2024-2025学年高中化学第3章晶体结构与性质第1节晶体的常识作业含解析新人教版选修3

PAGE7-第1节晶体的常识A级·基础巩固练一、选择题1．下列关于晶体的叙述不正确的是(D)A．晶体有自范性B．晶体内部质点的排列高度有序C．晶体的某些物理性质常会表现出各向异性D．粉末状固体肯定不是晶体解析：当晶体晶粒很小时，即为粉末状，D项不对。2．用烧热的钢针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面，熔化了的石蜡成椭圆形，是因为(A)A．云母具有各向异性，不同方向导热性能不同B．石蜡是热的不良导体，传热不匀称C．石蜡具有各向异性，不同方向导热性能不同D．云母是热的不良导体，传热不匀称解析：石蜡熔化成“椭圆形”，说明云母的导热性能存在各向异性，A项正确。3．要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可如下操作(A)A．配制比室温高10～20℃明矾饱和溶液然后浸入悬挂的明矾小晶核，静置过夜B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶C．室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜D．进行快速蒸独创矾饱和溶液至大量晶体析出解析：配制比室温温度高的明矾饱和溶液，当温度降低时，明矾的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体，而沸水时配制饱和溶液后急速冷却结晶或快速蒸独创矾饱和溶液至大量晶体析出，析出的只是明矾小晶粒，室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜，不会有晶体析出。4．下列关于晶体的说法正确的是(B)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肯定相同解析：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，可以依据有无刻痕来鉴别，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。5．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态，不存在晶体结构，且密度与一般液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是(C)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．玻璃态水能使X射线产生衍射解析：玻璃态水无固定形态，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；因密度与一般水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。6．将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)，发觉缺角的晶体变完整了。若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量改变分别是(C)A．晶体质量减小，溶液质量变大B．晶体质量变大，溶液质量减小C．晶体和溶液质量都不变D．无法确定解析：胆矾晶体具有自范性，有自发形成规则几何外形的性质，由于原溶液为饱和溶液，因此胆矾晶体与CuSO4饱和溶液间存在着溶解结晶平衡，在整个过程中晶体和溶液的质量都不发生改变。7．话筒是声电转换的换能器，在话筒中有一种材料的结构如图所示，它的主要成分是钛酸钡，依据晶体的结构示意图可知它的化学式是(D)A．BaTi8O12 B．BaTi4O6C．BaTi2O4 D．BaTiO3解析：细致视察钛酸钡晶胞的结构示意图可知：Ba在立方体的体心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，O处于立方体的12条棱的中点，故晶体中Ba、Ti、O三种原子的个数比为1∶(8×eq\f(1,8))∶(12×eq\f(1,4))＝1∶1∶3。8．对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是(C)A．该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体B．该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子C．平均每个晶胞中有14个原子D．平均每个晶胞中有4个原子解析：在该晶胞顶点和六个面的面心处都有一个原子，平均每个晶胞中含有的原子数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。二、非选择题9．下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为__＋3__。解析：R∶8×eq\f(1,8)＋1＝2G∶8×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＋2＝8Q∶8×eq\f(1,4)＋2＝4R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。10．下列物质中，常温下属于晶体的是__①②③__，没有固定熔点和几何外形的固体是__⑤⑥⑧__。①铝②氯化钾③氢氧化钠④二氧化碳⑤塑料⑥玻璃⑦硫酸⑧石蜡解析：晶体是指有规则几何外形的固体，且具有固定的熔点。铝有固定的熔点；氢氧化钠和氯化钾都是离子化合物，都有固定的熔点；二氧化碳形成的干冰是晶体，但在常温下为气体；塑料、玻璃没有固定的熔点，都属于非晶体；硫酸有固定的熔点，能形成晶体，但室温下是液体；石蜡是多种烃类的混合物，当然不是晶体。特殊留意常温下是“固体”这一限制要求。11.石墨晶体结构如图所示，每一层由很多个正六边形构成，则：(1)平均每一个正六边形占有碳原子数为__2__；(2)每一层内碳原子数目与C－C化学键数目的比是__2∶3__。解析：(1)在同一层上，每个碳原子为3个正六边形共有，平均每个正六边形占有该碳原子的1/3。一个正六边形有这样的碳原子6个，则一个正六边形共占有6×1/3＝2(个)碳原子。(2)因为一个C－C键为两个正六边形共有，所以每个正六边形占有C－C键的1/2，一个正六边形共占有C－C键6×1/2＝3(个)。