1、第一节 晶体的常识 同步测试一、单选题（共 14 题；共 28 分）1.下列说法正确的是（ ） A. 钛和钾都采取图 1 的堆积方式B. 图 2 为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C. 图 3 是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为 a cm，则在每个 CO2 周围距离相等且为 acm 的 CO2 有 8 个D. 图 4 这种金属晶体的晶胞，是金属原子在三维空间里以密置层采取 ABCABC堆积的结果2.已知 CsCl 晶体的密度为 g/cm3 ， NA 为阿伏加德罗常数，相邻的两个 Cs+的核间距为 a cm，如图所示，则 CsCl 的相对分子质量可以表示为（
2、 ） A. B. C. D. 3.如右图所示石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为( )A. 2 B. 3 C. 4 D. 64.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 价如右图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是（ ）A. 超氧化钾的化学式为 KO2 ， 每个晶胞含有 4 个 K+和 4 个 O2B. 晶体中每个 K+周围有 8 个 O2 ， 每个 O2 周围有 8 个 K+C. 晶体中与每个 K+距离最近的 K+有 8 个D. 晶体中与每个 K+距离最近的 K+有 6 个5.下列有关说法不正确的是（ ）A. 水合铜离子的
3、模型如图 1 所示，1 个水合铜离子中有 4 个配位键B. CaF2 晶体的晶胞如图 2 所示，每个 CaF2 晶胞平均占有 4 个 Ca2+C. H 原子的电子云图如图 3 所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动D. 金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图 4，为最密堆积，每个 Cu 原子的配位数均为 126.某物质的晶体内部一个截面上原子的排布情况如图所示，则该晶体的化学式可表示为（ ）A. A2B B. AB C. AB2 D. A3B7.某晶体为体心立方晶格（如图），实验测得其密度为 （gcm 3 ）已知它的相对原子质量为 a，阿伏加德罗常数为 NA（mol 1 ），假定晶体中原
4、子为等径的刚性球且处于体对角性上的三个球相切则该晶体晶胞的边长（cm）为（ ） A. B. C. 3 D. 8.已知 NaCl 的摩尔质量为 Mgmol 1 ， NaCl 晶体的密度为 gcm 3 ， 图大正方体为 NaCl 晶体的最小重复单元（晶胞），其中顶点离子为 8 个晶胞所共有，晶胞中 Na+与最邻近的 Cl 的核间距离为 a cm，则阿伏加德罗常数的值可表示为（ ） A. 2Ma3 B. C. D. 9.根据下列结构示意图，判断下列说法中不正确的是（ ） A. 在 NaCl 晶体中，距 Na+最近的多个 Cl 构成正八面体B. 在 CaF2 晶体中，每个晶胞平均占有 4 个 Ca2+
5、C. 在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数之比为 1：2D. 该气态团簇分子的分子式为 EF 或 FE10.某晶体的部分结构为正三棱柱（如图所示），这种晶体中 A、B、C 三种微粒数目之比为（ ） A. 3：9：4 B. 1：4：2 C. 2：9：4 D. 3：8：411.铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb 4 处于立方晶胞顶角， Ba2 处于晶胞中心，O 2 处于晶胞棱边中心，则该化合物的化学式为( ) A. BaPbO3 B. BaPb2O3 C. BaPbO D. BaPbO412.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示
6、，它的化学式是（ ） A. BaTi8O12 B. BaTi4O6 C. BaTi2O4 D. BaTiO313.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。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示(碳原子： ，镍原子：，镁原子： )，则该晶体的化学式是( ) A. Mg2CNi3 B. MgC2Ni C. MgCNi2 D. MgCNi314.实验测得25 时干冰晶体（面心结构）的晶胞边长为 acm，其摩尔质量为 Mg/mol，则该干冰晶体的密度为（单位：g/cm 3）（ ） A. B. C. D. 二、填空题（共 3 题；共 7 分）15.
