高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一节 原子结构免费课堂检测

第一节综合拔高练

五年选考练

考点1　晶胞中微粒数目的计算

1.(2019江苏单科,21A节选,★☆☆)一个Cu2O晶胞(如图)中,Cu原子的数目为　　　　。 

2.(2017江苏单科,21A节选,★★☆)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

考点2　晶体密度及微粒间距离的计算

3.(2019课标Ⅰ,35节选,★★☆)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=　　　pm,Mg原子之间最短距离y=　　　pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　　g·cm-3(列出计算表达式)。 

4.(2019课标Ⅱ,35节选,★★☆)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为　　　　　　　　;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=

　　　　　　　　　　g·cm-3。 

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(,,),则原子2和3的坐标分别为　　　　　、　　　　　。 

5.(2018课标Ⅰ,35节选,★★☆)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为　　　　　　　　g·cm-3(列出计算式)。 

6.(2017课标Ⅰ,35节选,★★☆)(4)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分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为　　　　　nm,与K紧邻的O个数为　　　　　。 

(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于　　　　位置,O处于　　　　位置。 

三年模拟练

1.(2018福建福州三中高二上期末,★★☆)有关晶体的下列说法中不正确的是(　　)

A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体

B.在NaCl晶体中,每个晶胞平均占有4个Na+

C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子

D.铜晶体为面心立方最密堆积,铜原子的配位数(距离一个铜原子最近的其他铜原子的个数)为12

2.(★★☆)在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,下图是从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。则硼化镁的化学式为(　　)

A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.MgB6

3.(2018四川绵阳南山中学高二上期中,★★☆)氯化钠晶体的一种晶胞如图(大球是氯原子,小球是钠原子),该晶体的化学式为(　　)

A.NaCl B.Na6Cl4 

C.Na3Cl D.NaCl3

4.(2019陕西西安远东一中高三上月考,★★☆)已知某离子晶体的晶胞示意图如下,其摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为d g·cm-3。

下列说法中正确的是(　　)

A.晶胞中阴、阳离子的个数都为1

B.晶体中阴、阳离子的配位数都是4

C.该晶胞可能是NaCl的晶胞

D.该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为 cm

5.(★★☆)冰晶石(化学式为Na3AlF6)的晶胞结构如图所示(位于大立方体的顶点和面心,位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心)。已知冰晶石熔融时的电离方程式为Na3AlF63Na++Al,则大立方体的体心处所代表的微粒为(　　)

A.Na+ B.Al3+ C.F- D.Al

6.(2019广西蒙山一中高二下第一次月考,★★☆)一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A以表示,阴离子B以表示。关于该离子晶体的说法正确的是(　　)

A.阳离子的配位数为8,该物质的化学式为AB

B.阴离子的配位数为4,该物质的化学式为A2B

C.每个晶胞中含4个A

D.每个A周围有4个与它等距离且最近的A

7.(2020山东淄博第十中学高三期末,★★☆)锌与铜位于同一周期。硫化锌的晶胞结构如图所示,S2-周围等距离且最近的Zn2+个数为　　　　;若晶胞边长为d pm,则硫化锌的密度为　　　　

g·cm-3(不必化简)。 

答案全解全析

五年选考练

1.答案　4

解析　观察Cu2O晶胞结构图,依据均摊法知,1个晶胞中“”的数目为8×+1=2,“”的数目为4,结合Cu2O的化学式知,“”为Cu原子,则1个Cu2O晶胞中,Cu原子数目为4。

2.答案　Fe3CuN

解析　由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用均摊法可得晶胞中各原子个数,Cu:8×=1,Fe:6×=3,N:1,故化学式为Fe3CuN。

3.答案　a　a　

解析　由图(b)可知,x等于立方体面对角线长度的,即4x=a,则x=a;据图(a)、(b)分析可知,y等于立方体体对角线长度的,即4y=a,则y=a;据图(a)可知,该晶胞占用Cu原子数目为4×4=16,据MgCu2可知,Mg原子数目为8,一个晶胞的体积为(a×10-10)3 cm3,质量为 g,则MgCu2的密度为 g·cm-3。

4.答案　SmFeAsO1-xFx　　(,,0)　(0,0,)

解析　根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子,F和O的原子数之和为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。每个晶胞中有“两个分子”,每个晶胞质量为 g;该晶胞为长方体,其体积为a2·c×10-30 cm3,则ρ= g·cm-3。根据坐标系和原子1的坐标可知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则原子2的坐标为(,,0),原子3的坐标为(0,0,)。

5.答案　

解析　1个Li2O晶胞中有8个Li+,O2-处于顶点和面心,O2-的个数为8×+6×=4,故Li2O的密度ρ== g·cm-3。

6.答案　(4)0.315　12　(5)体心　棱心

解析　(4)K与O间的最短距离是面对角线的,即a=×0.446 nm≈0.315 nm。与K紧邻的O共有12个。

(5)以I为顶角画立方体,可以看出K处于体心位置,O处于棱心位置。

三年模拟练

1.C　在NaCl晶体中,Na+的前、后、左、右、上、下各有1个Cl-,所以形成正八面体,A正确;根据均摊原则,在NaCl晶体中,每个晶胞平均占有Na+数为4,B正确;金属晶体中本身含有自由电子,金属导电是因为在外加电场作用下自由电子发生定向移动,C错误;铜晶体是面心立方最密堆积,铜原子的配位数是12,D正确。

2.B　根据投影可知,1个B原子为3个Mg原子共用,故属于一个Mg原子的B原子为;1个Mg原子为6个B原子共用,故属于一个B原子的Mg原子为,由此可知Mg原子与B原子数目之比为∶=1∶2,故硼化镁的化学式为MgB2。

3.C　1个晶胞中平均含有3个钠原子、1个氯原子,所以该晶体的化学式为Na3Cl,故选C。

4.C　用均摊法分析,晶胞中阴、阳离子的个数都为4,A错误。阴、阳离子的配位数都是6,B错误。该晶胞符合NaCl晶胞的特征,C正确。根据该离子晶体的晶胞结构图进行计算,设晶胞边长为a cm,则有:4×M=NA·a3·d,可求出a=,则两个距离最近的阳离子的核间距离为× cm,D错误。

5.A　该晶胞中所代表的微粒个数=8×+6×=4,所代表的微粒个数=12×+8=11,根据冰晶石的化学式可知,冰晶石中Na+与Al的个数之比为3∶1,据此可判断出大立方体的体心处所代表的微粒与代表的微粒相同,为Na+。

6.C　该晶胞中阴离子B的个数为8,阳离子A的个数=8×+6×=4,则阴、阳离子个数之比为2∶1,该物质化学式为AB2,根据图示,阳离子A周围距离最近的阴离子数为8,即阳离子的配位数为8,阴离子的配位数为4,故A、B错误,C正确;根据图示,A位于晶胞的顶点和面心,每个A周围有12个与它等距离且最近的A,D错误。

7.答案　4　

解析　根据硫化锌晶胞结构可知,每个Zn2+周围有4个S2-,每个S2-周围也有4个Zn2+;该晶胞中含有Zn2+的数目为8×+6×=4,含S2-的数目为4,则硫化锌的密度为= g·cm-3。