高中第一节 物质的聚集状态与晶体的常识习题

第三章第一节物质的聚集状态与晶体的常识同步练习

2022——2023学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。下列有关其显示原理的叙述中，正确的是

A．施加电场时，液晶分子垂直于电场方向排列

B．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列

C．移去电场后，液晶分子排列成扭曲的螺旋状

D．移去电场后，液晶分子相互平行排列

2．对物质的研究可改善我们的生活。下列描述错误的是

A．纳米晶体会有不同于大块晶体的特性，主要原因是晶体的表面积增大

B．用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是相同的

C．超分子具有分子识别与自组装的特征

D．等离子体和离子液体都具有良好的导电性

3．2021年4月华人科学家苗建伟教授团队在《Nature》发文称，团队在国际上首次实现了对金属玻璃中所有原子的3D位置的实验测定。金属玻璃就是由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却得到的具有非晶态结构的金属固体。以下关于金属玻璃的说法正确的是

A．金属玻璃能自发呈现多面体外形

B．金属玻璃具有固定的熔点

C．鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验

D．金属玻璃是金属与二氧化硅的混合物

4．我国用、等原料制备晶体，在世界上首次实现在177.3m深紫外激光倍频输出，其晶胞如图所示。下列说法错误的是

A．构成晶体的非金属元素的电负性由大到小的顺序为

B．中的阴离子的中心原子杂化方式为

C．根据元素周期表中元素所处的位置可推测与性质相似

D．1mol该晶胞含3mol

5．晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是

A．每个晶胞中含有8个K、6个O、1个1

B．的空间构型为四面体形

C．与K紧邻的O的个数为6个

D．在晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶角位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置

6．整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是

A．相邻晶胞之间没有任何间隙

B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成

C．晶胞排列时，取向相同

D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的

7．下列关于晶体性质的描述中，正确的是

A．晶体具有物理性质各向同性的特点

B．形成晶体的形态与结晶过程的速率无关

C．用射线衍射实验可以区分晶体和非晶体

D．晶体表现自范性的过程是自发过程，不需要外界条件

8．晶体是一种性能良好的光学材料，其晶胞为立方体，棱长为0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，如图所示。下列叙述错误的是

A．基态K原子的核外电子排布式为：

B．碘酸钾中含有离子键和共价键

C．与O原子紧邻的I原子有2个

D．晶体中K原子与O原子间的最短距离约为0.631nm

9．海冰是海水冻结而成的咸水冰。海水冻结时，部分来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶间，形成“盐泡”(假设盐分以“NaCl”计)，其大致结构如图所示，若海冰的冰龄达到1年以上，融化后的水为淡水。下列推测不正确的是

A．海冰内层“盐泡”是混合物，“盐泡”越多，海冰密度越大

B．海冰冰龄越长，内层“盐泡”越少

C．海冰内层“盐泡”内的盐分以NaCl分子的形式存在

D．海冰内层NaCl的浓度约为10-4mol/L(设冰的密度为0.9g/cm3)

10．氮化硼(BN)有立方氮化硼和六方氮化硼(如图)等不同结构，是一种重要的功能陶瓷材料，下列相关说法不正确的是

A．立方氮化硼的硬度大于六方氮化硼

B．在六方氮化硼中，实线、虚线均代表共价键

C．立方氮化硼晶胞中，B原子配位数是4

D．在一定条件下，六方氮化硼可转化为立方氮化硼

11．原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为单晶晶胞，其中原子坐标参数A为，B为(，0，)，C为(，，0)。则D原子的坐标参数为

A．(，，) B．(0，，0) C．(，，) D．(，0，0)

12．以表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A．冰(图甲)中含共价键数目为

B．金刚石(图乙)中含有键数目为

C．干冰(图丙)中含有个晶胞结构单元

D．石墨(图丁)中含键数目为

13．铜是生活中比较常见的一种金属，而纳米铜能在空气中自燃，这是因为纳米铜的表面粒子数占总粒子数的比例较大。假设某纳米颗粒的大小和形状如图所示，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比是

