人教版 (2019)第一节 物质的聚集状态与晶体的常识第2课时练习

第2课时　晶胞　晶体结构的测定

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.下列关于晶体和晶胞的说法不正确的是(　　)。

A.晶胞是晶体结构的基本重复单元

B.晶胞都是长方体或立方体

C.同种晶体的晶胞大小和形状完全相同

D.晶体内部的粒子按一定规律做周期性有序排列

答案:B

解析:常规的晶胞是从晶体中分割出来的平行六面体,不一定是长方体或立方体。

2.仔细观察下图,它表示的是晶体还是非晶体(　　)。

A.是晶体

B.可能是晶体,可能是非晶体

C.是非晶体

D.不能确定

答案:C

解析:从图中可以看出此固体的构成粒子排列无序,比如观察右侧一个空隙中就有2个大球,可判断表示的是非晶体。

3.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

答案:B

解析: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。

4.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为(　　)。

A.Mg2CNi3

B.MgC2Ni

C.MgCNi2

D.MgCNi3

答案:D

解析:Mg处于晶胞的顶点上,故1个晶胞中含有Mg的个数为8×=1;Ni处于晶胞的面心,故1个晶胞中含有Ni的个数为6×=3;C处于晶胞的体心,完全属于该晶胞,故该晶体的化学式为MgCNi3。

5.现有四种晶体的晶胞,其离子排列方式如下图所示,其中化学式不属于MN型的是(　　)。

答案:B

解析:A项,晶胞中含有1个M和1个N,化学式为MN型;B项,晶胞中含有1个M和3个N,化学式不属于MN型;C项,晶胞中含有个M和个N,化学式为MN型;D项,晶胞中含有4个M和4个N,化学式为MN型。故选B。

6.Na和Cl在50 GPa~300 GPa的高压下反应生成NaCl晶体的一种晶胞如图(大球是氯原子,小球是钠原子),该晶体的化学式为(　　)。

A.NaCl B.Na6Cl4

C.Na3Cl D.NaCl3

答案:C

解析:通常使用均摊法计算晶胞中含有的粒子数,晶胞中含有4×+2=3个钠原子,含有8×=1个氯原子,所以该晶体的化学式为Na3Cl,故选C项。

7.某晶体的一部分如下图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子的数目之比是(　　)。

A.3∶9∶4 B.1∶4∶2

C.2∶9∶4 D.3∶8∶4

答案:B

解析:由图可知该晶体部分结构单元的上下两面为正三角形,因此处于顶点的粒子为12个该结构单元共用,故该结构单元中含A的数目为6×;处于水平棱上的粒子为4个该结构单元共用,处于垂直棱上的粒子为6个该结构单元共用,故该结构单元中包含B粒子的数目为6×+3×=2,由此可见,A、B、C三种粒子的数目之比为∶2∶1=1∶4∶2。

二、能力提升

1.(双选)T-carbon(又名T-碳)的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代形成碳的一种新型三维立方晶体晶胞结构,如图。下列说法错误的是(　　)。

金刚石晶胞

T-碳晶胞

A.每个T-碳晶胞中含24个碳原子

B.T-碳的密度比金刚石的小

C.T-碳中碳碳键的最小夹角为109°28'

D.由于T-碳是一种蓬松的碳材料,其内部有很大空间可供利用,可能能用作储氢材料

答案:AC

解析:根据金刚石的晶胞结构,可知金刚石晶胞中C原子个数=4+8×+6×=8,T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体代替,因此这种新型三维立方晶体结构晶胞中C原子个数=8×4=32,A项错误;T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体代替,使得T-碳内部出现很大空间,呈现蓬松的状态,导致T-碳的密度比金刚石的小,B项正确;T-碳的结构使得T-碳中距离最近的4个C原子形成正四面体结构,4个C原子位于4个顶点上,其C—C的最小夹角为60°,C项错误;T-碳的结构使得T-碳内部出现很大空间,呈现蓬松的状态,T-碳内部的可利用空间为其作为储能材料提供可能,D项正确。

