1、第 3 章 物质的聚集状态与物质性质课时训练 13 认识晶体基础夯实1.普通玻璃和水晶的根本区别在于( )A.外形不一样B.普通玻璃的基本构成微粒无规则性地排列,水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换解析：普通玻璃为非晶体,水晶为晶体,它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性重复排列,B 项正确。答案：B2.北京大学和中国科学院的化学工作者通过合作已成功研制出碱金属与 C60制成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中,石墨吸收钾而形成称为钾石墨的物质,其组成可以是 C8K、C
2、12K、C 24K、C 36K、C 48K、C 60K 等等。在钾石墨中,钾原子把价电子交给石墨,但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析中正确的是( ) (导学号 52720053)A.题干中所举出的 6 种钾石墨属于同素异形体B.若某种钾石墨的原子分布如图一所示,则它所表示的是 C24KC.若某种钾石墨的原子分布如图二所示,则它所表示的是 C12KD.另有一种灰色的钾石墨 C32K,其中 K 的分布也类似图中的中心六边形,则最近两个 K 原子之间的距离为石墨键长的 4 倍解析：同素异形体指的是由同种元素组成的不同单质,题中所示的钾石墨属于离子化合物,因此选项 A 错。对于选项
3、B,画出图一的最小重复单元:可知含有碳 24 个,含有钾=2 个,因此该钾石墨的化学式为 C12K。同理可知图二所表示的钾石墨是 C8K。因此无需计算可知选项 D正确。答案：D3.下列叙述正确的是( )A.固体 SiO2一定是晶体B.晶体有固定的组成,非晶体没有固定的组成C.晶体内部的微粒按一定规律做周期性重复排列D.凡具有规则外形的固体一定是晶体解析：从晶体与非晶体的本质差异上来判断。固体 SiO2有结晶和无定形两类,故 A 项错误;非晶体如玻璃同样有固定的组成,故 B 项错误;晶体的特殊性质都是其内部微粒按一定规律周期性排列的结果,故 C 项正确;晶体有规则的几何外形,但有规则几何外形的固
4、体不一定是晶体,故 D 项错误。答案：C4.云母属晶体,是单斜晶系一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。用烧热了的针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时,熔化了的石蜡呈现椭圆形,这是因为 ( )A.云母是热的不良导体,传热不均匀B.石蜡是热的不良导体,传热不均匀C.石蜡具有各向异性,不同的方向导热性不同D.云母具有各向异性,不同的方向导热性不同解析：云母属晶体,晶体具有各向异性。答案：D5.某离子化合物的晶胞为如图所示的立体结构,晶胞是整个晶体中最基本的重复单元。阳离子位于此晶胞的中心,阴离子位于 8 个顶点,该离子化合物中,阴、阳离子个数比是( )A.18 B.14 C.12 D.11解析：阳离
5、子为该晶胞独立拥有,而每个阴离子则为 8 个晶胞共用,所以晶胞拥有阴离子个数为8=1,故 D 项正确。答案：D6.据报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶胞结构;镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有 1 个镁原子,6 个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为( ) (导学号 52720054)A.MgB B.MgB2C.Mg2B D.Mg3B2解析：棱柱顶点上的每个镁原子被六个相同的棱柱所共用,棱柱底面上的每个镁原子均被两个相邻的六棱柱所共用,故每个六棱柱平均拥有镁原子数为 62+12=3,而硼原子位于棱柱内,故平均每个六棱柱拥有硼原子
6、数为 6,则该化合物的化学式为 MgB2。答案：B7.纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大,这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示),则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为( )A.78 B.1314C.2525 D.2627解析：表面微粒数=26。总微粒数=表面微粒数+中心微粒数=26+1=27。答案：D8.钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料,被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题:(1)钛有 Ti 和 Ti 两种原子,它们互称为 。Ti 元素基态原子的电子排布式为 。 (2
7、)偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示,它的化学式是 。 解析：根据偏钛酸钡晶体的晶胞结构,求得 Ba、Ti、O 原子数之比=1(8)(12)=113,故它的化学式是 BaTiO3。答案：(1)同位素 1s 22s22p63s23p63d24s2(或Ar3d 24s2 )(2)BaTiO3能力提升9.某离子晶体晶胞结构如图,( )X 位于立方体的顶点,( )Y 位于立方体的体心,试分析:(1)晶体中每个 Y 同时吸引着 个 X,每个 X 同时吸引着 个 Y,该晶体的化学式为 。 (2)晶体中在每个 X 周围与它最接近且距离相等的 X 共有 个。 (3)
