2024-2025學年高中化學第三章晶體結構與性質1晶體的常識課時作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGEPAGE8晶體的常識一、選擇題(每小題4分，共48分)1．下列過程得到的固體物質不是晶體的是(D)A．降低KCl飽和溶液的溫度所得到的固體B．氣態(tài)碘干脆冷卻成固態(tài)碘C．熔融的KNO3冷卻后所得到的固體D．將液態(tài)的塑料冷卻后所得到的固體解析：塑料是非晶體。形成晶體的三種途徑：2．下列關于晶體與非晶體的說法正確的是(C)A．晶體肯定比非晶體的熔點高B．晶體有自范性但排列無序C．非晶體無自范性而且排列無序 D．固體SiO2肯定是晶體解析：晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，A項錯誤；晶體有自范性且排列有序，B項錯誤；非晶體無自范性而且排列無序，C項正確；SiO2的存在形態(tài)有晶態(tài)和非晶態(tài)兩類，即SiO2也可能是非晶體，D項錯誤。3．如圖所示是晶體結構中具有代表性的最小重復單元(晶胞)的排列方式，圖中、、。其對應的化學式不正確的是(B)解析：A中X、Y分別為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，粒子數(shù)目比為1∶1，故化學式為XY；B中X為1，Y為8×eq\f(1,8)＝1，粒子數(shù)目比為1∶1，故化學式為XY；C中X為1＋4×eq\f(1,8)＝eq\f(3,2)，Y為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，粒子數(shù)目比為3∶1，故化學式為X3Y；D中X為8×eq\f(1,8)＝1，Y為6×eq\f(1,2)＝3，Z為1，粒子數(shù)目比為1∶3∶1，故化學式為XY3Z。4．如右圖是某固體的微觀結構示意圖，請仔細視察兩圖，推斷下列說法正確的是(B)A．兩種物質在肯定條件下都會自動形成有規(guī)則的幾何外形的晶體B．圖Ⅰ形成的固體物理性質有各向異性C．圖Ⅱ形成的固體肯定有固定的熔、沸點D．二者的X－射線圖譜是相同的解析：視察結構圖可知，圖Ⅰ中微粒呈周期性有序排布，圖Ⅱ中微粒排列不規(guī)則，故圖Ⅰ為晶體，圖Ⅱ為非晶體。晶體有各向異性，具有固定的熔、沸點，非晶體沒有固定的熔、沸點，用X－射線檢驗晶體和非晶體，圖譜明顯不同，故應選B。5．區(qū)分晶體和非晶體最牢靠的科學方法是(C)A．視察外觀是否規(guī)則 B．測定是否有固定的熔點C．進行X－射線衍射試驗 D．驗證是否有各向異性解析：晶體與非晶體最本質的區(qū)分是組成物質的粒子在微觀空間是否排列有序，X－射線衍射試驗可以對此進行精確檢驗，C項正確。6．石墨與熔融的鉀相互作用，形成某種青銅色的物質(其中的鉀原子用·表示)，原子分布如圖所示，該化合物的化學式為(C)A．KC2 B．KC6C．KC8 D．KC12解析：K原子四周有6個C原子屬于K原子全部，再向外的6個C原子為3個K原子共用，每個K原子占2個，所以1個K結合8個C，化學式為KC8。7.某晶體的晶胞為正三棱柱形，如圖所示，該晶體的化學式可能是(C)A．A2B9C4 B．A3B9C4C．AB4C2 D．A3B8C4解析：由晶胞結構可知，一個A為12個正三棱柱所共用，即一個正三棱柱中含有A的個數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)；正三角形邊上的一個B為4個正三棱柱所共用，而豎棱上的一個B為6個正三棱柱所共用，故—個正三棱柱中含有B的個數(shù)為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2；C位于正三棱柱的體心，故一個正三棱柱中含有1個C。因此，該晶胞中A、B、C的個數(shù)之比為1∶4∶2，該晶體的化學式可能為AB4C2。8．已知CsCl晶體的密度為ρg/cm3，NA為阿伏加德羅常數(shù)，相鄰的兩個Cs＋的核間距為acm，如圖所示，則CsCl的相對分子質量可以表示為(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：依據(jù)晶胞中粒子個數(shù)的計算知，1個CsCl晶胞中含1個CsCl。有M＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。9．下列關于晶體的說法正確的是(B)A．將飽和CuSO4溶液降溫，析出的固體不是晶體B．假寶石往往是用玻璃仿造的，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．藍寶石在不同方向上的硬度肯定相同解析：A項，將飽和CuSO4溶液降溫，可析出膽礬，膽礬屬于晶體；B項，一般寶石的硬度較大，玻璃制品的硬度較小，可以用劃痕的方法鑒別二者；C項，非晶體沒有固定的熔點；D項，由于晶體的各向異性導致藍寶石在不同方向上的硬度有一些差異。10．下列不能說明石墨是晶體這一事實的是(A)A．石墨和金剛石是同素異形體B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列C．石墨的熔點為3625℃D．在石墨的X－射線衍射圖譜上有明銳的譜線解析：所含原子在三維空間里呈周期性有序排列、有固定的熔點、X－射線衍射圖譜上有分立的斑點或明銳的譜線等特征，都是晶體區(qū)分于非晶體的表現(xiàn)，故B、C、D項正確。二者是否互為同素異形體與石墨是否為晶體并無聯(lián)系。11．冰晶石(化學式為Na3AlF6)的晶體結構單元如圖所示(●位于大立方體的頂點和面心，○位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心)。已知冰晶石熔融時的電離方程式為Na3AlF6=3Na＋＋AlFeq\o\al(3－,6)，則大立方體的體心處所代表的微粒為(A)A．Na＋ B．Al3＋C．F－ D．AlFeq\o\al(3－,6)解析：該晶胞中●個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，○個數(shù)＝12×eq\f(1,4)＋8＝11，依據(jù)冰晶石的化學式可知，冰晶石中Na＋和AlFeq\o\al(3－,6)的個數(shù)之比為3∶1，據(jù)此可推斷出大立方體的體心處所代表的微粒與○相同，為Na＋。12．