2.已知CsCl晶体的密度为d g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,相邻的两个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.dNAa3 g·mol-1 B. g·mol-1

C. g·mol-1 D. g·mol-1

答案:A

解析:根据给出的结构可知,CsCl晶体的一个晶胞内含有1个Cl-和8×=1个Cs+。根据题干信息,相邻的两个Cs+的核间距为acm,则V=a3cm3,故M=da3NAg·mol-1,A项正确。

3.(双选)我国用BeO、KBF4等原料制备KBe2BO3F2晶体,在世界上首次实现在177.3 nm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F>O>B

B.KBF4中的阴离子的中心原子的杂化方式为sp2

C.根据元素周期表中元素所处的位置可推测BeO与Al2O3性质相似

D.晶胞中的K+有2个位于晶胞内部,8个位于晶胞顶点,则1 mol该晶胞含2 mol KBe2BO3F2

答案:BD

解析:一般来说,非金属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F>O>B,A项正确;KBF4中的阴离子为B,中心原子为B,根据价层电子对互斥模型,中心原子的价层电子对数=4+×(4-4×1)=4,因此杂化方式为sp3,B项错误; 根据对角线规则,处于对角线位置的元素,性质具有相似性,C项正确;晶胞中的K+有2个位于晶胞内部,8个位于晶胞顶点,该晶胞中K+的数目=8×+2=3,则1mol该晶胞含3molK+,因此1mol该晶胞含KBe2BO3F2物质的量为3mol,D项错误。

4.最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如下图所示,顶角和面心的原子是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学式为(　　)。

A.Ti14C13 B.TiC

C.Ti4C4 D.Ti4C3

答案:A

解析:由题意知该物质是气态团簇分子,题目中的图示应是该物质的一个完整的分子,由14个Ti原子和13个C原子构成,A项正确。

5.回答以下问题。

Ⅰ.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。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离子有　　　　个。 

(2)该化合物的化学式为　　　　。 

Ⅱ.准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过　　　　　　　区分晶体、准晶体和非晶体。 

Ⅲ.(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是　　　　　。 

(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　,该功能陶瓷的化学式为　　　　　。 

答案:Ⅰ.(1)4　(2)ZnS

Ⅱ.X射线衍射实验

Ⅲ.(1)CuCl　(2)2　BN

解析:Ⅰ.元素X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,则X是锌。元素Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则Y是硫。(1)在1个晶胞中,含有Zn2+的数目为8×+6×=4。(2)1个晶胞中含有S2-的数目也为4,所以该化合物的化学式为ZnS。

Ⅱ.区分晶体、准晶体和非晶体可用X射线衍射实验。

Ⅲ.(1)晶胞中灰球代表的粒子4个,白球代表的粒子6×+8×=4个,所以化学式为CuCl。

(2)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×+1=2,灰球表示的原子个数为1+4×=2,所以每个晶胞中含有N原子和B原子各两个;N的电负性大于B的电负性,所以该陶瓷的化学式为BN。

6.A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子层构型;C、D均有五个能级,C核外电子总数是价层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。请回答下列问题。

(1)写出A元素在元素周期表中的位置:　　　　　　　　　。 

(2)B元素的电子排布式为　　　　　　　　　。 

(3)C与D形成化合物CD3分子的空间结构为　　　　　　　　　。 

(4)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为　　　　;列式计算晶体F的密度: 　　　　　　　　　。 

答案:(1)第二周期第ⅥA族

(2)1s22s22p63s1

(3)三角锥形

(4)Na2O　≈2.27 g·cm-3

解析:C、D均有五个能级,说明它们均在第三周期,C的核外电子总数是价层电子数的3倍,则C是P,D为Cl。A、B、C、D的原子序数依次增大,且B存在离子形式,所以A2-和B+的电子层结构相同,则A为O,B为Na。(4)由晶胞图知,小球有8个,大球有8×+6×=4,所以化学式为Na2O。小球为Na,大球为O。根据密度公式:ρ==≈2.27g·cm-3。