高中化學(xué)人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 學(xué)業(yè)分層測評10

學(xué)業(yè)分層測評(十)晶體的常識(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列不屬于晶體特點的是()A．一定有固定的幾何外形B．一定有各向異性C．一定有固定的熔點D．一定是無色透明的固體【解析】晶體的特點是有規(guī)則的幾何外形(由晶體的自范性決定)、固定的熔點及各向異性，但不一定是無色透明的固體，如紫黑色的碘晶體及藍(lán)色的硫酸銅晶體?！敬鸢浮緿2．下列關(guān)于晶體的說法正確的是()A．將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體B．假寶石往往是玻璃仿造的，可以用劃痕的方法鑒別寶石和玻璃制品C．石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點D．藍(lán)寶石在不同方向上的硬度一定相同【解析】將飽和CuSO4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體，A錯誤；一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以根據(jù)有無刻痕來鑒別，B正確；非晶體沒有固定的熔點，C錯誤；由于晶體的各向異性導(dǎo)致藍(lán)寶石在不同方向上的硬度有一些差異，D錯誤?！敬鸢浮緽3．晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的eq\f(1,104)。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A．①③ B．②④C．①②③ D．①②③④【解析】晶體具有各向異性，常常表現(xiàn)在硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等多項物理性質(zhì)中?！敬鸢浮緿4．水的狀態(tài)除了氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時形成的，玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同。有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述正確的是()A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C．玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D．玻璃態(tài)水是一種晶體【解析】因為玻璃態(tài)水的密度與普通液態(tài)水的密度相同，所以水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積不變。因為玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，所以不是一種晶體，而是水的一種特殊狀態(tài)?！敬鸢浮緾5．我們熟悉的食鹽、金屬、刨冰、鉆石、水晶等都是晶體；而同樣透明的玻璃卻是非晶體。下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是()A．是否是具有規(guī)則幾何外形的固體B．是否是具有固定組成的物質(zhì)C．是否是具有美觀對稱的外形D．內(nèi)部構(gòu)成微粒是否在空間呈有規(guī)則的重復(fù)排列【解析】有規(guī)則幾何外形或美觀對稱的固體不一定都是晶體，如玻璃；具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也具有固定的組成。晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于微觀結(jié)構(gòu)不同?！敬鸢浮緿6．某離子化合物的晶胞如圖所示。陽離子位于晶胞的中心，陰離子位于晶胞的8個頂角上，則該離子化合物中陰、陽離子的個數(shù)比為()A．1∶8 B．1∶4C．1∶2 D．1∶1【解析】陰離子位于晶胞的8個頂角，個數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，陽離子位于晶胞的中心，個數(shù)為1?！敬鸢浮緿7．磁光存儲的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開始的。下圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為()【導(dǎo)學(xué)號：90990070】A．Mn2Bi B．MnBiC．MnBi3 D．Mn4Bi3【解析】該晶胞中Mn的個數(shù)為12×eq\f(1,6)＋6×eq\f(1,3)＋2×eq\f(1,2)＋1＝6，Bi的個數(shù)為6，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式為MnBi?！敬鸢浮緽8．早在2023年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了首例帶結(jié)晶水的晶體在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性。據(jù)報道，該晶體中含有最簡式為CoO2的層狀結(jié)構(gòu)。