鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质第1节 认识晶体课后作业题

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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法错误的是
A．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈周期性有序排列的宏观表象
B．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列是否具有特定的方向性
C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些物理性质，表现出类似晶体的各向异性，说明它属于晶态
D．铍的最高价氧化物的水化物可能具有两性
【答案】C
【解析】A．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈周期性有序排列的宏观表象，A正确；
B．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列是否具有特定的方向性 ，B正确；
C．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些物理性质，表现出类似晶体的各向异性，但它不属于晶态，C错误；
D．铍位于金属与非金属的分界处，所以其最高价氧化物的水化物可能具有两性，D正确；
故选C。
2．下列说法正确的是
A．水晶和玛瑙都是晶体，都有固定的熔点
B．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
C．区分晶体和非晶体的方法是看是否有规则的几何外形
D．晶胞是晶体结构的基本单元
【答案】D
【解析】A．玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶则是缓慢冷却形成的，玛瑙是非晶体，水晶是晶体，玛瑙没有固定的熔点，A错误；
B．由于质点的有序排列，故晶体具有各向异性的性质，蓝宝石属于晶体，在不同方向上硬度有一些差异，B错误；
C．具有规则几何外形的固体不一定是晶体，区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X射线衍射实验，C错误；
D．晶体由晶胞构成，晶胞是晶体结构的基本单元，是晶体结构中最小的重复单元，D正确；
故选D。
3．下列叙述中，正确的是
A．具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形
C．具有各向异性的固体一定是晶体
D．依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体
【答案】C
【解析】A．晶体具有以下特点:有整齐规则的几何外形，有固定的熔点，有各向异性的特点，只有同时具备这三个条件的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形，A错误；
B．晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，B错误；
C．晶体有自范性，所以具有各向异性的固体一定是晶体，C正确；
D．依据构成粒子与微粒间的作用可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体，D错误；
故选C。
4．固体分为晶体和非晶体。下列关于晶体的叙述正确的是
A．块状固体一定是晶体，粉末状固体一定是非晶体
B．熔融态的冷却过快会生成水晶，反之则生成玛瑙
C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰
D．破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性
【答案】D
【解析】A．许多固体粉末能用光学显微镜看到规则的几何外形，所以固体粉末也可能是晶体，故A选项错误；
B．熔融态的冷却过快会得到看不到晶体外形的玛瑙，缓慢冷却则形成水晶晶体，故B选项错误；
C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰或分立的斑点，故C选项错误；
D．晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质，这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。因此破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性，故D选项正确。
故选D选项。
5．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞是立方体(图1)，当部分K+被Eu2+取代后可获得高性能激光材料(图2)。下列说法错误的是

A．图1中K+的配位数为12
B．图1表示的晶体的密度为
C．图1晶胞若以Mg2+作晶胞的顶点，则F-位于晶胞的棱心
D．图2表示的化学式为KEuMg2F6
【答案】D
【解析】A．图1中K+周围的F-个数是K+的配位数，故K+的配位数为12，A正确；
B．图1晶胞中含有1个K+、3个F-和1个Mg2+，原子的总质量为，晶胞的体积为，因此晶体的密度为，B正确；
C．图1晶胞若以Mg2+作晶胞的顶点，则F-位于晶胞的棱心，C正确；
D．图2中根据电荷守恒分析，在垂直的棱心处的4个K+只能被2个Eu2+取代，有两个空位，因此图2所表示物质的化学式为K2EuMg4F12，D错误；
故选D。
6．氧化铈(CeO2)是一种重要的光催化材料，光催化过程中立方晶胞的组成变化如下图所示。假设CeO2晶胞边长为apm，下列说法不正确的是
A．基态O原子的价层电子排布式为
B．CeO2晶体结构中与相邻且最近的有12个
C．CeO2晶胞中与最近的核间距为
D．每个CeO1-2x晶胞中个数为1-2x
【答案】D
【解析】A．O原子核外有8个电子，分别位于1s、2s、2p轨道，1s、2s、2p轨道电子数分别是2、2、4，价层电子排布式为，故A正确；
B．由图可知，以任一顶点为例，距离其最近的位于该顶点所在的三个面的面心，一个顶点被8个晶胞共用，则距离最近的的个数为，故B正确；
C．CeO2晶胞中与最近的核间距为晶胞对角线长度的四分之一，即，故C正确；
D．假设CeO1-2x晶胞中和的个数分别为m和n，则m+n=1，由化合价代数和为0可得4m+3n=4-2x，解得m=1-2x，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的和个数为，所以每个晶胞中的个数为4-8x，故D错误；
答案选D。
7．钙钛矿具有独特的晶体结构，广泛应用于传感器、固体电阻器等诸多领域。图1、2均为钙钛矿型化合物，其中图1中另两种离子为、，图2中另两种离子为和。
下列说法错误的是
A．钛酸钙的化学式为B．图2中，Y为
C．中含有配位键D．晶胞中与每个紧邻的有12个
【答案】B
【解析】A．根据均摊原则，晶胞中Ca2+数为 、A离子数为、B离子数为1，根据化合价代数和等于0，A是O2-、B是Ti4+，钛酸钙的化学式为，故A正确；
B．根据均摊原则，图2中，数为、X离子数为1、Y离子数，根据化合价代数和等于0，Y为、X为，故B错误；
C．N原子能形成3个共价键，中有1个N-H键为配位键，故C正确；
D．根据图示，图1中与每个紧邻的有12个，故D正确；
选B。
8．纳米为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米的说法正确的是
A．对光有各向异性B．熔点与晶体相同
C．与晶体互为同分异构体D．可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体
【答案】D
【解析】A．纳米为无定形，不是晶体，没有对光的各向异性，故A错误；
B．纳米不是晶体，是共价晶体，因此熔点不相同，故B错误；
C．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，只是化学式，晶体中没有分子，故C错误；
D．纳米不是晶体，是共价晶体，可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体，故D正确；
故选D。
9．硅、二氧化硅是现代信息技术的基础材料，α－SiO2和晶体硅晶胞结构如图所示，下列叙述正确的是