7、金刚石属于_晶体（填晶体类型），其中碳原子的配位数为_若碳原子的原子半径为r，则晶胞的边长为_ （用 r 表示），金刚石的密度为 _（用 r 表示） 16.碳元素形成的单质具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，此单质与熔触的钾相互作用，形成某种青铜色的物质（其中的元素钾用“”表示），原子分布如图所示，该物质的化学式为_ 17.Cu3N 的晶胞结构如图，N 3 的配位数为_，Cu +半径为 acm，N 3 半径为 bcm，Cu 3N 的密度为_ gcm3 （ 阿伏伽德罗常数用 NA 表示，Cu、N 相对分子质量为 64、14） 三、综合题（共 3 题；共 21 分）18.如图所
8、示，在石墨晶体中，每一层由无数个正六边形构成，试回答下列问题：（1 ）每个正六边形实际上占有的碳原子数为_个。 （2 ）石墨晶体每一层内碳原子数与 CC 化学健之比是_。 （3 ） ng 碳原子可构成_个正六边形。 19.某离子晶体晶胞结构如图所示，x 位于立方体的顶点， Y 位于立方体中心试分析： （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 ）晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y 形成的夹角XYX 的度数为_ （4 ）设该晶体的摩尔质量为 M gmol1 ，
9、晶体密度为 gcm3 ， 阿伏加德罗常数为 NAmol1 ， 计算此晶体中两个距离最近的 X 中心间的距离（单位取“cm”） 20.A、B、C、D 是元素周期表中前 36 号元素，它们的核电荷数依次增大第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍，B 原子的最外层 P 轨道的电子为半充满结构，C 是地壳中含量最多的元素D 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满请回答下列问题：（1 ） A、B 、C 的第一电离能由小到大的顺序是_（用对应的元素符号表示）；基态 D 原子的电子排布式为_ （2 ） A 的最高价氧化物对应的水化物分子中，其中心原子采
10、取_杂化；BC 3 的空间构型为_（用文字描述） （3 ） 1mol AB 中含有的 键个数为_ （4 ）如图是金属 Ca 和 D 所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中 Ca 和 D 的原子个数比_ （5 ）镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn ， 它们有很强的储氢能力已知镧镍合金LaNin 晶胞体积为 9.01023 cm3 ， 储氢后形成 LaNinH4.5 合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则 LaNin中 n=_（填数值）；氢在合金中的密度为_ 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【解答】解：A图 1 表示的堆积方式为 A3 型紧密堆积， K 采用 A2
11、 型紧密堆积，故 A 错误；B在二维空间里的非密置层放置，在三维空间堆积形成 A2 型紧密堆积，得到体心立方堆积，故 B 错误；C干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为 12，即每个 CO2 周围距离相等且为 acm 的 CO2 有12 个，故 C 错误；D该晶胞类型为面心立方，则堆积方式为 A1 型密堆积，即金属原子在三维空间里以密置层采取ABCABC堆积，故 D 正确；故选 D【分析】A根据图 1 判断紧密堆积方式判断；B在二维空间里的非密置层放置，在三维空间堆积形成 A2 型紧密堆积，据此判断；C判断晶胞类型，根据配位数判断；D根据晶胞类型判断密置层堆积方式2.【答案】A 【解析】【解
12、答】解：该立方体中含 1 个氯离子，Cs +个数=8 =1，根据 V= 知，M= ， 摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是 a3 NA ， 故选A【分析】利用均摊法确定该立方体中含有的离子，根据 V= 计算相对分子质量3.【答案】A 【解析】【解答】每个碳原子被 3 个正六边形共用，因此每个正六边形占有这个碳原子的 ，所以每个正六边形占有碳原子数目为 6 2 个，故选 A 项。【分析】本题考查均摊法计算原子的公用，即均摊法的应用，熟练掌握每个原子的公用情况是解题的关键。4.【答案】A 【解析】【解答】A根据图知，该晶胞中钾离子个数=8 +6 =4，超氧根离子个数=1+12
