高中人教版 (2019)第一节 物质的聚集状态与晶体的常识当堂检测题

第三章　第一节

一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)

1．下列说法正确的是( D )

A．水晶和无定形二氧化硅都是晶体，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

解析：水晶是晶体，无定形二氧化硅是非晶体，A错误；由于质点的有序排列，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；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；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。

2．下列说法正确的是( D )

A．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却，可得到较大颗粒明矾晶体

B．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

C．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

D．可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体

解析：在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却，可得到较小颗粒明矾晶体，A错误；晶体中分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高，而分子的稳定性与分子内的化学键的强弱有关，与分子间作用力大小无关，B错误；元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素导电性介于导体和绝缘体之间，可以寻找半导体材料，不属于过渡元素，C错误；根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体，D正确。故选D。

3．如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中○—X、●—Y、—Z。其对应的化学式不正确的是( B )

A．XY　　 B．X2Y

C．X3Y　 D．XY3Z

解析：图中X、Y均处于顶点，且个数均为4，个数比为11，化学式为XY，故A正确；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；图中X的数目：4×＋1＝，Y的数目：4×＝，化学式X3Y正确，故C正确；图中，X的数目：8×＝1，Y的数目：6×＝3，Z位于体心，数目为1，化学式XY3Z，故D正确。故选B。

4．有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，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 )

A．Ti14C13  B．TiC

C．Ti14C4  D．Ti4C3

解析：根据题意知，该结构就是其分子结构，分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子，直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可，其分子式为Ti14C13，故选A。

5．如图所示，CsCl晶体的晶胞(晶体中最小重复单元)，已知晶体中2个最近Cl－核间距为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则CsCl晶体的密度为( C )

A.g·cm－3  B．g·cm－3

C.g·cm－3  D．g·cm－3

解析：由晶胞结构可知，晶胞中铯离子个数为1，氯离子个数为8×＝1，由晶体中2个最近Cl－核间距为a cm可知，晶胞的参数为a cm，设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞质量公式可得：a3d＝，解得d＝，故选C。

6．下列关于晶体性质的描述中，正确的是( C )

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X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

解析：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；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；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；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。

7．下列与等离子体无关的是( D )

A．等离子体显示器

B．日光灯和霓虹灯

C．把温度升高到几千摄氏度时水蒸气发生的变化

D．液晶显示器

解析：等离子体显示器是通过等离子体显示图像和文字，与等离子体有关，故A不选；日光灯和霓虹灯中气体被电离形成了等离子体，与等离子体有关，故B不选；把温度升高到几千摄氏度时，水蒸气被电离形成了等离子体，与等离子体有关，故C不选；液晶显示器是通过液晶显示图像和文字，与等离子体无关，故D选。故选D。

8．如图是某化合物的晶体结构，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为( A )

A．MgB  B．Mg3B2

C．Mg2B  D．Mg2B3

解析：利用均摊法计算晶胞的微粒个数可知，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子，故一个晶胞中镁原子的个数为12×＋2×＝3；6个硼原子位于棱柱侧面上，故硼原子数为6×＝3，所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为11，故化学式为MgB，A项正确。故选A。

9．关于测定晶体结构错误的是( A )

A．对乙酸晶体进行测定，晶胞中含有1个乙酸分子

B．经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小

C．经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型

D．经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置

解析：对乙酸晶体进行测定，可以得到晶胞结构中含有4个乙酸分子，A错误；经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小，B正确；经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型，C正确；经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置，D正确。故选A。

10．氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs＋与Cl－的个数之比为11，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为( D )

A．861  B．431

C．161  D．113

解析：根据晶胞的均摊法，在此晶体的晶胞中有A：8×＝1(个)，B：1×1＝1(个)，C：6×＝3(个)，即N(A) N(B) N(C)＝113，故D正确。

11．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是( B )

A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP

B．该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有4个

C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区

D．Sn和P原子间的最短距离为a pm

解析：根据晶胞的结果分析得到晶胞中原子个数分别为P：1个，Sn：8×＝1，Cu：6×＝3，则磷锡青铜的化学式为Cu3SnP，故A正确；以面心的铜分析，该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有8个，故B错误；三种元素Cu、Sn、P的价电子分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3，则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区，故C正确；Sn和P原子间的最短距离为体对角线的一半即a pm，故D正确。故选B。