下列用粗線畫出的CoO2層狀結(jié)構(gòu)晶胞示意圖(小球表示Co原子、大球表示O原子)不正確的是()【解析】在此平面結(jié)構(gòu)中，截取的每一個小正方形的頂點上的原子都被四個小正方形共用，在邊上的原子都為兩個小正方形共用，A中Co∶O＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,2)))＝1∶2，在B中Co∶O＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋4×\f(1,4)))∶4＝1∶2，在C中，Co∶O＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,4)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,2)))＝1∶2，在D中Co∶O＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,4)))＝1∶1?！敬鸢浮緿9．某晶體中含有A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示，晶體中A、B、C的原子個數(shù)之比為()A．1∶3∶1 B．2∶3∶1C．8∶6∶1 D．4∶3∶1【解析】N(A)＝8×eq\f(1,8)＝1，N(B)＝6×eq\f(1,2)＝3，N(C)＝1，則晶體中A、B、C的原子個數(shù)之比為1∶3∶1?！敬鸢浮緼10．根據(jù)所學(xué)知識填空：(1)在下列物質(zhì)中，屬于晶體的是________，屬于非晶體的是________；A．玻璃 B．雪花C．橡膠 D．鐵塊E．單晶硅F．瀝青(2)晶體中的微粒與晶胞的關(guān)系為：①凡處于立方體頂角的微粒，同時為________個晶胞共有；②凡處于立方體棱上的微粒，同時為________個晶胞共有；③凡處于立方體面上的微粒，同時為________個晶胞共有；④凡處于立方體體心的微粒，同時為________個晶胞共有?！窘馕觥?1)晶體具有固定的熔點，雪花就是冰，有固定的熔點；鐵塊和單晶硅都有固定的熔點；橡膠、玻璃、瀝青(烴的混合物)沒有固定的熔點，都屬于非晶體。(2)分析晶體中的微粒與晶胞的關(guān)系，關(guān)鍵是看該微粒為幾個晶胞所圍繞，就為幾個晶胞所共有?！敬鸢浮?1)B、D、EA、C、F(2)842111．下圖所示為熱敏電阻PTC元件的主要成分的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。該晶體經(jīng)X射線分析鑒定，重復(fù)單位為正方體，邊長為pm，頂角位置為B原子所占，體心位置為C原子所占，所有棱的中點位置為A所占。據(jù)圖回答下列問題：【導(dǎo)學(xué)號：90990071】(1)若將B置于晶胞的體心，C置于晶胞的頂點，則A處于立方體的什么位置？________。(2)在該物質(zhì)的晶體中，每個B周圍與它最鄰近且距離相等的B有________個，它們在空間呈________形狀分布?！窘馕觥?1)由原圖可以看出它的化學(xué)式為BCA3，當(dāng)B位于晶胞的體心，C位于晶胞的頂角時，要求化學(xué)式不變，則A的位置有兩種可能，即在面心或棱的中點。由原圖可以看出，在每個B的周圍和它等距離且最近的A有6個(距離為棱長的一半)；如果在棱的中點，則和它等距離且最近的A有12個(距離為面對角線的一半)，故只有A處于立方體的面心時才與原圖相符。(2)由原圖可以看出，在每個B的周圍和它等距離且最近的B有6個，這6個B在空間構(gòu)成了正八面體?！敬鸢浮?1)面心(2)6正八面體12.某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示。X(eq\a\vs4\al(●))位于立方體頂角，Y()位于立方體中心。試分析：(1)晶體中每一個Y同時吸引著______個X，每個X同時吸引著______個Y，該晶體的化學(xué)式是________________。(2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有________個。(3)晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角∠XYX為__________?！窘馕觥?2)晶體中每個X周圍與它最接近的X之間的距離應(yīng)為右圖所示立方體的面對角線。位置關(guān)系分為在此X的上層、下層和同一層，每層均有4個，共有12個。(3)若將4個X連接，構(gòu)成1個正四面體，Y位于正四面體的中心(如圖)，可聯(lián)系CH4的鍵角，則∠XYX＝109°28′?！敬鸢浮?1)48XY2(或Y2X)(2)12(3)109°28′[能力提升]13．硼化鎂在39K時呈超導(dǎo)性，成為人類對超導(dǎo)認(rèn)識的里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼的相間排列，Ⅰ圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿Z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。根據(jù)圖示確定硼化鎂的化學(xué)式為()A．MgB B．MgB2C．Mg2B D．