13、=4，则钾离子和超氧根离子个数之比=4：4=1：1，所以其化学式为 KO2 ， 每个晶胞含有 4 个 K+和 4 个 O2 ， 故 A 正确；B根据图知，每个钾离子周围有 6 个超氧根离子、每个超氧根离子周围有 6 个钾离子，即阴阳离子配位数是 6，故 B 错误；C根据图知，每个钾离子距离最近的钾离子有 38 个=12 ，故 C 错误；D根据图知，每个钾离子距离最近的钾离子有 38 个=12 ，故 D 错误；故选 A【分析】A根据图知，该晶胞中钾离子个数=8 +6 =4，超氧根离子个数=1+12 =4，则钾离子和超氧根离子个数之比=4：4=1： 1，据此判断化学式；B根据图知，每个钾离子周围有
14、 6 个超氧根离子、每个超氧根离子周围有 6 个钾离子；C根据图知，每个钾离子距离最近的钾离子有 38 个；D根据图知，每个钾离子距离最近的钾离子有 38 个5.【答案】C 【解析】【解答】A、水合铜离子中铜离子的配位数为 4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，故 A 正确；B、根据均摊法可知，在 CaF2 晶体的晶胞中，每个 CaF2 晶胞平均占有 Ca2+个数为 =4，故 B正确；C、电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H 原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说 H 原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，故 C 错误；D、在金属晶体的最密
15、堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有 12 个原子与之相连，对于铜原子也是如此，故 D 正确；故选 C【分析】A 水合铜离子中铜离子的配位数为 4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，据此答题；B 根据均摊法可知，在 CaF2 晶体的晶胞中，每个 CaF2 晶胞平均占有 Ca2+个数为 =4，据此答题；C 电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H 原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说 H 原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，据此答题；D 在金属晶体的最密堆积中，对于每
16、个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有 12 个原子与之相连，对于铜原子也是如此，据此答题；6.【答案】B 【解析】【解答】解：根据均摊法，再结合图可知，在这个截面上 A 原子数为 4+ =8，B 原子数为=8，所以 A、B 原子个数比为 1：1，化学式为 AB，故选 B【分析】根据均摊法，再结合图可知，在这个截面上 A 原子数为 4+ =8，B 原子数为=8，所以 A、B 原子个数比为 1：1，化学式为 AB，据此答题7.【答案】A 【解析】【解答】解：因为金属钠晶体为钾型，所以在晶胞中含有钠原子数为 1+8 =2，设晶胞边长为x，
17、根 = 得， = ，则 x= ，故选 A【分析】根据 = 可计算出晶胞体积，再得到晶胞边长，据此进行计算8.【答案】D 【解析】【解答】解：一个 NaCl 的晶胞中所包含的 Na+为：12 +1=4，Cl 数目为：8 +6 =4，即1 个 NaCl 晶胞的体积实际上是 4 个 Na+和 4 个 Cl 共同所占的体积，由 NaCl 晶胞示意图可知 1 个 Na+与 1个 Cl 共同占有的体积为 V= （2acm） 3=2a3cm3 ， 由等式 NAV=M，可得 NA= ， 故选 D【分析】根据均摊法计算出一个晶胞中所包含的 Na+与 Cl 数目，利用晶体密度、晶胞体积和晶胞摩尔质量计算阿伏伽德罗
18、常数9.【答案】D 【解析】【解答】解：A、在 NaCl 晶体中，距 Na+最近的 Cl 有 6 个，而每个 Na+离子为 8 个晶胞共有，则距 Na+最近的多个 Cl 构成正八面体，故 A 正确；B、Ca 2+位于晶胞的顶点和面心，晶胞中含有 Ca2+的个数为： =4，故 B 正确；C、在金刚石晶体中，每个碳原子形成 4 个共价键，每两个碳原子形成一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为 =2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数之比为 1：2 ，故 C 正确；D、气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有 4 个 E 原子，4 个 F 原子，则分子式为 E4F4 或 F4E4 ， 故 D