因此，每一层上碳原子数与C－C键数目之比为2∶3。还可以依据每条C－C键为2个碳原子共有，每个碳原子分占C－C键的1/2，因此，碳原子数目与C－C键数目之比为1∶3×1/2＝2∶3。B级·实力提升练一、选择题1．下列说法正确的是(C)A．玻璃是由Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合成的晶体B．水玻璃在空气中不行能变浑浊C．水泥在空气和水中均可以硬化D．制光导纤维的重要原料是玻璃解析：玻璃是由Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合成的混合物，不是晶体，故A项错；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，在空气中发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，故B项错；水泥的硬化是水泥的重要性质，是困难的物理改变和化学改变过程，故C项正确；制光导纤维的重要原料是SiO2而不是玻璃，故D项错。2.石墨与熔融的钾相互作用，形成某种青铜色的物质(其中的钾原子用·表示)，原子分布如图所示，该化合物的化学式为(C)A．KC2 B．KC6C．KC8 D．KC12解析：K原子四周有6个C原子属于K原子全部，再向外的6个C原子为3个K原子共用，每个K原子占2个，所以1个K结合8个C，化学式为KC8。3．最近发觉一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为(A)A．Ti14C13 B．TiCC．Ti4C4 D．Ti4C3解析：由题意知该物质是气态团簇分子，题目中的图示应是该物质的一个完整的分子，由14个Ti原子和13个C原子构成，A项正确。4．某晶体的一部分如下图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数目之比是(B)A．3∶9∶4 B．1∶4∶2C．2∶9∶4 D．3∶8∶4解析：由图可知该晶体部分结构单元的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12个该结构单元共用，故A的数目为6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)；处于水平棱上的粒子为4个该结构单元共用，处于垂直棱上的粒子为6个该结构单元共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，由此可见，A、B、C三种粒子的数目之比为eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2。5．某新型超导材料(只含镁、镍和碳三种元素)的一个晶胞(碳原子用表示，镍原子用表示，镁原子用表示，小球大小不代表原子实际大小)如图所示。则该晶体的化学式是(D)A．Mg2CNi3 B．MgC2NiC．MgCNi2 D．MgCNi3解析：该晶体的结构单元中含镁原子个数：8×eq\f(1,8)＝1；含镍原子个数：6×eq\f(1,2)＝3；含碳原子个数：1。6．如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)(C)A．8；BaTi8O12 B．8；BaTi4O9C．6；BaTiO3 D．3；BaTi2O3解析：由图可知，晶体中钛原子位于立方体的顶点，为8个晶胞所共用，每个晶胞中与钛原子紧邻的氧原子数为3，且每个氧原子位于晶胞的棱上，为4个晶胞所共用，故晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为：3×8×eq\f(1,4)＝6；再据均摊法可计算出晶体中每个晶胞中各元素原子的数目：“Ba”为1，“Ti”为8×eq\f(1,8)＝1，“O”为12×eq\f(1,4)＝3，故此晶体材料的化学式为BaTiO3。7．硼化镁在39K时呈超导性，成为人类对超导相识的里程碑。在硼化镁晶体的志向模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼的相间排列，下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。依据图示确定硼化镁的化学式为(B)A．MgB B．MgB2C．Mg2B D．MgB6解析：法一：由题目图中的平面结构可以找出最小的重复单元(如下图1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的原子个数比为(3×eq\f(1,6))∶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的原子个数比为1∶(6×eq\f(1,3))＝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Ⅱ所示)，由此图可知，Mg在顶点以及上下底面的中心，B原子在六棱柱内，故Mg、B的原子个数比为(12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2))∶6＝1∶2。二、非选择题8．硼普遍存在于蔬菜水果中，是维持骨骼健康和钙、磷、镁正常代谢所须要的微量元素之一。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)，其中含有20个等边三角形和肯定数目的顶角，每个顶角上各有1个硼原子。请视察图形后回答：这个基本结构单元由__12__个硼原子组成，键角是__60°__，共含__30__有个B—B键。解析：由图可知，每个顶角上的硼原子被5个正三角形共有，故每个三角形占eq\f(1,5)，每个三角形共含有eq\f(1,5)×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20×eq\f(1,5)×3＝12个；B—B键为20×3×eq\f(1,2)＝30个。因为是等边三角形，故键角为60°。9．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403.1pm，顶点位置为B原子所占，体心位置为C原子所占，全部棱的中点位置为A所占。据图回答下列问题：(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？__A处于立方体的面心__。(2)在该物质的晶体中，每个B四周与它最邻近