A．7：11 B．1：2 C．7：8 D．26：27

14．有一种多聚硼酸盐为无限网状结构，图为其结构单元示意图。其结构 的基本单元可表示为(B5On)m-，则m、n的值分别为

A．2、4 B．3、6 C．2、5 D．3、9

二、多选题

15．硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子分层排布，彼此分层间隔。硼原子(黑球，半径为a)和镁原子(白球，半径为b)在平面上的投影如图1，下列说法错误的是

A．硼原子的价电子构型为

B．硼化镁晶体的晶胞结构可用图2表示

C．该晶体的化学式为

D．晶胞边长为

三、填空题

16．列表总结液晶、纳米材料、超分子和等离子体的相关内容

17．铁及铁的化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题：

(1)基态的最外层电子排布式为：________。

(2)工业上常利用与形成稳定；(六氰合亚铁离子)的特性来处理含的工业废水。在中C原子的杂化方式为_______，写出的电子式：_______。

(3)三氯化铁易溶于水，也易溶于乙醚等有机溶剂。它在300℃以上易升华，在400℃时其蒸气中有以配位键结合的双聚分子存在，其结构如图所示。请判断三氯化铁的晶体类型为_______。

(4)应用于合成氨反应的催化剂(铁)的表面上存在氮原子，如图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中黑色小球代表氮原子，灰色球代表铁原子)。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为_______。

18．碳化钨是耐高温耐磨材料。下图为碳化钨晶体的部分结构，碳原子嵌入金属的晶格间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙化合物。

(1)在该结构中，每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有___________个。

(2)假设该部分晶体的体积为，碳化钨的摩尔质量为，密度为，则阿伏加德罗常数用上述数据表示为___________。

四、计算题

19．(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸到完美晶体。氧化镍晶体的结构与NaCl相同，与最邻近的核间距离为a×10-8cm，计算NiO晶体的密度已知NiO的摩尔质量为___________。

(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：一个空缺，另有两个被两个所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为，试计算晶体中与的离子数之比___________。

五、结构与性质

20．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在该晶胞中，X离子的价电子排布图为_______，与X离子距离最近的Y离子数目为_______。

②该化合物的化学式为_______。若其晶胞边长为540.0pm，则密度为_______。(列出计算式即可)

(2)Z与氢可形成，的空间构型为_______(用文字描述)。

(3)Y与Z可形成，中Y原子的杂化类型为_______。

(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物，0.5mol该配合物中含有键的数目为_______。

参考答案：

1．B

【详解】A．液晶是在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的特殊物质，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，A错误；

B．液晶是在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的特殊物质，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，B正确；

C．在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态， C错误；

D．在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，所以液晶材料具有很重要的应用，D错误；

故选B。

2．B

【详解】A．纳米晶体的表面积更大，因此有不同于大块晶体的特性，A正确；

B．石英玻璃为非晶态SiO2，水晶为晶态SiO2，二者研成粉末摄取的X射线衍射图谱不相同，B错误；

C．分子识别与自组装是超分子的特征，C正确；

D．等离子体和离子液体都具有良好的导电性，D正确；故答案为B。

3．C

【详解】A．金属玻璃属于类似于玻璃态的一种非晶体结构，因此不能自发呈现多面体外形，A错误；

B．非晶体没有固定的熔点，B错误；

C．鉴别晶体与非晶体最可靠的科学方法是进行X射线衍射实验，C正确；

D．金属玻璃由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却形成的，与二氧化硅无关，D错误；

故选C。

4．B

【详解】A．元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序为，故A正确；

B．中的阴离子为，中心原子为B，根据价层电子对互斥模型，中心原子价层电子对数，杂化方式为，故B错误；

C．根据对角线规则，处于元素周期表中对角线位置的某些主族元素，性质具有相似性，故C正确；

D．该晶晶胞中实际拥有的K的数目，因此1mol该晶胞中的物质的量为3mol，故D正确；

故答案为B。

5．D

【详解】A．K位于晶胞的顶点，O位于晶胞的面心，I位于晶胞的体内，故每个晶胞中含有1个K、3个O、1个I，A错误；

B．中I的价层电子对数为，I采取杂化，则的空间构型为三角锥形，B错误；

C．O位于面心，K位于顶点，与K紧邻的O的个数为12个，C错误；

D．在晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，个数为，O位于棱心位置，每个棱为4个晶胞共有O个数为，K的个数为1，应位于体心位置，D正确；