19、 错误故选 D【分析】A、根据在 NaCl 晶体中，距 Na+最近的 Cl 有 6 个进行分析；B、Ca 2+位于晶胞的顶点和面心，利用均摊法计算；C、根据用均摊法分析；D、注意气态团簇分子与晶胞的区别10.【 答案】B 【解析】【解答】解：A 位于正三棱柱的顶角，则有 的 A 属于该晶胞，该晶胞中含 A 的个数为 6 = ，B 分为两类，位于侧棱上的 B 有 属于该晶胞，位于上下底面边上的 B 有 属于该晶胞，该晶胞含 B 原子个数为 3 +6 =2，含 C 原子个数为 1，则 A、B、C 三种原子个数之比为 ：2：1=1：4：2， 故选 B【分析】晶体的部分结构为正三棱柱，根据分摊法知顶角
20、有 的 A 属于该晶胞，侧棱上的 B 有 属于该晶胞，位于上下底面边上的 B 有 属于该晶胞，含 C 原子个数为 1，则 A、B、C 三种原子个数可求出，原子个数之比便可求出11.【 答案】A 【解析】【解答】1 个晶胞中有 1 个 Ba2 ， Pb4 的个数为 8 1，O 2 的个数为 12 3，故化学式为 BaPbO3。【分析】本题考查物质的化学式的计算，熟练掌握均摊法是解题的关键。12.【 答案】D 【解析】【解答】解：由晶胞结构示意图可知，Ba 在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti 处于立方体的8 个顶点，每个 Ti 有 属于该晶胞； O 处于立方体的 12 条棱的中点，每个 O 有
21、属于该晶胞即晶体中 N（Ba）：N（Ti）：N（O）=1 ：（8 ）：（12 ）=1：1：3 ，所以化学式为：BaTiO 3 ， 故选：D【分析】根据均摊法可以进行计算出晶胞中含有各种原子的个数，进而确定化学式，据此答题13.【 答案】D 【解析】【解答】碳原子位于体心只有一个，Mg 原子位于顶角，其个数为 8 1，Ni 原子位于面心，其个数为 6 3，该晶体的化学式是 MgCNi3。【分析】本题考查晶胞的计算，具有一定的空间想象能力是解题的关键。14.【 答案】D 【解析】【解答】解：干冰晶胞是面心立方晶胞，所以每个晶胞中含有二氧化碳分子个数=8 +6 =4，晶胞边长为 acm，则体积为 a
22、3cm3 ， 则该干冰晶胞密度为：= = = g/cm3= g/cm3 ， 故选 D【分析】干冰晶体为面心结构，每个顶点上的二氧化碳分子被 8 个晶胞共用，每个面心上的二氧化碳分子被两个晶胞共用，所以该晶胞中二氧化碳分子个数=8 +6 =4，根据 = = 计算出该干冰晶体的密度二、填空题15.【 答案】原子；4； r；【解析】【解答】解：金刚石为原子晶体，根据图 可知，C 形成 4 个共价键，则原子配位数是 4，根据均摊法可计算出晶胞中碳原子数为 =8，则晶胞的质量为 ，根据金刚石晶胞的结构可知，晶胞的体对角线为 4 个碳原子直径的长度，设边长为 a，即 a=8r，所以 a= r，而晶胞的体积
23、为 a3 ， 则密度为 = ，故答案为：原子；4； r； 【分析】金刚石为原子晶体，晶胞如图 ，根据均摊法计算出晶胞中碳原子数；根据金刚石晶胞的结构，利用立体几何的知识，可以计算晶胞的质量和体积，可计算晶胞的密度，以此解答该题16.【 答案】KC 8 【解析】【解答】解：如图所示，K 原子镶嵌在正六边形的中心，该正六边形周围有 6 个未镶嵌 K 原子的C 原子正六边形结构，即每正六边形周围连接 6 个 C 原子，该碳原子为 3 个正六边形共有，故结构中 K 原子与 C 原子数目之比为 1：（ 6+6 ）=8 ，故化学式为 KC8 ， 故答案为：KC 8 【分析】如图所示，K 原子镶嵌在正六边形
24、的中心，该正六边形周围有 6 个未镶嵌 K 原子的 C 原子正六边形结构，即每正六边形周围连接 6 个 C 原子，该碳原子为 3 个正六边形共有，结合均摊法计算化学式17.【 答案】6 ；【解析】【解答】解：晶胞中小黑色球数目为 8 =1，大黑色球 2 数目为 12 =3，故小黑色球为N3 、大黑色球为 Cu+ ， 补全晶胞结构可知，N 3 离子周围有 6 个 Cu+； Cu+半径为 a pm，N 3 半径为b pm，则晶胞棱长为 2（a+b ）pm ，晶胞体积为2 （a+b）10 10 cm3 ， 晶胞质量为（643+14）NAg，则晶胞密度为（643+14）N Ag2（a+b） cm3=
25、gcm3 ， 故答案为：6； 【分析】晶胞中小黑色球数目为 8 =1，大黑色球 2 数目为 12 =3，故小黑色球为 N3 、大黑色球为Cu+ ， 补全晶胞结构可知，N 3 离子周围有 6 个 Cu+；Cu+半径为 a pm，N 3 半径为 b pm，则晶胞棱长为 2（a+b）pm ，进而计算晶胞体积、晶胞质量，再根据= 计算晶胞密度三、综合题18.【 答案】（1）2（2 ） 2 3 （3 ）【解析】【解答】(1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6 2( 个)。(2) 分析每个正六边形：所占的碳原子数为 6 2 ；所占的 CC 键数为 6 3，故答案为 23。(3)ng 碳的原
