人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识当堂检测题

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识当堂检测题，共10页。试卷主要包含了下列有关晶胞的叙述正确的等内容，欢迎下载使用。

(一)基础巩固
1.(2022·重庆巴蜀中学高二检测)下列有关晶胞的叙述正确的 ( )
A.晶胞是晶体结构中的基本单元
B.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞
C.所有晶体都是由平行六面体形晶胞无隙并置而成
D.不同晶体中的晶胞的大小和形状均相同
解析：由于晶胞要无隙并置排列,必然出现相邻晶胞共用粒子的情况,B项错误;并不是所有晶体都是由平行六面体形晶胞无隙并置而成,C项错误;不同晶体中的晶胞形状可能相同,但晶胞的大小不相同,D项错误。
答案：A
2.某物质的晶体中含X、Y、Z三种元素,其排列方式如图所示,晶胞中X、Y、Z的原子个数比为 ( )
A.1∶3∶1 B.2∶3∶1
C.1∶2∶1 D.1∶3∶3
解析：该晶体结构单元中含X的个数为8×18=1,含Y的个数为4×12=2,含Z的个数为1,因此N(X)∶N(Y)∶N(Z)=1∶2∶1,故C项正确。
答案：C
3.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示,它的化学式是 ( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O5
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
解析：观察钛酸钡晶体结构示意图可知,Ba在立方体的中心,完全属于该晶胞;Ti处于立方体的8个顶角,每个Ti有18属于该晶胞;O处于立方体的12条棱的中点,每个O有14属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)=1∶8×18∶12×14=1∶1∶3。
答案：D
4.已知CsCl晶体的密度为 d g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,相邻两个Cs+的核间距为a cm,如图所示,则CsCl的摩尔质量可以表示为 ( )
A.NA·a3·d g·ml-1
B.NA·a3·d6 g·ml-1
C.NA·a3·d4 g·ml-1
D.NA·a3·d8 g·ml-1
解析：根据晶胞中粒子个数的计算知,1个CsCl晶胞中含1个Cs+和1个Cl-,M=d·V·NA ml-1=d·a3·NA g·ml-1。
答案：A
5.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合(如图)。据图分析,石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为
( )
A.2∶3 B.2∶1
C.1∶3 D.3∶2
解析：每个碳原子被3个六边形共用,每个共价键被2个六边形共用,则石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为6×13∶6×12=2∶3。
答案：A
6.某晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示,A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶角和面心,则该晶体的化学式为 ( )
A.B2A B.BA2
C.B7A4 D.B4A7
解析：根据题图知,1个晶胞中含有A的粒子数为8,含有B的粒子数为8×18+6×12=4,故化学式为BA2。
答案：B
7.(2023·浙江杭州期中)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料,其结构如图所示,若晶胞参数为a nm,下列说法正确的是 ( )
A.砷化硼的化学式为B14As4
B.与顶点硼原子距离最近且等距的硼原子有6个
C.硼、砷原子之间的最短距离为3a2 nm
D.设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体密度为344×1021a3NAg·cm-3
解析：由“均摊法”可知,晶胞中硼原子数目为8×18+6×12=4,晶胞中砷原子数目为4,则砷化硼的化学式为BAs,故A项错误;晶胞中与顶点硼原子距离最近且等距的硼原子位于面心,共有12个,故B项错误;硼、砷原子之间的最短距离是体对角线的14,为34a nm,故C项错误;该晶体密度ρ=mV=4MNAV=4×86NA(a×10-7)3g·cm-3=344×1021a3NAg·cm-3,故D项正确。
答案：D
8.(2022·广东东莞)某晶体的晶胞结构如图所示,请回答下列问题。
(1)晶体中每个Y粒子同时吸引着 个X粒子,每个X粒子同时吸引着 个Y粒子,该晶体的化学式为 。
(2)晶体中每个X粒子周围与它最近且距离相等的X粒子共有 个。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·ml-1,晶体密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA ml-1,则晶体中两个最近的X粒子间的距离为 cm。
解析：(1)由题图可得,晶体中每个Y粒子同时吸引着4个X粒子;在题图所示晶胞中,以面心处的X粒子为研究对象,每个X粒子同时吸引着4个Y粒子,而每个X粒子被2个晶胞所共用,则在晶体中每个X粒子同时吸引着4×2=8个Y粒子;一个晶胞中含有X粒子的数目为8×18+6×12=4,含有Y粒子的数目为8,X、Y粒子数目之比为1∶2,故该晶体的化学式为XY2或Y2X。
(2)由晶胞结构可知,以顶点的X粒子为研究对象,一个晶胞内与之距离最近且相等的X粒子位于面心处,有3个,而每个顶点X粒子被8个晶胞所共用,每个面心X粒子被2个晶胞所共用,则晶体中与X粒子距离最近且相等的X粒子的数目为8×3×12=12。
(3)设该晶胞的边长为a cm,则可得a3cm3×ρ g·cm-3×NA ml-1=4×M g·ml-1,解得a=34MρNA,晶胞的边长为晶体中两个最近的X粒子间距离的2倍,则晶体中两个最近的X粒子间的距离为 22×34MρNA cm。
答案：(1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12
(3) 22×34MρNA
(二)拓展提高
9.科学家发现钇钡铜氧化合物在90 K时具有超导性,若该化合物的结构如图所示,则该化合物的化学式可能是 ( )
A.YBa2Cu3O8 B.YBa2Cu2O5
C.YBa2Cu3O5 D.YBaCu4O4
解析：由题图所示晶胞可知,一个晶胞中有1个Y,2个Ba;晶胞最上方、最下方分别有4个Cu,它们分别被8个晶胞所共用,晶体中间立方体的8个顶角各有一个Cu,它们分别被4个晶胞共用,因此该晶胞中的Cu的数目为 8×14+8×18=3;晶胞棱上共有6个O,分别被4个晶胞共用,晶胞面上共有7个O,它们分别被2个晶胞共用,因此该晶胞中的O的个数为6×14+7×12=5。所以晶体中Y、Ba、Cu、O原子个数比为1∶2∶3∶5,化学式为YBa2Cu3O5。
答案：C
10.(2023·重庆模拟)硅化镁是一种应用前景广泛的半导体材料。硅化镁晶体属于面心立方晶体,其晶胞结构如图所示,每个镁原子位于硅原子组成的四面体中心,晶胞边长为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,下列有关说法正确的是 ( )
A.硅化镁的化学式为MgSi2
B.每个硅原子周围有4个镁原子
C.两个最近的硅原子之间的距离为32a pm
D.设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为3.04a3NA×1032 g·cm-3
解析：由晶胞图可知,硅原子位于顶点和面心,个数为 8×18+6×12=4,8个镁原子位于立方体内,故硅化镁的化学式为Mg2Si,A项错误;由晶胞图可知,距面心的硅原子最近的镁原子有4个,面心的硅原子为2个晶胞共有,每个硅原子周围有8个镁原子,B项错误;两个最近的硅原子之间的距离为面对角线的一半,即2a2 pm,C项错误;晶胞质量为
4×28+8×24NAg,晶胞体积为a3×10-30 cm3,晶胞密度ρ=mV=4×28+8×24NAa3×10-30g·cm-3=3.04a3NA×1032 g·cm-3。故选D项。
答案：D
(三)挑战创新
11.如图所示为某些晶体的结构示意图:

