高中化学人教版 (2019)选择性必修2物质的聚集状态与晶体的常识课时练习

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2物质的聚集状态与晶体的常识课时练习，共10页。试卷主要包含了AgN5的晶体结构与AgI相似，PbI3的晶胞结构如图所示等内容，欢迎下载使用。

A.黑色的原子为Cu
B.该晶胞化学式为CuO
C.氧原子分数坐标为12,0,0
D.Cu与O的最近距离为24a nm
2.铜金合金可作为CO2转化为碳氢化合物的催化剂,如图是一种铜金合金的晶胞结构图。
下列说法正确的是( )
A.该晶胞的体积为a3×10-36cm3
B.Au和Cu原子数之比为3∶1
C.与Au最邻近的Cu原子数为12
D.Au和Cu之间的最短距离为12a pm
3.已知NixMg1-xO晶体属立方晶系,晶胞边长为a,将Li+掺杂到该晶胞中,可得到一种高性能的p型太阳能电池材料,其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化(注:Ni的配位数是指与该离子周围最近的异电荷的离子数),下列说法正确的是( )
A.该结构单元中氧原子数为3
B.Ni和Mg间的最短距离是2a
C.Ni的配位数为8
D.该物质的化学式为
4.金属钼的一种晶胞为体心立方堆积(图甲),以晶胞参数为单位长度建立直角坐标系(图乙),该晶胞沿其体对角线方向上的投影如图丙所示,设晶胞参数为a pm。下列说法错误的是( )
A.若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0),则原子2的分数坐标为12,12,12
B.图丙中原子3和原子4的连线长度为2a pm
C.图丙中原子3和原子4在同一平面上
D.1 ml该晶胞含有的钼原子数为9NA
5.(2024·河北石家庄检测)朱砂(硫化汞)能降低大脑中枢神经的兴奋性,有镇静安眠作用。其立方晶系β型晶胞如图所示,晶胞参数为a nm,A原子的分数坐标为(0,0,0),阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是( )
A.S的配位数是8
B.晶胞中B原子分数坐标为34,14,34
C.该晶体的密度ρ=9.32×1023a3·NA g·cm-3
D.距离最近的两个Hg之间的距离为12a nm
6.(1)AgN5的晶体结构与AgI相似。AgI的结构分为α⁃AgI和γ⁃AgI,γ⁃AgI立方晶胞的示意图见图1,图2是晶胞正上方的俯视投影图,图中黑球(实心球)表示I-,请在图2中用白球(空心球)表示出Ag+的位置。
(2)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。图1中,原子1的坐标是12,0,12,则原子2的坐标为 。
7.KZnF3具有钙钛矿型立方结构,其晶胞结构如图所示。
(1)KZnF3晶胞中原子分数坐标A为(0,0,0),B为(1,0,0),C为(0,1,0),则D的原子分数坐标为 。
(2)已知晶胞边长为a pm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则KZnF3晶体的密度为 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
8.(CH3NH3)PbI3的晶胞结构如图所示:
其中B代表Pb2+,则 (填字母)代表I-。原子分数坐标A为(0,0,0),B为12,12,12,则C的原子分数坐标为 。已知(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为M g·ml-1,NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 g·cm-3。
9.有一种氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其晶胞如图所示。
(1)在该晶胞中,含有硼原子 个,氮原子 个。
(2)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。已知三个原子分数坐标参数:A为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,1,0),则E为 。
(3)氮化硼晶胞的俯视投影图是 。
(4)已知氮化硼晶胞的密度为ρ g·cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则氮化硼晶胞的棱长为 cm(用代数式表示)。
10.晶体按其几何形态的对称程度可分为七类,其中四方晶系是非常重要的一类。
(1)铁和氨在640 ℃时可发生置换反应,一种产物的晶胞结构如图所示,该反应的化学方程式为 。
(2)普鲁士蓝晶体属立方晶系,晶胞棱长为a pm。铁⁃氰骨架组成小立方体,Fe粒子在顶点,CN-在小正方体的棱上,两端均与Fe相连,立方体中心空隙可容纳K+,如图所示(CN-在图中省略)。
若所有铁粒子为等径小球,则K+与Fe2+之间最近距离为 pm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g·cm-3。
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11.CuInS2(摩尔质量为M g·ml-1)是生物医药、太阳能电池领域的理想荧光材料,其晶胞结构如图所示,A原子的分数坐标为(0,0,0)。下列说法正确的是( )
A.距离Cu最近的原子为In
B.沿y轴投影可得晶胞投影图②