26、子数为 NA ， 故答案为 。【分析】熟练掌握石墨的结构是解题的关键。19.【 答案】（1）4 ；8；XY 2 或 Y2X（2 ） 12（3 ） 10928（4 ）解：该晶体的摩尔质量为 M gmol1 ， 则晶胞的质量为： g，晶胞体积为 cm3 ， 晶胞边长为 cm，则晶体中两个距离最近的 X 中心间的距离为 【解析】【解答】解：（1）由离子晶体晶胞图， X 位于立方体的顶点，Y 位于立方体中心，则每个 Y 同时吸引着 4 个 X，空间有 8 个晶胞无隙并置，则每个 X 同时吸引着 8 个 Y，1 个晶胞中含 X 为 4 = ，含 Y 为 1，X、Y 的离子个数之比为 1：2 ，则晶体的化
27、学式为 XY2 或 Y2X； 故答案为：4；8；XY 2 或Y2X；（ 2）由图可知，X 在顶点，则一个晶胞中最近的 X 有 3 个，为面上的距离，晶体中在每个 X 周围与它最接近且距离相等的 X 共有 =12 个；故答案为：12；（3 ）1 个 Y 与 4 个 X 形成空间正四面体结构，则晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y 形成的夹角XYX 的度数为 10928；故答案为：10928；（4）该晶体的摩尔质量为 M gmol1 ， 则晶胞的质量为： g，晶胞体积为 cm3 ， 晶胞边长为 cm，则晶体中两个距离最近的 X 中心间的距离为 ；故答案为： ；【分析】由离子晶体晶胞图，X
28、位于立方体的顶点，Y 位于立方体中心，则 1 个晶胞中含 X 为 4 = ，含 Y 为 1，X、Y 的离子个数之比为 1：2 ，1 个 Y 与 4 个 X 形成空间正四面体结构，计算晶胞所含微粒数，利用密度和摩尔质量计算出晶胞的边长，继而计算出晶体中两个距离最近的 X 中心间的距离，以此来解答20.【 答案】（1）CON；1s 22s22p63s23p63d104s1（2 ） sp2；平面三角形（3 ） 2NA（4 ） 1： 5（5 ） 5； 0.083g/cm3 【解析】【解答】解：A、B 、 C、D 都是前 36 号元素，它们的核电荷数依次增大，第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成
29、对电子数的 2 倍，故原子核外电子排布为 1s22s22p2 ， 故 A 为 C 元素；C 是地壳中含量最高的元素，所以 C 是 O 元素；B 原子的最外层 p 轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为2s22p3 ， 故 B 为 N 元素；D 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故 D 元素原子各层电子数分别为 2、8、18、1，是 29 号 Cu 元素（1）C、N、O 元素是同一周期元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但 N 元素原子 2p 能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能 CON ；D 的原子序数是 2
30、9，为 Cu 元素，其原子核外电子排布式为：1s 22s22p63s23p63d104s1 ， 故答案为：C ON ；1s 22s22p63s23p63d104s1；（2）H2CO3 中 C 原子最外层电子数全部成键，没有孤电子对，成 1 个 C=O 双键，2 个 CO 单键，杂化轨道数目为 3，采取 sp2 杂化，NO 3 中 N 原子形成 3 个 键，孤电子对= =0，则应为平面三角形，故答案为：sp 2；平面三角形；（ 3）将 CN 中 C 原子及 1 个负电荷换成 1 个 N 原子，可得的等电子体 N2 ， CN 中形成 CN 三键，1 个 CN 含有 2 个 键，故 1mol CN
31、中含有的 键个数为 2NA ， 故答案为：2N A；（4）由晶胞结构可知，Ca 原子处于顶点，晶胞中含有 Ca 原子数目为 8 =1，Cu 原子处于晶胞内部与面上、面心，晶胞中 Cu 数目为 1+4 +4 =5，故该合金中 Ca 和 Cu 的原子个数比为1： 5，故答案为：1：5；（5 ）由（4 ）知 n=5，晶胞中拥有 4.5 个 H 原子，氢在合金中的密度为 =0.083g/cm3 ， 故答案为：5；0.083g/cm 3 【分析】A、B、C、D 都是前 36 号元素，它们的核电荷数依次增大，第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍，故原子核外电子排布为 1s22s22p2 ， 故 A 为 C 元素；C 是地壳中含量最高的元素，所以 C 是 O 元素；B 原子的最外层 p 轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为 2s22p3 ， 故B 为 N 元素；D 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故 D元素原子各层电子数分别为 2、8 、18、1，是 29 号 Cu 元素，以此解答该题