MgB6【解析】法一：由圖Ⅰ中的平面結(jié)構(gòu)可以找出最小的重復(fù)單元(如圖Ⅱ所示)，有兩種結(jié)構(gòu)，在三角形結(jié)構(gòu)中，每個鎂原子為6個小三角形共用，故Mg∶B＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×\f(1,6)))∶1＝1∶2；在六邊形結(jié)構(gòu)中，每個B原子為三個小六邊形共用，故Mg∶B＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,3)))＝1∶2，故化學(xué)式為MgB2。法二：將此平面結(jié)構(gòu)還原成立體結(jié)構(gòu)(如圖Ⅲ所示)，由此圖可知，Mg在頂角以及上下底面的中心，B原子在六棱柱內(nèi)，故Mg∶B＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12×\f(1,6)＋2×\f(1,2)))∶6＝1∶2。【答案】B14．高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價部分為0價，部分為－2價，右圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)。則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：90990072】A．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞含有14個K＋和13個Oeq\o\al(－,2)B．晶體中每個K＋周圍有8個Oeq\o\al(－,2)，每個Oeq\o\al(－,2)周圍有8個K＋C．晶體中與每個K＋距離最近的K＋有12個D．晶體中，所有原子之間都是離子鍵【解析】超氧化鉀是離子化合物，陰、陽離子分別是Oeq\o\al(－,2)和K＋，兩者之間是離子鍵，而Oeq\o\al(－,2)中O—O鍵為非極性共價鍵，D錯誤；每個晶胞中含有K＋的個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個，而Oeq\o\al(－,2)的個數(shù)＝1＋12×eq\f(1,4)＝4個，A錯誤；從晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個K＋的周圍有6個Oeq\o\al(－,2)，當(dāng)然每個Oeq\o\al(－,2)周圍也有6個K＋，晶體中與每個K＋最近的K＋有12個，因此B錯誤，C正確?！敬鸢浮緾15.納米材料的表面微粒數(shù)占總微粒數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同(如圖所示)，則這種納米顆粒的表面微粒數(shù)與總微粒數(shù)的比值為()A．7∶8 B．13∶14C．25∶26 D．26∶27【解析】表面微粒數(shù)＝8＋6＋12＝26?？偽⒘?shù)＝表面微粒數(shù)＋中心粒子數(shù)＝26＋1＝27?！敬鸢浮緿16．回答下列問題：(1)鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4＋處于立方晶胞頂角，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心，該化合物化學(xué)式為________，每個Ba2＋與________個O2－配位。(2)X、Y、Z可形成立方晶體結(jié)構(gòu)的化合物，其晶胞中X占據(jù)所有棱的中心，Y位于頂點，Z處于體心位置，則該晶體的組成為X∶Y∶Z＝________。(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如I所示。該合金的化學(xué)式為________。(4)葡萄糖與新制Cu(OH)2的堿性溶液反應(yīng)生成磚紅色Cu2O沉淀。在1個Cu2O晶胞中(結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示)，所包含的Cu原子數(shù)目為________；每個氧原子與________個銅原子配位。(5)硒化銣晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅲ所示。每個晶胞中包含________個Rb2Se單元，其中Se2－周圍與它距離最近且相等的Rb＋的離子數(shù)目為________。(6)MgH2是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅳ所示，已知該晶體的密度為ag·cm－3，則晶胞的體積為________cm3(用a、NA表示，其中NA表示阿伏加德羅常數(shù))?！窘馕觥?1)每個晶胞含有Pb4＋：8×eq\f(1,8)＝1個，Ba2＋：1個，O2－：12×eq\f(1,4)＝3個，故化學(xué)式為PbBaO3。Ba2＋處于晶胞中心，只有1個，O2－處于晶胞棱邊中心，共12個，故每個Ba2＋與12個O2－配位。(2)在晶胞中12條棱上有12個X，每個X被四個晶胞共用，平均分在每個晶胞中的X有3個。每個晶胞的8個頂角上有8個Y，每個Y被8個晶胞共用，平均分在每個晶胞中的Y只有1個，Z完全屬于其中的一個晶胞，故該晶體的組成X∶Y∶Z＝3∶1∶1。(3)每個晶胞中含有La為8×eq\f(1,8)＝1個，Ni為1＋8×eq\f(1,2)＝5個，該合金的化學(xué)式為LaNi5。(4)圖Ⅱ中每個晶胞中含有黑球代表的微粒為4個，白球代表的微粒為1＋8×eq\f(1,8)＝2個，由組成Cu2O知黑球代表Cu原子，白球代表氧原子，每個氧原子(白球)周圍有4個Cu原子(黑球)。(5)每個晶胞中含有Rb＋8個，即白球8個