故选D。

6．B

【详解】晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。故答案选择B。

7．C

【详解】A．由于晶体内部质点排列的有序性，所以晶体的某些物理性质具有各向异性的特点，故A错误；

B．晶体的形成都有一定的形成条件，如温度、结晶速率等，故B错误；

C．X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体，故C正确；

D．晶体的自范性指晶体能自发地呈现多面体外形的性质，所谓自发过程，即自动发生的过程，不过自发过程的实现仍需要一定的外界条件，故D错误；

故选C。

8．D

【详解】A．K元素位于第四周期ⅠA族，原子序数为19，因此基态K原子的核外电子排布式为，故A说法正确；

B．碘酸钾是由K+和构成，K+和间存在离子键，I和O之间存在极性共价键，故B说法正确；

C．根据晶胞，氧元素位于晶胞的面心，I位于晶胞体心，与O紧邻的I原子个数为2，故C说法正确；

D．根据晶胞模型，K位于晶胞的顶点，O位于晶胞的面心，因此K原子和O原子间的最短距离应是面对角线的一半，面对角线的长度为×0.446nm，即K原子和O原子间的最短距离是≈0.315nm，故D说法错误；

答案为D。

9．C

【详解】A．“盐泡”(假设盐分以“NaCl”计)为混合物，内含有氯化钠等盐类物质，“盐泡”越多，质量越大，所以海冰密度越大，故A正确；

B．根据海冰的冰龄达到1年以上，融化后的水为淡水可知，盐泡会慢慢渗出，所以海冰冰龄越长，内层“盐泡”越少，故B正确；

C．氯化钠为离子化合物，在盐泡内以钠离子和氯离子形式存在，不是氯化钠分子，故C错误；

D．设海冰体积为1L，冰的密度为0.9g/cm3，水的质量为900g，由个数比可知含氯化钠的物质的量，所以海冰内层氯化钠的浓度约为，故D正确；

综上答案为C。

10．B

【详解】A．六方氮化硼为层状结构，层间的分子间作用力比共价键弱得多，故立方氮化硼大于六方氮化硼的硬度，正确，A不符合题意；

B．六方氮化硼为层状结构，层内原子之间形成共价键，层间通过分子间作用力维系，因此虚线不比表示共价键，错误，B符合题意；

C．根据立方氮化硼的晶胞结构示意图，左边面心的B原子与2个N相连；右边面心的B原子与2个N相连，可知左边面心的B原子还会与另一个晶胞的2个N原子相连，因此B的配位数为4，正确，C不符合题意；

D．在一定条件下，可以使B、N原子之间形成配位键，六方氮化硼可转化为立方氮化硼，正确，D不符合题意；

答案选B。

11．A

【详解】根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的处，则D原子的坐标参数为(，，)；

答案选A。

12．A

【详解】A．由图可知水分子中含有2个H—O共价键，36g水的物质的量为=2mol，则2mol冰中含共价键数目为2mol×2×NAmol—1=4NA，故A正确；

B．由晶胞结构可知，金刚石晶胞中1个C原子形成4个共价键，一个共价键连有2个C原子，平均每个C原子形成2个共价键，12g金刚石中碳原子的物质的量为=1mol，则1mol金刚石中含共价键数目为1mol×2×NAmol—1=2NA，故B错误；

C．由晶胞结构可知，干冰晶胞中位于顶点和面心的二氧化碳的数目为8×+6×=4，44g干冰中二氧化碳的物质的量为=1mol，则1mol干冰中含有1mol××NAmol—1=个晶胞结构单元，故C错误；

D．由晶胞结构可知，石墨晶体中，每个碳原子形成2个单键和1个双键，每个碳原子实际占1×= 个双键，每个双键中含有1个π键，12g石墨烯中碳原子的物质的量为=1mol，则1mol石墨中含π键数目为1mol××NAmol—1=个，故D错误；

故选A。

13．A

【详解】由该纳米颗粒的大小和形状结构图可知，表面粒子数为8个(顶点)6个(面心)14，而粒子总数为，所以表面粒子数与总粒子数之比为，A正确。

答案选A。

14．D

【详解】结构单元示意图可知，结构单元中硼原子的个数为5，氧原子的个数为(6+6×)=9，由化合价代数和为0可得：(+3)×5+(—2)×9=—m，解得m=3，则m=3、n=9，故选D。