二、非选择题

12．钛酸钙是典型的钙钛矿型化合物，该类化合物具有特殊的理化性质，比如吸光性、电催化性等，其晶体结构如下图所示。

(1)基态钛原子价电子排布式是 3d24s2　。

(2)晶胞中与每个Ti4＋距离最近且相等的O2－有 6　个。

(3)钛酸钙的化学式为 CaTiO3　。

(4)其晶胞参数约为a×10－10 cm，该钛酸钙晶体的密度ρ＝ 　g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示)。

解析：(1)钛原子价电子排布式是3d24s2。

(2)每个面心的O2－与Ti4＋的距离相近且相等，故晶胞中与每个Ti4＋距离最近且相等的O2－有6个。

(3)①处于顶点的钙原子，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有该晶胞，故该晶胞中钙原子个数为8×＝1；②处于面上的O2－，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有属于该晶胞，故该晶胞中O2－个数为6×＝3；③处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞，故该晶胞中Ti4＋个数为1；故钛酸钙的化学式为CaTiO3。

(4)该钛酸钙晶体的密度ρ＝g·cm－3。

13．氮(N)、镓(Ga)合金由于其良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。

(1)以下说法错误的是 AC　(填字母)。

A．GaN晶体中存在非极性共价键

B．电负性：N>Ga

C．原子半径：N>Ga

D．沸点：NH3>PH3

(2)晶胞中与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为 正四面体　，晶胞中与Ga原子相邻且最近的Ga原子个数为 12　。

(3)以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数坐标。A原子坐标为，则B原子坐标为 　。

(4)若GaN晶胞边长为a pm，则Ga原子与N原子的最短核间距为 　pm。

解析：(1)GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键，1个Ga原子和周围四个N原子形成极性共价键，不存在非极性共价键，A错误；Ga电负性小于同周期的元素As，N的电负性大于同主族元素As，所以电负性：N>Ga，B正确；N原子半径小于同主族元素As，Ga原子半径大于同周期的元素As，所以原子半径N<Ga，C错误；PH3分子之间只有范德华力，而氨气可形成分子间氢键，所以沸点：NH3>PH3，D正确。故选AC。

(2)由题目信息和晶胞图可知，与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为正四面体形，N位于正四面体的中心。晶胞中，以上底面的Ga原子为参照，与上底面顶点的四个Ga原子，与下面晶胞和上面晶胞面上的Ga原子距离都相等，故晶胞中离同一个Ga原子最近的其他Ga原子个数为12。

(3)已知A原子坐标为，则B原子坐标为。

(4)观察、分析晶胞结构Ga原子与N原子的最短核间距为体对角线的，若GaN晶胞边长为a pm，则Ga原子与N原子的最短核间距为pm。

14．Eu、Ti和O形成一种化合物，其晶胞为如图所示的立方体。

(1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的 E　。

A．s区  B．p区

C．d区  D．ds区

E．f区

(2)在该晶胞中，Eu、Ti、O的粒子个数比是 113　。

(3)若将Ti原子置于立方体的体心，Eu原子置于立方体顶角，则O原子处于立方体的 B　位置。

A．体心  B．面心

C．棱心  D．顶角

(4)1个Eu原子和 12　个O原子相邻，1个Ti原子和 6　个O原子相邻。1个O原子和 4　个Eu原子相邻，1个O原子和 2　个Ti原子相邻。

解析：(1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的第六周期，物质在参加反应时，原子核外电子最外层、次外层及倒数第三层的电子都会发生变化，因此属于f区的元素，故合理选项是E。

(2)在该晶胞中，Eu原子个数为1，Ti原子个数为8×＝1，含有的O原子个数为12×＝3，则晶胞中Eu、Ti、O的粒子个数比是113。

(3)若将Ti原子置于立方体的体心，在一个晶胞中含有1个Eu原子，通过该Ti原子的8个晶胞中含有8个Eu原子，将8个Eu原子相连，形成一个立方体，Eu位于立方体的顶角上，O原子处于立方体的面心上，故合理选项是B。

(4)根据图示可知：在晶胞中与Eu原子距离相等且最近的O原子有12个，距离为晶胞面对角线的一半；以晶胞顶点Ti原子为研究对象，在晶胞中与Ti原子距离相等且最近的O原子有6个，分别位于Ti原子上下、前后、左右6个方向，距离为晶胞边长的一半；O原子位于晶胞棱边上，通过该棱边可以形成4个晶胞，每个晶胞中有一个Eu原子，因此与1个O原子和4个Eu原子距离相等且最近，距离是晶胞面对角线的一半；在1个O原子周围有2个Ti原子与O原子距离相等且最近，距离是晶胞边长的一半。