高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识练习题

第三章　晶体结构与性质

第一节　物质的聚集状态与晶体的常识

基础过关练

题组一　物质的聚集状态

1.(2021山东菏泽开学考试)下列叙述正确的是　(　　)

A.物质只有气、液、固三种聚集状态

B.液体与晶体混合物叫液晶

C.最大维度处于纳米尺寸的材料叫纳米材料

D.等离子体的外观为气态

2.下列关于物质聚集状态的叙述中,错误的是(　　)

A.在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列

B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章

C.物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等

D.等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体

题组二　晶体和非晶体

3.(2022浙江宁波北仑中学期中)下列性质或方法不能区别晶体与非晶体的是(　　)

A.各向异性　

B.X射线衍射

C.导电性　　

D.原子在三维空间里呈周期性有序排列

4.通过下列操作获得的物质不是晶体的是(　　)

A.从熔融态以适当速率凝固获得的硫

B.液态水急速冷却到-108 ℃

C.凝华获得的碘

D.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜

5.2021年4月华人科学家苗建伟教授团队在《自然》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

题组三　晶胞概念的理解

6.(2021北京通州期中)下列有关晶胞的叙述,正确的是(　　)

A.晶胞的结构是晶体的结构

B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同

C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞

D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成

7.对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是(　　)

A.该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体

B.该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子

C.平均每个晶胞中有14个原子

D.平均每个晶胞中有4个原子

能力提升练

题组一　晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定

1.(2022江苏泗阳实验中学质检)如图所示是晶体结构中最小重复单元(晶胞)的排列方式,图中—X、—Y、—Z。其对应的化学式不正确的是(　　)

2.(2022四川遂宁二中期中)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

图2　转化过程的能量变化

A.Fe3CuN　　　　B.FeCu3N　    C.FeCuN　　　　D.Fe2Cu2N

题组二　与晶胞计算相关的综合考查

3.(2022河南辉县一中阶段考)由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构如图所示,其中Q为+3价,G为-2价,则R的化合价为(　　)

A.+1　　　　　　　　　B.+2

C.+3　　　　　　　　　D.+4

4.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞,则下列说法中正确的是(　　)

A.超氧化钾的化学式为KO2

B.每个晶胞中含有8个K+和4个

C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个

D.晶体中0价氧原子和-2价氧原子个数比为2∶1

5.NaCl晶体在50 GPa~300 GPa的高压下和Na或Cl2反应,可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子,小球为钠原子),关于这三种晶胞的说法正确的是(　　)

A.晶胞Ⅰ中钠原子的配位数为6

B.晶胞Ⅱ中含有6个钠原子

C.晶胞Ⅲ所对应晶体的化学式为Na2Cl

D.三种晶体均是由NaCl晶体在50 GPa~300 GPa的高压下和Na反应所得

答案全解全析

基础过关练

1.D　物质的状态除了气、液、固三态外,还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等,故A项不正确;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、黏度、形变性等,又具有晶体的某些物理性质,如导热性等,故B项不正确;纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料,故C项不正确;等离子体是指由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,是一种特殊的气体,故D项正确。

2.D　液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响,在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列,A正确;非晶体内部原子或分子的排列杂乱无章,B正确;物质的聚集状态有晶态、非晶态还有介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等,C正确;等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成,整体上呈电中性,D错误。

3.C　晶体除金属晶体外,一般不导电,非晶体一般不导电,故选C。

4.B　获得晶体的一般途径有三种:熔融态物质凝固、气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)、溶质从溶液中析出,A、C、D正确;液态水急速冷却到-108 ℃得到的是玻璃态物质,不属于晶体,B错误。

5.C　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;非晶体没有固定的熔点,B错误;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;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,与二氧化硅无关,D错误。

6.D　描述晶体结构的基本单元称为晶胞,晶胞的结构并不是晶体的结构,A错误;相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同,不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同,B错误;晶体中的部分粒子被若干个晶胞所共有,不完全属于某个晶胞,C错误;知道晶胞的组成,利用“均摊法”即可推知晶体的组成,D正确。

7.C　由于顶点为8个晶胞所共有,面为2个晶胞所共有,所以平均每个晶胞中含有的原子个数为8×=4,即平均每个晶胞中有4个原子,C错误。

能力提升练

1.B　A项,图中X处于面心,Y处于顶点,个数比为3∶1,化学式为X3Y,故A正确;B项,Y有8个位于顶点,个数为8×=1,X位于体心,个数为1,个数比为1∶1,化学式为XY,故B错误;C项,图中X的数目为8×=1,Y的数目为1,化学式为XY,故C正确;D项,图中X的数目为8×=1,Y的数目为6×=3,Z位于体心,数目为1,化学式为XY3Z,故D正确。

2.A　用均摊法知,晶胞中a位置Fe有8×=1个,b位置Fe有6×=3个,N有1个,则原化学式为Fe4N,由题图2知,Cu替代该晶胞中a位置Fe时形成更稳定的产物,则其化学式为Fe3CuN。

3.B　根据均摊法及晶胞结构图可知,晶胞中R原子数目为1+8×=2,G原子数目为2+4×=8,Q原子数目为2+8×=4,设R的化合价为a,则4×(+3)+2a+8×(-2)=0,解得a=+2,价故R的化合价为+2价,B正确。

归纳总结  判断晶胞中粒子个数的步骤

4.A　由题中的晶胞结构知,有8个K+位于晶胞顶角,6个K+位于晶胞面心,则晶胞实际含有K+的个数为8×有12个位于棱上,1个处于体心,则晶胞中实际含有的个数为12×+1=4;超氧化钾的化学式为KO2;晶体中与每个K+距离最近的K+有12个;设晶体中0价氧原子和-2价氧原子的个数分别为x、y,则有x+y=8,x×0+y×(-2)=-4,得x∶y=3∶1。

5.C　由图可知,晶胞Ⅰ中12个Cl原子位于面上,所以体心Na原子周围有12个Cl,即Na原子的配位数为12,故A错误;晶胞Ⅱ中有2个Na原子位于体内,4个位于棱心,棱心被4个晶胞共用,Na原子个数为2+4×=3,即晶胞Ⅱ中含有3个Na原子,故B错误;晶胞Ⅲ中Na原子数目=2+4×+2×=4,Cl原子数目=8×=2,化学式为Na2Cl,故C正确;晶胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应晶体的化学式分别为NaCl3、Na3Cl、Na2Cl,由原子守恒可知,晶胞Ⅰ所对应的晶体是NaCl晶体在50 GPa~300 GPa的高压下和Cl2反应的产物,晶胞Ⅱ、Ⅲ所对应的晶体是NaCl晶体在50 GPa~300 GPa的高压下和Na反应的产物,故D错误。