A B

C D
(1)以M代表阳离子,以N代表阴离子,写出各晶体的组成表达式。
A: B:
C: D:
(2)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的晶体结构。
①FeS2晶体中具有的化学键类型是 。
②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm,且用NA代表阿伏加德罗常数的值,则FeS2晶体的密度是 g·cm-3。
解析：(1)对于A晶体,阴离子位于立方体4个顶角,因此阴离子在该立方体内只有4×18=12个,同理阳离子也只有12个,组成上为12∶12=1∶1,表达式为MN;对于B晶体,阴离子在立方体内有4×12+2=4个,阳离子在立方体内有8×18+1=2个,组成为MN2;对于C晶体,阴离子在立方体内有1个,阳离子在立方体内有4×18=12个,组成为MN2;对于D晶体,阴离子在立方体内有1个,阳离子在立方体内有 8×18=1个,组成为MN。
(2)FeS2晶体中的化学键为离子键和硫硫之间的非极性共价键。密度ρ=mV,由立方体内阴、阳离子个数和摩尔质量可求出m,而由立方体的边长即阴、阳离子间的距离可求出立方体体积,故
ρ=12×120NA·a3 g·cm-3=60NA·a3 g·cm-3。
答案：(1)MN MN2 MN2 MN
(2)①离子键、非极性共价键 ②60NA·a3