A．基态Si原子的原子核外的电子有14种空间运动状态
B．α－SiO2中Si－O的键长比晶体硅中Si－Si的长
C．1mlα－SiO2中和1ml晶体硅中均含有2ml共价键
D．α－SiO2晶胞中A为O原子，每个晶胞拥有6个O原子
【答案】D
【解析】A．基态Si原子的原子核外的电子排布式为1s22s22p63s23p2，电子占据8个原子轨道，有8种空间运动状态，故A错误；
B．O的原子半径小于Si，所以α－SiO2中Si－O的键长比晶体硅中Si－Si的短，故B错误；
C．1mlα－SiO2中含有4ml共价键，1ml晶体硅中均含有2ml共价键，故C错误；
D．Si形成4个共价键、O原子形成2个共价键，α－SiO2晶胞中A为O原子；根据均摊原则，每个晶胞中有Si原子数 ，所以拥有6个O原子，故D正确；
选D。
10．部分晶体的晶胞结构如下图。下列说法正确的是

A．晶胞中，填充在形成的正八面体空隙中
B．铜金合金晶胞中，1个Cu原子形成4个金属键
C．金刚石晶胞中，C原子间只形成非极性共价键
D．碘晶胞中，分子取向均相同
【答案】C
【解析】A．晶胞中，填充在相邻4个形成的四面体空隙中，选项A错误；
B．金属键是没有个数的，选项B错误；
C．金刚石为共价晶体，晶胞中，C原子间只形成非极性共价键，选项C正确；
D．碘晶胞中，分子的排列有2种不同取向，选项D错误；
答案选C。
11．能形成多种组成固定的合金，其中一种晶体的晶胞结构(立方体)如图所示，下列说法正确的是

A．该晶体的化学组成可表示为
B．与1个原子距离最近的原子是8个
C．填充了与之距离最近的原子构成的正四面体空隙
D．根据图中信息，铜原子a的分数坐标为(1，0.5，0.5)
【答案】D
【解析】A．该晶胞中Cu原子个数，Au原子个数，Cu、Au原子个数之比为3:1，所以其化学式为Cu3Au，A错误；
B．与1个Cu原子距离最近的Au原子位于Cu原子所在面中4个顶点上，所以与1个Cu原子距离最近的Au原子是4个，B错误；
C．根据图知，晶胞中Au原子和距离最近的Cu原子为顶点和面心的位置关系，则Au原子没有填充在由与之距离最近的Cu原子构成的正四面体空隙，C错误；
D．根据图知，晶胞的边长为1，Cu原子a位于晶胞右侧面心，所以分数坐标为(1,0.5,0.5)，D正确；
故选D。
12．下列关于晶体的说法正确的是
A．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性
B．石英玻璃和水晶都是晶体
C．晶胞是晶体中最小的平行六面体
D．液晶不是晶体，却可以表现出类似晶体的各相异性
【答案】D
【解析】A．圆形容器中结出的冰虽然呈圆形，但不是自发形成的，并未体现晶体的自范性，A不正确；
B．石英玻璃是混合物，不属于晶体，B不正确；
C．甲烷的晶胞是正四面体，最小晶胞可以堆叠成为平行六面体，但平行六面体不是甲烷晶体的最小单元，C不正确；
D．液晶是兼有晶体和液体部分性质的中间体，是由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体，所以可表现出类似晶体的各相异性，D正确；
故选D。
13．六方氮化硼结构与石墨相似，熔点低于石墨，不导电。局部结构如图所示，下列说法错误的是

