高中化学人教版物质结构与性质第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识 全国优质课

人教版化学高二选修3第三章第一节晶体的常识同步练习一、选择题1.下列关于晶体的说法中，不正确的是()A．凡具有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体内部粒子按一定规律周期性重复排列C．晶胞是晶体结构的基本单元D．晶体尽量采用紧密堆积方式，以使其变得比较稳定答案：A解析：解答：晶体有规则的几何外形，这是自发形成的，但有规则几何外形的固体不一定是晶体，这与形成规则几何外形的过程有关，所以A项错误。晶体之所以能自发地形成规则几何外形，是因为晶体内部粒子按一定规律周期性重复排列，晶体的基本结构单元—晶胞的无隙并置排列是晶体稳定性的需要。分析：本题考查晶体的判断和晶体结构，熟练掌握晶体的形成原因是解题的关键​。2.下列区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是()A．测定熔、沸点 B．观察外形­射线衍射 D．比较硬度答案：C解析：解答：从外形和某些物理性质可以初步鉴别晶体和非晶体，但不一定可靠。区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X­射线衍射实验。分析：本题考查晶体的判断方法，熟练掌握晶体结构与判断方法是解题的关键​。3.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个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为()A．1：8B．1：4C．1：2D．1：1答案：D解析：解答：由图可知，阳离子位于晶胞的中心，属于该晶胞的数目为1，阴离子位于晶胞的8个顶点上，属于该晶胞的数目为8×＝1，因此，阴离子与阳离子的个数比为1：1。分析：明确离子晶体是由晶胞在三维空间里通过无隙并置构成的是解题的关键​，利用均摊法进行计算。4.下图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()A．a是晶体B．a是非晶体C．b是晶体D．a、b都是非晶体答案：A解析：解答：晶体有固定的熔点，由图a分析知，中间有一段温度不变，但一直在吸收能量，这段线所对应的温度即为此晶体的熔点；b曲线温度一直在升高，没有一段温度是不变的，表示b物质没有固定的熔点，为非晶体。分析：本题考查晶体熔化过程中温度的变化规律，熟练掌握晶体的性质是解题的关键​。5.如右图所示石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为()A．2 B．3C．4 D．6答案：A解析：解答：每个碳原子被3个正六边形共用，因此每个正六边形占有这个碳原子的，所以每个正六边形占有碳原子数目为6×＝2个，故选A项。分析：本题考查均摊法计算原子的公用，即均摊法的应用，熟练掌握每个原子的公用情况是解题的关键​。6.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K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中正确的是()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．玻离态水能使X­射线产生衍射答案：C解析：解答：玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，不能使X－射线产生衍射；因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。分析：本题考查晶体的性质及其判断，熟练掌握根据晶体的性质推断是否属于晶体的方法是解题的关键​。7.某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A．3：9：4 B．1：4：2C．2：9：4 D．3：8：4答案：B解析：解答：采用均摊法，处于顶点上的A粒子被12个这种结构共有；处于竖直棱上的B粒子被6个这种结构共有，处于上下平面的棱上的B粒子被4个这种结构共有；C粒子位于体心，属于这个结构单元。因此A、B、C三种粒子数之比为:1＝1：4：2。分析：本题考查利用均摊法计算晶胞的分子组成，熟练掌握晶胞中原子的位置与对晶胞的贡献是解题的关键​。8.如图所示，一块密度、厚度均匀的矩形被测样品，长AB为宽CD的两倍，若多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，这块样品一定是()A．金属 B．半导体C．非晶体 D．晶体答案：C解析：解答：多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，说明此样品，不具有各向异性的性质，即不是晶体。已知条件中没有提到半导体单向导电的性质，不能判断是不是半导体，无论金属还是非金属都是有电阻的。分析：本题考查晶体的各向异性的性质的应用，熟练掌握警惕的性质是解题的关键​。9.氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气做能源，必须安全有效地储存氢气。据研究镧(La)镍(Ni)合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如下图所示。则这种合金的化学式为()A．LaNi6 B．LaNi3C．LaNi4 D．