C.晶胞中B原子分数坐标为12,0,0
D.该晶体的密度为4×1021Ma2bNA g·cm-3
12.(2024·黑、吉、辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.结构1钴硫化物的化学式为C9S8
B.晶胞2中S与S的最短距离为32a
C.晶胞2中距Li最近的S有4个
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体
13.(2024·日照市高二期中)TiO2具有光催化活性,通过氮掺杂生成稳定性更好的TiO2-aNb,如图所示。已知:原子1、2的分数坐标为0,0,14和(1,0,0)。下列说法正确的是( )
A.TiO2中Ti的配位数为8
B.TiO2-aNb晶体中a与b的比值为20∶3
C.原子3的坐标1,1,34
D.TiO2-aNb的密度为286.5NAnm2×10-30 g·cm-3
14.(2024·邯郸市五校高二上学期月考)不锈钢是由铁、铬、镍、碳及多种不同元素所组成的合金,铁是主要成分元素,铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于11%,不然就不能生成致密氧化膜CrO3。回答下列问题:
(1)写出基态Fe2+的电子排布式: 。基态铬原子的未成对电子数为 。
(2)铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族,它们均位于第 周期第 族。
(3)金属铜及镍都是由金属键形成的晶体,元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·ml-1、INi=1 753 kJ·ml-1,ICu>INi的原因是 。
(4)某镍镧合金是优质储氢材料,其晶胞如图所示,则它的化学式为 。
(5)Fe的一种晶体如图甲、乙所示。
①图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为 。
②若按甲中虚线(面对角线)方向切乙,得到的图像正确的是 (填字母)。
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1.选A 在该晶体中黑球与白球个数比是4∶2=2∶1,结合二者常见化合物及元素化合价特点可知:黑球表示的原子为Cu,白球表示的原子为O,A正确,B错误;氧原子位于晶胞的顶点和中心,所以氧原子的分数坐标为(0,0,0)和12,12,12,C错误;根据晶胞结构可知在Cu2O晶胞中,Cu与O的最近距离是晶胞体对角线的14,D错误。
2.选C 晶胞参数为a pm,即a×10-10 cm,则晶胞体积为a3×10-30 cm3,A错误;晶胞中,Au的个数为8×18=1,Cu的个数为6×12=3,则Au和Cu原子数之比为1∶3,B错误;由图可知,Au和Cu之间的最短距离是面对角线长的一半,即22a pm,D错误。
3.选D 该结构单元中氧原子位于棱上和体心,由均摊法可知该结构单元中氧原子数目为1+12×14=4,A错误;由题图可知,Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线长的一半,即12× (a2+a2)=22a,B错误;由题图可知,以左下角的镍为例,离Ni最近的原子位于x、y、z轴上各2个,故Ni的配位数为6,C错误;1个晶胞中Li的个数=1×12=0.5,Mg的个数=2×12+1×18=1.125 ,Ni的个数=7×18+3×12=2.375,O的个数=4,因此该物质的化学式为,D正确。
4.选D 若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0),由于原子2位于晶胞的体心,则原子2的分数坐标为12,12,12,A正确;图丙是金属钼晶胞沿其体对角线方向上的投影,原子3与原子4在晶胞顶点上,并且位于面对角线的两端,故原子3和原子4连线长度为2a pm,B、C正确;1个晶胞中含有8×18+1=2个钼原子,则1 ml晶胞含有钼原子个数为2NA,D错误。
5.选C 由晶胞图知,S的配位数是4,A错误;由A原子的分数坐标为(0,0,0),结合投影图知,晶胞中B原子的分数坐标为14,14,34,B错误;由晶胞图可知,含S原子个数=4×1=4个,Hg原子位于8个顶角和6个面心,共含Hg原子个数=6×12+8×18=4个,故该晶体的密度是ρ=mV=4×(201+32)g(a×10-7 cm)3×NA=9.32×1023a3·NA g·cm-3,C正确;相邻两个Hg的最短距离为面对角线长的一半,即22a nm,D错误。
6.解析:(1)根据γ⁃AgI立方晶胞的示意图,可以理解为有八个小立方体,银离子在其中四个小立方体体心位置,根据从正上方的俯视图得出银离子在每个小正方形的中心位置,即用白球(空心球)表示出Ag+的位置为。(2)根据题意,图1中原子1在左侧面面心,原子1的分数坐标是12,0,12,原子2在底面的面心位置,其分数坐标为12,12,0。
答案:(1) (2)12,12,0
7.解析:(1)根据已知条件,结合D点位置可知其原子分数坐标为0,12,12。(2)在该晶胞中黑球表示的原子个数为8×18=1;灰球表示的原子个数为6×12=3,白球表示的原子个数为1,故该晶胞中含有1个KZnF3,该晶胞边长为a pm,则该晶胞的密度ρ=mV=39+65+3×19a3NA×10-30=161a3NA×10-30 g·cm-3。
答案:(1)0,12,12 (2)161a3NA×10-30或39+65+3×19a3NA×10-30