晶體是內(nèi)部微粒(分子、離子或原子等)在空間有規(guī)則地排列、具有整齊外形、以多面體出現(xiàn)的固體物質。在空間里無限地周期性重復的具有代表性的最小單元，稱為晶胞。一種Al—Fe合金的晶胞如圖所示。則該合金的化學式為(A)A．Fe2Al B．FeAlC．Fe3Al2 D．Fe2Al3解析：立方體有8個頂點，每個頂點被8個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,8)；面心上的每個原子被2個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,2)；棱上共12個原子，每個原子被4個晶胞所共有，每個晶胞占有其eq\f(1,4)；體心還有一個鐵原子，故鐵原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,4)＋1＝8；鋁原子都在晶胞內(nèi)部，共4個。所以鐵、鋁原子個數(shù)比為2∶1，化學式為Fe2Al。二、非選擇題(共52分)13．(10分)如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：試寫出：(1)甲晶體化學式(X為陽離子)為X2Y。(2)乙晶體中A、B、C三種微粒的個數(shù)比是1∶3∶1。(3)丙晶體中每個D四周結合E的個數(shù)是8個。解析：甲中X位于立方體中心，故在晶胞中X的個數(shù)為1，Y位于立方體頂點，在晶胞中的個數(shù)為eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)個，X∶Y＝1∶eq\f(1,2)＝2∶1，所以甲的化學式為X2Y。乙中A的個數(shù)為eq\f(1,8)×8＝1個，B的個數(shù)為eq\f(1,2)×6＝3個，C的個數(shù)為1個，由此推出A∶B∶C＝1∶3∶1。丙中D四周的E的個數(shù)與E四周D的個數(shù)相同，E四周有8個D，所以D四周有8個E。14．(10分)依據(jù)下列四種晶體的晶胞示意圖回答問題：(1)依據(jù)圖Ⅰ分析，銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)是4。(2)依據(jù)圖Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子數(shù)是4。(3)依據(jù)圖Ⅲ分析，碘晶體中碘分子的排列有2種不同的方向。(4)依據(jù)圖Ⅳ分析，晶體M的化學式可能是AB(或BA)。解析：(1)銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4。(2)干冰晶胞平均含有的CO2分子數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4。(3)依據(jù)碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶體中碘分子的排列有2種不同的方向。(4)晶體M的晶胞中，N(A)∶N(B)＝eq\f(1,8)×8∶1＝1∶1，故M的化學式可能為AB(或BA)。15．(9分)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分別代表一種化學元素。(1)請寫出元素d的基態(tài)原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(2)b的氧化物中b與氧之間的共價鍵類型是σ鍵(或極性共價鍵)，其中b原子的雜化方式是sp3雜化。(3)a的單質晶體中原子的積累方式如圖甲所示，其晶胞如圖乙所示，原子之間相互位置關系的平面圖如圖丙所示。若已知a元素原子的半徑為d，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，a元素原子的摩爾質量為M，則1個晶胞中a原子的數(shù)目為4，該晶體的密度為eq\f(\r(2)M,8d3NA)(用字母表示)。解析：(1)依據(jù)d在元素周期表中的位置可知，元素d為Cr，其d軌道半充溢時更穩(wěn)定，Cr的基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2中Si與相鄰的4個O形成正四面體結構，其中Si的雜化方式是sp3雜化。(3)1個晶胞中a原子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；該晶胞的質量m＝4×eq\f(M,NA)，該晶胞的體積V＝(4d×eq\f(\r(2),2))3＝16eq\r(2)d3，則晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\r(2)M,8d3NA)。16．(12分)釔鋇銅氧是一種新型節(jié)能高溫超導體；其晶胞結構如圖所示。探討發(fā)覺，此高溫超導體中的Cu元素有兩種價態(tài)，分別為＋2和＋3，Y元素的化合價為＋3，Ba元素的化合價為＋2。(1)該物質的化學式為YBa2Cu3O7。(2)該物質中Cu2＋與Cu3＋的個數(shù)比為2∶1。解析：本題的疑難之處一是不會計算晶胞中氧原子的個數(shù)；二是在求Cu2＋與Cu3＋的個數(shù)比時不能敏捷運用化合物中各元素的正負化合價的代數(shù)和為零這一規(guī)律。(1)由圖可知，該晶胞中N(Cu)＝8×eq\f(1,8)＋8×eq\f(1,4)＝3，N(Ba)＝2，N(Y)＝1，N(O)＝12×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,2)＝7。即該物質的化學式為YBa2Cu3O7。(2)依據(jù)題中各元素的化合價，再結合化合物中各元素的正負化合價的代數(shù)和為零可知，＋2價銅與＋3價銅的化合價之和為7，即N(Cu2＋)∶N(Cu3＋)＝2∶1。17．(11分)如圖所示的結構為高溫超導領域里的一種化合物——鈣鈦礦晶體結構，該結構是其晶體中具有代表性的最小重復單位。(1)在該物質的晶體結構中，每個鈦離子四周與它最接近且距離相等的鈦離子、鈣離子各有6個、8個。(2)該晶體結構中，氧、鈦、鈣的原子個數(shù)比是3∶1∶1，該物質的化學式可表示為CaTiO3。(3)若鈣、鈦、氧三元素的相對原子質量分別為a、b、c，晶體結構圖中正方體邊長(鈦原子之間的距離)為dnm(1nm＝10－9m)，該晶體