LaNi5答案：D解析：解答：分析La原子：12个位于顶点、2个位于面的中心，一个La原子被上面三个晶胞和下面三个晶胞共用。一个最小单元实际占有La原子：12×＋2×＝3。分析Ni原子：18个位于面上、6个位于该最小单元内，该最小单元实际占有Ni原子：18×＋6＝15。所以La、Ni原子个数比为1：5。分析：本题考查利用晶胞计算化学式的组成，题目难度中等，能够正确分析劲爆的结构是解题的关键​。10.下列不属于晶体的特点的是()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答案：D解析：解答：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。分析：本题考查晶胞的性质，熟练掌握利用晶胞的性质判断晶体与非晶体是解题的关键​。11.下列叙述正确的是()A．固体SiO2一定是晶体B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列D．晶体的基本结构单元(晶胞)全部是平行六面体答案：C解析：解答：从晶体与非晶体的性质差异上来判断。固体SiO2分为晶体和非晶体两类，故A项错误；非晶体如玻璃同样有固定的组成，故B项错误；晶体的特殊性质是其内部微粒按一定规律周期性排列的结果，故C项正确；晶胞不一定都是平行六面体，如有的晶胞呈六棱柱形，故D项错误。分析：解决本题可以从晶体与非晶体的性质差异上来判断。12.据晶体中的晶胞结构，判断下列晶体的化学式中不正确的是()答案：A解析：解答：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，处于面上的粒子有1/2属于该晶胞，处于棱上的粒子有1/4属于该晶胞，处于各顶角上的粒子只有1/8属于该晶胞。据此可以算出上述晶体的化学式分别是AB、C2D、EF、XY3Z。分析：确定晶体的化学式，其实就是确定晶胞中各粒子的个数比。13.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：解答：A选项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体。B选项，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。C选项，非晶体没有固定的熔点。D选项，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。分析：本题考查晶体的判断方法，熟练掌握晶体的性质是解题的关键​。14.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，则该化合物的化学式为()A．BaPbO3 B．BaPb2O3C．BaPbO D．BaPbO4答案：A解析：解答：1个晶胞中有1个Ba2＋，Pb4＋的个数为8×＝1，O2－的个数为12×＝3，故化学式为BaPbO3。分析：本题考查物质的化学式的计算，熟练掌握均摊法是解题的关键​。15.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示(碳原子：●，镍原子：○，镁原子：●)，则该晶体的化学式是()A．Mg2CNi3 B．MgC2NiC．MgCNi2 D．MgCNi3答案：D解析：解答：碳原子位于体心只有一个，Mg原子位于顶角，其个数为8×＝1，Ni原子位于面心，其个数为6×＝3，该晶体的化学式是MgCNi3。分析：本题考查晶胞的计算，具有一定的空间想象能力是解题的关键​。16.下列有关晶胞的叙述，正确的是()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属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成答案：D解析：解答：由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞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，不专属于某个晶胞，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。分析：本题考查晶胞的定义和晶体的组成，题目难度不大，熟练掌握晶胞是解题的关键​。17.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(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为()A．7∶8B．13∶14C．25∶25D．26∶27答案：D解析：解答：“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。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。分析：本题很容易把“氯化钠纳米颗粒”当作“晶胞”来进行计算：Cl－个数＝8×＋6×＝4，Na＋个数＝12×＋1＝4，从而错误的得出表面粒子数∶总粒子数＝(8－1)∶8＝7∶8而错选A。因此，处理该类题目即确定微观粒子数时应注意“纳米颗粒”与“晶胞”的不同。18.纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如下图所示(六个硼原子位于棱柱内)，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分比为()A．22%B．70%C．%D．