A．石墨中的C-C键长比中的B-N短
B．B、N原子都采用杂化
C．不导电的原因是氮的电负性较大，电子被定域在N原子周围
D．、含有1.5xml共价键
【答案】D
【解析】A．六方氮化硼结构与石墨相似，熔点低于石墨，说明其中的B-N的键能小于C-C键，则石墨中的C-C键长比中的B-N短，故A正确；
B．六方相氮化硼每一层为平面结构，硼原子采用sp2杂化，氮原子也采用sp2杂化，故B正确；
C．晶体能导电的原因是因为有自由移动的电子，不导电的原因是氮的电负性较大，电子被定域在N原子周围，不能自由移动，故C正确；
D．由六方氮化硼结构可知，每个B原子和N原子形成3个共价键，则、含有3xml共价键，故D错误；
故选D。
14．砷化镓晶胞结构如图甲所示，晶胞参数为apm，将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示。下列说法错误的是

A．甲中Ga和As的最近距离是
B．甲中A原子的分数坐标为()
C．乙中与Mn最近且等距离的As的个数为4
D．乙中Ga原子与As原子的个数比为7：8
【答案】D
【解析】A．甲中Ga和As的最近距离是体对角线的四分之一即，故A正确；
B．将甲分成八个小的立方体，则甲中A原子在右后下方的立方体的体心位置，其分数坐标为()，故B正确；
C．以左侧面面心的Mn分析，乙中与Mn最近且等距离的As的个数为4，故C正确；
D．乙中Ga原子与As原子的个数比为=27：32，故D错误。
综上所述，答案为D。
二、填空题
15．现有甲．乙．丙．丁四种晶胞(如下图所示)，可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为 ；乙晶体的化学式为 ；丙晶体的化学式为 ；丁晶体的化学式为 。
【答案】 1：1 C2D EF XY2Z
【解析】甲晶胞中含A离子1个，B离子个，离子数目比为1:1；乙晶胞中含C粒子1个，D粒子个，C、D粒子数目比为，所以乙晶体化学式为C2D；丙晶胞中含E粒子、F离子均为个，E、F粒子数目比为，所以丙晶体化学式为EF；丁晶胞中含X粒子1个，Y粒子个，Z离子个，X、Y、Z粒子数目比为1:3:1，所以丁晶体化学式为XY3Z；
16．元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子。元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍。
（1）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为 。
②该化合物的化学式为 。
（2）在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是 。
（3）Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是 。
（4）Y 与Z 可形成
①的空间构型为 (用文字描述)。
②写出一种与互为等电子体的分子的化学式： 。
（5）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1ml该配合物中含有σ键的数目为 。
【答案】 4 ZnS sp3 水分子与乙醇分子之间形成氢键 正四面体 CCl4或SiCl4等 16 ml 或16×6. 02×1023个或16NA个
【分析】本题主要考查原子结构与性质知识，意在考查考生的空间想象能力及对物质结构和性质的理解能力。X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，X为Zn；Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y为S；根据Z的信息可知Z为O。
【解析】(1)①由晶胞结构可知，X分别位于晶胞的顶点和面心，根据晶胞中原子的“分摊法”可计算一个晶胞中的X原子数为：8×1/8＋6×1/2＝4。②Y原子全部在晶胞中，故一个晶胞中含有4个Y原子。故该化合物的化学式为ZnS。
(2)H2S分子中S原子有两对成键电子和两对孤对电子，所以H2S分子中S原子的轨道杂化类型为sp3杂化。
(3)H2O与乙醇可以形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而H2S与乙醇不能形成分子间氢键，故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。
(4)①SO42-的中心原子S周围有4对成键电子，形成以S为体心，O为顶点的正四面体结构；②SO42-中S、O最外层均为6个电子，故SO42-中原子最外层共有32个电子；CCl4、SiCl4中原子的最外层电子总数均为4＋7×4＝32，故SO42-、CCl4、SiCl4为等电子体。
(5)[Zn(NH3)4]Cl2中[Zn(NH3)4]2＋与Cl－形成离子键，而[Zn(NH3)4]2＋中含有4个Zn—N键(配位键)和12个N—H键，共16个共价单键，故1 ml该配合物中含有16 ml σ键。
17．在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9Al4、Cu5Zn8、PtNi20等。