8.解析:B代表Pb2+,化学式中Pb2+和I-的数量比为1∶3,则晶胞中有3个I-,因此C表示I-,C位于右侧面心处,原子分数坐标为1,12,12。该晶胞的体积为a3×10-30 cm3,则其密度为M×1030a3×NA g·cm-3。
答案:C 1,12,12 M×1030a3×NA
9.解析:(1)硼原子位于晶胞内,氮原子位于顶点和面心,则在一个晶胞中,含有硼原子4个,氮原子个数为8×18+6×12=4。(2)已知三个原子分数坐标参数,则由E原子的位置可知,E的原子分数坐标为34,14,34。(3)由晶胞示意图可知,氮化硼晶胞的俯视投影图为b。(4)1个氮化硼晶胞内含有氮原子和硼原子均为4个,则晶胞的质量为4×(11+14)NA g,晶胞体积V=4×(11+14)NAρ cm3,棱长为34×(11+14)NAρ cm。
答案:(1)4 4 (2)34,14,34 (3)b (4)34×(11+14)NAρ
10.解析:(1)晶胞中Fe的个数为8×18+6×12=4,N的个数为1个,故晶胞所表示的产物的化学式为Fe4N,铁和氨发生置换反应得到Fe4N,说明还有一个产物为H2,则反应的化学方程式为8Fe+2NH32Fe4N+3H2。
(2)二价铁位于体心和棱心,则一共有12×14+1=4个;三价铁位于顶点和面心,一共有8×18+6×12=4个,晶胞中有4个钾离子,根据电荷守恒可知,CN-有4+4×2+4×3=24个,故其化学式为KFe2(CN)6,钾离子位于小立方体的体心,二价铁位于小立方体的顶点,则K+与Fe2+之间最近距离为晶胞体对角线长的四分之一,故K+与Fe2+之间最近距离为34a pm;1 pm=10-10 cm,该晶体的密度ρ=mV=4MNAV=4×[39+56×2+(12+14)×6]a3NA×10-30g·cm-3=1.228×1033a3NA g·cm-3。
答案:(1)8Fe+2NH32Fe4N+3H2
(2)34a 1.228×1033a3NA
11.选D 由晶胞结构可知距离Cu最近的原子是S,故A错误;沿y轴投影,晶胞左侧面顶点上的原子投影为长方形的顶点,棱边中点及上小底面面心的原子投影为边长的中点,体心投影为长方形的对角线交点(面心),晶胞左侧面上下2个面心、晶胞内的原子投影在长方形内,故无法得到图②投影,故B错误;晶胞中B原子分数坐标为1,0,12,故C错误;该晶胞中Cu有8个位于顶点,4个位于面上,1个位于体心,个数为8×18+4×12+1=4;S原子有8个位于体内,In原子有6个位于面上,4个位于棱心,个数为4×14+6×12=4,则晶胞质量为4MNA g,晶胞体积为a2b10-21 cm3,该晶体的密度为4×1021Ma2bNA g·cm-3,故D正确。
12.选B 由均摊法知,结构1中含C数目为18×4+4=4.5,含S数目为14×12+1=4,C、S个数比为9∶8,则结构1钴硫化物的化学式为C9S8,A正确;由晶胞2可知,S与S的最短距离为面对角线长度的12,即22a,B错误;晶胞2中Li与周围4个S形成正四面体结构,故晶胞2中距Li最近的S有4个,C正确;晶胞2中Li数目为8,S数目为14×12+1=4,晶胞2中含4个Li2S,晶胞3中Li数目为8,S数目为18×8+12×6=4,晶胞3中也含4个Li2S,故晶胞2和晶胞3表示同一晶体,D正确。
13.选C 钛离子形成体心四方点阵,氧离子形成八面体,八面体嵌入体心四方点阵中,每个钛离子周围有6个氧离子,Ti的配位数为6,A错误;由TiO2-aNb晶体结构可知,氮掺杂反应后有3个氧空穴,O原子6个在棱上、6个在面上,1个在体内,O原子个数为6×14+6×12+1=112,N原子1个在棱上、1个在面上,N原子个数为1×14+1×12=34,Ti原子8个在顶点、4个在面心,1个在体内,Ti原子个数为8×18+4×12+1=4,Ti∶O∶N=4∶112∶34=1∶118∶316,则掺杂N的化学式为TiO118N316,2-a=118,a=58,a与b的比值为58:316=10∶3,B错误;原子1、2的坐标分别为0,0,14和(1,0,0),由TiO2的晶胞结构可知,原子3的坐标为1,1,34,C正确;结合C选项,则1 ml晶胞的质量为4×48+16×112+14×34g,一个晶胞的质量为m=4×48+16×112+14×34NAg=290.5NAg,体积为V=m2n×10-30cm3,则TiO2-aNb的密度为ρ=290.5NA×m2n×10-30 g·cm-3,D错误。
14.解析:(1)铁是26号元素,基态Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。铬价电子排布式为3d54s1,基态铬原子的未成对电子数为6。(2)铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族,它们均位于第四周期第Ⅷ族。(3)金属铜及镍都是由金属键形成的晶体,元素铜与镍的第二电离能ICu>INi的原因是Cu+核外电子排布3d能级呈全充满状态,比较稳定,失电子需要能量高,第二电离能数值大。(4)某镍镧合金是优质储氢材料,其晶胞中,位于顶点的La原子个数为8×18=1,位于面上和体心的Ni原子个数为8×12+1=5,则它的化学式为LaNi5。(5)①图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为8。②若按甲中虚线(面对角线)方向切乙,得到的图像正确的是。
答案:(1)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 6
(2)四 Ⅷ (3)Cu+核外电子排布3d能级呈全充满状态,比较稳定,失电子需要能量高,第二电离能数值大
(4)LaNi5 (5)①8 ②C