8、晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y 形成的夹角XYX= (填角的度数)。 (4)若该立方体的棱长为 a cm,晶体密度为 gcm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则该离子化合物的摩尔质量为 。 解析：(1)由晶胞可直接看出每个 Y 周围吸引着 4 个 X,每个 X 被 8 个晶胞共用,则 X 周围有8 个等距离的 Y,晶胞内 X 与 Y 的数目比为(4)1=12,故化学式为 XY2(或 Y2X)。(2)以某个 X 为中心,补足 8 个共用 X 的晶胞,可发现与中心 X 等距离且最近的 X 共有12 个。(3)四个 X 围成一个正四面体,Y 位于中心,类似甲烷的分子结构,故XYX=109
9、.5。(4)每摩尔晶胞相当于 0.5 mol XY2(或 Y2X),故摩尔质量可表示为 M= gmol-1。答案：(1)4 8 XY 2(或 Y2X)(2)12(3)109.5(4)2a3N A gmol-110.原子序数小于 36 的 X、Y、Z、W 四种元素,其中 X 是形成化合物种类最多的元素,Y 原子处于基态时最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍,Z 原子处于基态时 2p 原子轨道上有 3个未成对的电子,W 的原子序数为 29。 (导学号 52720055)回答下列问题:(1)Y2X2分子中 Y 原子轨道的杂化类型为 ,1 mol Y 2X2含有 键的数目为 。 (2)化合物 ZX3
10、的沸点比化合物 YX4的高,其主要原因是 。 (3)元素 Y 的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体,元素 Z 的这种氧化物的分子式是 。 (4)元素 W 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 ,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物 HnWCl3,反应的化学方程式为 。 解析：基态原子最外层电子数是其内层电子总数 2 倍的元素是 C,故可由 X 是形成化合物种类最多的元素推知 X 是 H,2p 原子轨道上有 3 个未成对电子的元素是 N,原子序数为 29 的元素是 Cu。(1)C2H2是直线形分子,C 原子杂化方式为 sp1杂化,C 2H2分子中有一个碳碳叁键
11、,因此 1 mol C2H2分子中有 3 mol 键,即 36.021023个 键。(2)由于 NH3分子间存在氢键,使其沸点较高。(3)CO2和 N2O 都是 22 个电子,二者互为等电子体。(4)晶胞中 Cu 的个数为 8+6=4,而 Cl 全在晶胞中,因此该晶体的化学式为 CuCl。答案：(1)sp 1杂化 36.0210 23(2)NH3分子间存在氢键(3)N2O(4)CuCl CuCl+2HCl H2CuCl3(或 CuCl+2HCl H2CuCl3)11.-羧乙基锗倍半氧化物(即 Ge-132)是与人体健康有关的最重要的有机锗化合物。其片层结构如图所示,每个结构相同的基团都是由六个
12、锗原子和六个氧原子构成的十二元环。每个锗原子同时与三个氧原子相连接,形成可以任意延伸的片层,每个锗原子还连接一个 -羧乙基(CH 2CH2COOH),各片层间存在相互作用,连接成三维网状结构。每个“/”连接一个CH 2CH2COOH(1)每个正六边形平均拥有 个锗原子。 (2)试写出 Ge-132 的化学式 。 解析：正六边形上锗原子是三个正六边形共用,氧原子是两个正六边形共用,所以每个锗原子有、每个氧原子有属于一个正六边形所有。所以每个正六边形拥有锗原子数为 6=2 个,氧原子数为 6=3 个。同理可求,每个正六边形拥有羧乙基数目为 6=2 个,则 Ge-132 的化学式为(CH 2CH2C
13、OOH)2Ge2O3或(GeCH 2CH2COOH)2O3或 Ge2C6H10O7。答案：(1)2(2)(CH2CH2COOH)2Ge2O3或(GeCH 2CH2COOH)2O3或 Ge2C6H10O712.(1)(2016 全国甲,37 节选)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的密度为 d gcm-3,晶胞参数 a= nm。 (2)(2016 全国乙,37 节选)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。右图为 Ge 单晶的晶胞,其中原子坐标参数 A 为(0,0,0);B 为(,0,);C 为(,0)。则 D 原子的坐标参数为
14、 。 晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。 (3)(2016 四川理综,8 节选)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z 是一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍,R 是同周期元素中最活泼的金属元素,X 和 M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z 的基态原子 4s 和 3d轨道半充满。请回答下列问题:M 和 R 所形成的一种离子化合物 R2M 晶体的晶胞如下图所示,则图中黑球代表的离子是 (填离子符号)。 解析：(1)1 个晶胞中含 Cu 原子:6个,含 Ni 原子:8个,故晶胞中 Cu 与 Ni 的原子个数比为 31。Cu 3Ni 的摩尔质量为 251 gmol-1,据 m=V 得: a3d gcm-3NA=251 gmol-1,求得 a=107 nm。(2)根据图中各个原子的相对位置,D 在各个方向的处,所以坐标是();根据晶胞结构计算含有的锗原子数:8+6+4=8,晶胞的密度 =107 gcm-3。(3)R2M 为 Na2O,黑球位于晶胞内部,共 8 个,白球位于顶点和面心,共 8+6=4 个,则N(黑球) N(白球)=84=21,则黑球为 Na+。答案：(1)3110 7(2)() 10 7(3)Na+
