氧原子(白球)周围有4个Cu原子(黑球)。

(3)每个晶胞中含有8个Rb+,含有Se2-的数目为6×+8×=4,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+的数目为8。

学科素养拔高练

14.(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm。晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置,如图所示。

①K与O间的最短距离为　　　　nm,与K紧邻的O个数为　　　　。 

②在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶点位置,则K处于　　　　位置,O处于　　　　　位置。 

(2)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为　　　　　　　　　　。 

图1　FexNy晶胞结构示意图

图2　转化过程的能量变化

答案(1)①0.315　12　②体心　棱心

(2)Fe3CuN

解析(1)①K与O间的最短距离是面对角线的,即a nm=×0.446 nm≈0.315 nm。与K紧邻的O共有12个。

(2)由题图2可知,更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用切割法可得替代后的晶胞中Cu原子个数为8×=1,Fe原子个数为6×=3,N原子个数为1,故化学式为Fe3CuN。