15．BC

【详解】A．硼原子的原子序数为5，其价电子排布式为2s22p1，A正确；

B．图2中Mg原子位于晶胞的顶点，原子个数为8×=1，B原子位于晶胞的内部，原子个数为2个，其化学式为MgB2，与图1相符，故图2为晶胞结构，B错误；

C．根据图1可知，1个B原子被3个Mg原子共用，即属于1个Mg原子的B原子为，同理，1个Mg原子被6个B原子共用，即用于一个B原子的Mg原子为，所以晶胞中原子个数比Mg:B=:=1:2，化学式为MgB2，C错误；

D．由图2可知，边长为2个白球圆心的距离，图1中3个连续最近的白球的中心组成一个等边三角形，如图，在等边三角形中作辅助线，如图（a、b、c为白球的球心，d为黑球的球心），ac即为晶胞边长，设晶胞边长为x，ae长度为x，ad长度为（a+b），则cos30°==，解得x=(a+b)，D正确；

故选BC。

16．     像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化     液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等     基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等     纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用     两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合     合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域     包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性     等离子体冶炼、等离子体喷涂、等离子体焊接等

【详解】液晶：像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化； 液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等。

纳米材料：基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等；用纳米材料制作的衣物自洁性好；纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用；

超分子：两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合；合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域；

等离子体：包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性；等离子体冶炼，用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如高熔点的锆、钛、钽、铌、钒、钨等金属；等离子体喷涂：许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温，为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料；等离子体焊接：可用以焊接钢、合金钢、铝。

17．(1)

(2)     sp    

(3)分子晶体

(4)1:2

【详解】（1）根据铁原子的电子排布式：，的电子排布式为：；

（2）的结构式中，直线型，所以C原子的杂化方式为sp；电子式为：

（3）根据已知信息，该晶体在300℃以上易升华，在400℃时其蒸气，熔沸点较低，故为分子晶体；

（4）小黑球的周围有四个灰球，而一个灰球的周围有两个黑球，故黑球与灰球的个数比为1:2，氮原子与铁原子的个数比为1:2

18．(1)6

(2)

【详解】（1）每个钨原子周围距离钨原子最近且等距离的碳原子有6个；

（2）结构中钨原子数目是，碳原子个数为6；化学式为WC，晶胞质量为，根据密度的定义可知，。

19．          6∶91

【分析】(1)根据与最邻近的核间距离求出中含有的阴阳离子总数，根据阴阳离子的关系求出离子对数，再根据密度公式计算。

(2)根据物质中阴阳离子电荷相等计算、的个数比。

【详解】(1)在NiO晶体中，每4个Ni离子与4个离子组成一个正方体，其体积为(a×10-8cm)3，每个Ni离子又属于8个小正方体所有，1molNiO晶体有个这种小正方体，所以1mol NiO的总体积为(a×10-8cm)3×12.04×1023＝1.204×a3cm3，所以密度；故答案为：。

(2)设中含为，根据晶体仍呈中性，可知3x+2×(0.97 −x)=2×1，解得，为，即离子数之比；故答案为：6∶91。

20．          4     ZnS          三角锥形     sp3     8 NA

【分析】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，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Z为O元素．

【详解】(1) ①Zn处于周期表中第4周期第ⅡB族，Zn2+的价电子排布式为3d10，则锌离子的价电子排布图为，该晶胞中硫离子连接2个锌离子，在上一个晶胞中连接2个锌离子，所以每个硫离子连接4个锌离子，与锌离子距离最近的硫离子数目为4；

②该晶体中S2-个数=8×1/8+6×1/2=4，Zn2+个数= 4，该化合物的化学式为ZnS，该晶胞的边长为540.0pm=5.4×10-8cm，则体积为1.57×10-22cm3，该物质的密度

(2) 为，价层电子对数=3+(6-1-3×1)/2=4，含有1个孤电子对，空间构型为三角锥形；

(3) 为，中心原子S原子的价电子对数为4+(4+2-4×2)/2=4，杂化类型是sp3，

(4) X的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH3）4]Cl2，1mol该配合物中含有12molN-H、4mol配位键，故0.5mol该配合物中含有σ 键的数目为0.5×16NA=8 NA。