（1）某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于 （填“晶体”或“非晶体”）。区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 实验。
（2）实验证明，PtCl2（NH3）2的结构有两种：A呈棕黄色，有抗癌活性，在水中的溶解度为0.258g；B呈淡黄色，无抗癌活性，在水中的溶解度为0.037g。试推测PtCl2（NH3）2的空间构型是 （填“四面体形”或“平面四边形”）；请画出A的结构图示 。
（3）据报道只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性，该晶体的晶胞结构如图所示，写出该晶体的化学式 。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有 个。
（4）金属铂立方晶体的二维投影图如图所示。若金属铂的密度为dg•cm-3，设阿伏加 德罗常数的值为NA，则晶胞参数a= pm（列出计算式即可）。
【答案】 晶体 X-射线衍射 略 MgCNi3 12 ×1010
【解析】(1)某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于晶体，可通过X-射线衍射方法鉴别；
(2)Pt(NH3)2Cl2可以形成两种固体，说明Pt(NH3)2Cl2分子是平面四边形结构，若为四面体结构则只有一种固体形式，不存在同分异构体，共有两种同分异构体，其中A在水中的溶解度大于B，则A为极性分子，结构图为；
(3)碳原子位于晶胞体心，只有1个C原子，镁位于顶点，晶胞中Mg原子数目为8×=1，镍位于面心，每个镍原子被两个晶胞共用，故每个晶胞中镍原子个数为6×=3，故晶体化学式为MgCNi3；Mg原子处于顶点，与之最近的Ni原子处于面心，每个顶点为12面共用，所以晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有12个；
(4)根据金属Pt的晶胞的二维投影，晶胞为立方晶胞，为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有Pt的个数为8×+6×=4，晶胞的物质的量为ml，质量为g，一个晶胞的体积为V=a3cm3，所以晶胞的密度d=g/ cm3，a=cm=×1010pm。
18．ZnS有两种堆积方式，图1是立方ZnS的晶胞结构。
(1)晶体中与距离相等且最近的有 个。
(2)若图1中a位置S原子的坐标为，b位置的坐标为，则c位置的坐标为 。
(3)晶胞参数为a pm，则晶胞中距离最近的：与之间的距离是 pm。
(4)物质M由、、三种离子组成(m、n均为正整数)，低温时呈有序结构如图2所示，M可掺杂在有机玻璃中制得复合材料，在热致色方面具有广阔的应用前景。该物质的化学式为 ， 。若物质M晶胞为立方结构，M的相对分子质量为R，阿伏加德罗常数的值为，晶体的密度为ρ g⋅cm，则晶胞参数是 pm(列出计算式)。
【答案】(1)12
(2)
(3)
(4) 3
【解析】（1）硫离子位于晶胞的顶点和面心，以上面面心的硫离子为例，与硫离子距离相等且最近的硫离子为顶点和面心，上面还有一个晶胞中有相应的硫离子，共12个。
（2）a位置S原子的坐标为，b位置的坐标为，说明该晶胞的坐标轴如图 ，则c位置的坐标为。
（3）距离最近的硫离子和锌离子如b和下顶点，二者之间的距离为体对角线的四分之一，即pm。
（4）晶胞中A的个数为2，B为1，C的个数为：，则该物质的化学式为。晶胞中A点连接4个C，每个C链接3个或2个A或者B，所以A的化合价为+，B也同样计算，其化合价也为，故m+n=，一个晶胞含有一个分子，故一个晶胞的质量为g，则晶胞的体积为cm3，晶胞的参数为pm。
19．芦笋中的天冬酰胺(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效。
(1)天冬酰胺中 (名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。
(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有 种。
(3)画出基态O原子的价电子排布图 。
(4)写出BH的等电子体 (分子、离子各写一种)。
(5)某锰氧化物的晶胞结构如图所示，该氧化物的化学式为 。
【答案】 氮 2 CH4、NH MnO2
【解析】(1)根据天冬酰胺结构可判断所含元素为碳、氢、氧、氮；C、H、N、O的价电子排布式分别为：2s22p2、1s1、2s22p3、2s22p4，未成对电子分别为：2、1、3、2，所以氮元素未成对电子最多，答案为：氮；
(2)根据题干给的天冬酰胺结构可以看出碳原子形成的化学键的类型有单键和双键，碳原子以sp3和sp2杂化，所以碳原子的杂化类型有2种，正确答案：2；
(3)基态O原子的价电子排布式为:：2s22p4，则O原子的价电子排布图为：。
(4)原子数和价电子数都相等的为等电子体，所以BH的等电子体的分子有CH4，离子有NH。
(5)在立方晶胞的八个顶点各有一个Mn，立方晶胞体心也有一个Mn，根据均摊法可知一个晶胞中含有8×+1=2个Mn；在立方晶胞上下两个面上共含有4个O，立方晶胞内含有2个O，所有一个晶胞含有4×+2=4个O，Mn的个数与O的个数比为1：2，所以该氧化物的化学式为：MnO2。