%答案：B解析：解答：该纳米颗粒表面共有镁原子14个、内部有硼原子6个，原子总数为20，所以镁原子即表面粒子数占原子总数的百分比为×100%＝70%，故B选项正确。分析：这是一个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他颗粒共用，因此所有的镁原子和硼原子都完全属于这个颗粒。19.下列物质中属于晶体的是()A．海盐B．玻璃C．陶瓷D．胆矾答案：D解析：解答：海盐是混合物；玻璃属玻璃态物质，介于晶体和非晶体之间；陶瓷属于非晶体；胆矾是硫酸铜的晶体，化学式为CuSO4·5H2O。分析：本题考查晶体的判断方法，熟练掌握晶体的定义和性质是解题的关键​。20.晶体与非晶体在微观结构上存在着本质区别，这就决定了晶体在宏观上也存在着一些不同于非晶体的独特性质，下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是()A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性答案：B解析：解答：结构决定性质，晶体的宏观性质必定取决于其微观的结构，正是由于晶体内部微观粒子按一定规律做周期性重复排列，才出现了晶体的一系列外部特征——自范性、各向异性、对称性等。晶体的各向异性和对称性都反映了晶体的基本构成微粒在排列时是按一定方向性和一定距离的间隔性进行的，所以两者不是矛盾的。分析：本题考查晶体与非晶体的性质以及晶体的结构，题目难度不大。二、非选择题21.已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)。其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子，则这个基本结构单元由________个硼原子构成，共含有________个B—B键。答案：1230解析：解答：观察图示可知每个顶点被5个等边三角形所共有，则每个顶点的硼原子的属于一个等边三角形，可知一个等边三角形实际占有的顶点数为3×＝个，所以二十个等边三角形总共占有的顶点数为20×＝12个。基本结构单元中的B—B键的键数即为二十面体的棱边数，计算方法有以下2种，方法一：每个硼原子核外有5个电子，12个硼原子所含电子数为5×12＝60个，每2个电子形成共用电子对，共用电子对数目即为B—B键数目，则B—B键数目为60×＝30个。方法二：二十面体有20个等边三角形，而等边三角形的每条边均被2个三角形所共用，所以二十面体棱边数为20×3×＝30个。分析：本题考查晶胞结构中的计算、共价键数木的计算等，具有良好的空间能力是解题的关键​。、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，B、C、D同周期，A、D同主族，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。根据以上信息，回答下列问题。(1)A和D的氢化物中，沸点较低的是________(选填“A”或“D”)；A和B的离子中，半径较小的是________(填离子符号)。答案：(1)DNa＋(2)元素C在元素周期表中的位置是________。答案：第三周期、ⅢA族(3)A和E可组成离子化合物，其晶胞结构如上图所示，阳离子(用“•”表示)位于该正方体的顶点和面心，阴离子(用“o”表示)均位于小正方体中心。该化合物的电子式是________。答案：[：eq\o(F,\s\up6(··),\s\do4(··))：]－Ca2＋[：eq\o(F,\s\up6(··),\s\do4(··))：]－解析：解答：本题的突破点主要是“B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水”，结合其他题给条件，可知C是Al元素。根据题干所给条件，不能确定A、D所在的族，必须结合图确定，由于E与其他元素既不在同周期，也不在同主族，还是前20号元素中原子序数最大的，因此只能是Ca。根据上图晶胞中阳离子与阴离子个数比为12，可知A必为F，D为Cl，B、C、D位于同周期，则B为Na(Mg(OH)2不与Al(OH)3反应)，A、E形成的化合物为CaF2，A、D的氢化物为HF、HCl，因HF分子间含有氢键，其沸点较高，F－与Na＋具有相同的核外电子层排布，核电荷数越小，离子半径反而越大，故Na＋半径较小。分析：解决本题需要根据题目的突破点判断出各种元素是解题的关键​。23.如图所示，在石墨晶体中，每一层由无数个正六边形构成，试回答下列问题：(1)每个正六边形实际上占有的碳原子数为________个。答案：2(2)石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学健之比是________。答案：2∶3(3)ng碳原子可构成____________个正六边形。答案：(NA·n)/24解析：解答：(1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6×＝2(个)。(2)分析每个正六边形：①所占的碳原子数为6×＝2；②所占的C—C键数为6×＝3，故答案为2∶3。(3)ng碳的原子数为NA，故答案为。分析：熟练掌握石墨的结构是解题的关键​。24.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－形成晶体的晶胞结构如图所示。(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为________。答案：3∶1(2)该晶体中Xn＋离子中n＝________。答案：1(3)X元素的原子序数是_____