2020高中化学课时跟踪训练12晶体的常识含解析 人教版选修3

2020高中化学课时跟踪训练12晶体的常识含解析 人教版选修3

课时跟踪训练(十二)‎ ‎[基础巩固]‎ ‎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，即晶体具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。‎ ‎[答案]　B ‎2．下列不属于晶体的特点的是(　　)‎ A．一定有规则的几何外形 B．一定有各向异性 C．一定有固定的熔点 D．一定是无色透明的固体 ‎[解析]　晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫色的碘晶体和蓝色的硫酸铜晶体等。‎ ‎[答案]　D ‎3．下列途径不能得到晶体的是(　　)‎ A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却 C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却 ‎[解析]　晶体呈现自范性是需要一定条件的，即晶体生长的速率要适当。熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。FeCl3、AlCl3等固体均易升华，其蒸气凝华则得到晶体。D项析出胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。‎ ‎[答案]　A ‎4．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是(　　)‎ A．水由液态变为玻璃态，体积缩小 9‎ B．水由液态变为玻璃，体积膨胀 C．玻璃态是水的一种特殊状态 D．玻璃态水能使X射线产生衍射 ‎[解析]　玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，不能使X射线产生衍射；因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。‎ ‎[答案]　C ‎5．下列关于晶体的说法正确的是(　　)‎ A．粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形，故为非晶体 B．晶体呈现自范性的过程是非自发的过程 C．玛瑙和水晶皆为晶体，二者都是熔融二氧化硅凝固所形成的 D．当晶体生长速率适当时才可得到规则的多面体外形 ‎[解析]　A项，有的固体粉末，肉眼看不到晶体外形。放到光学显微镜下才可以看到整齐规则的晶体外形，错误；B项，晶体自范性的呈现是一个自发的过程，错误；C项，玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的，错误；D项，熔融态物质冷却凝固速率过快只得到看不到规则外形的粉末或块状物，玛瑙的形成就是一个例子，正确。‎ ‎[答案]　D ‎6．下列说法错误的是(　　)‎ A．同一物质可能是晶体，也可能是非晶体 B．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点 C．雪花是水蒸气凝华得到的晶体 D．溶质从溶液中析出可以得到晶体 ‎[解析]　同一种物质在不同的条件下可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态，A正确；区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，B错误；C、D正确。‎ ‎[答案]　B ‎7．下图所示的是晶体结构中的一部分，图中○－X、●－Y、⊗－Z。其对应的化学式不正确的是(　　)‎ ‎[解析]　本题考查晶胞中微粒数目的计算和晶体化学式的确定。A图中X、Y的数目比＝∶＝1∶1，化学式为XY正确；B图中X、Y的个数比＝1∶＝1∶1，化学式X2Y错误，应为XY；C图中X、Y的个数比＝∶＝3∶1，化学式为X 9‎ ‎3Y正确；D图中X、Y、Z的个数比＝∶∶1＝1∶3∶1，化学式为XY3Z正确，故B符合题意。‎ ‎[答案]　B ‎8．如图所示是金属钠的晶胞示意图，该晶胞平均含有的钠原子数是(　　)‎ A．9 B．5‎ C．3 D．2‎ ‎[解析]　金属钠的晶胞中，有8个原子处于顶点上，有1个原子位于体心，故该晶胞平均含有的钠原子数为×8＋1＝2。‎ ‎[答案]　D ‎9．钠米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，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粒子数与总粒子数的比值为(　　)‎ A．7∶8‎ B．13∶14‎ C．25∶25‎ D．26∶27‎ ‎[解析]　“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。表面粒子数＝8＋6＋12＝26。总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。‎ ‎[答案]　D ‎10．如图所示，食盐晶体是由钠离子(图中的“●”)和氯离子(图中的“○”)组成的，且均为等距离交错排列。已知食盐的密度是2.2 g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离最接近于(　　)‎ 9‎ A．3.0×10－8 cm B．3.5×10－8 cm C．4.0×10－8 cm D．5.0×10－8 cm ‎[解析]　本题考查的是有关晶胞的计算。NaCl晶体的一个晶胞中有Na＋：8×＋×6＝4个，Cl－：1＋12×＝4个，即晶体为4个“NaCl分子”所占的体积，设上述晶体的边长为2a cm，其体积V＝8a3 cm3，故每个“NaCl分子”所占的平均体积为2a3 cm3；‎ 由ρ＝＝＝＝2.2 g·cm－3。解得a＝2.8×10－8，由图可知Na＋与Na＋最近的距离为a≈4.0×10－8 cm。故正确答案为C。‎ ‎[答案]　C ‎11．如图为某晶体的一个晶胞，该晶体由A、B、C三种基本粒子构成，试根据图示判断该晶体的化学式为(　　)‎ A．A6B8C B．A2B4C C．A3BC D．A3B4C ‎[解析]　分析晶胞结构可知，A位于面心，B位于晶胞的顶点，C位于晶胞内部。由均摊法可知，一个晶胞中含有A粒子个数为6×＝3，含有B粒子个数为8×＝1，含有1个C粒子，故A、B、C粒子的个数之比为3∶1∶1，则该晶体的化学式为A3BC。‎ ‎[答案]　C ‎12．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子个数是(　　)‎ 9‎ A．10 B．18‎ C．24 D．14‎ ‎[解析]　根据题图知，每个碳原子被3个六元环占有，利用均摊法知，7个六元环含有碳原子的个数＝×6×7＝14。‎ ‎[答案]　D ‎13．如下图所示是四种分子结构的排列方式，其对应的化学式正确的是(　　)‎ ‎[解析]　由于是分子结构式，所以就不应用均摊法分析，应直接根据图示计算各原子个数。A.X原子个数为1，Y原子个数为8，所以化学式为XY8，A错误；B.X原子个数为4，Y原子个数为4，所以化学式为X4Y4，B正确；C.X原子个数为8，Y原子个数为6，Z原子个数为1，所以化学式为X8Y6Z，C错误；D.X原子个数为8，Y原子个数为12，Z原子个数为1，所以化学式为X8Y12Z，故D错误。‎ ‎[答案]　B ‎14．有下列离子晶体的空间结构示意图：以M代表阳离子，以N代表阴离子，●为阳离子，为阴离子，化学式为MN2的晶体结构为(　　)‎ ‎[解析]　A中阳离子处于顶点位置，故其在晶胞中的数目为8×＝1，而阴离子位于体心，其数目为1，故A的化学式为MN。同理可得，B中，M为4×＝，N为1，化学式为MN2‎ 9‎ ‎；C中M为4×＝，N为4×＋1＝，化学式为MN3；D中M为8×＋4×＝3，N为1，化学式为M3N。‎ ‎[答案]　B ‎15．(1)某晶体的一部分如下图a所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是________。‎ ‎(2)由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子如下图b所示，顶点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________。‎ ‎[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A粒子的数目为6×1/12＝0.5；处于水平棱上的粒子为4个结构单元共用，处于垂直棱上的粒子为6个结构单元共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6×1/4＋3×1/6＝2，C粒子位于体心，数目为1，由此可见A、B、C三种粒子的数目之比为0.5∶2∶1＝1∶4∶2。‎ ‎(2)由题意可知，该物质是气态团簇分子，题图所示应该是该物质一个完整的分子，由14个钛原子和13个碳原子构成，分子式(即化学式)为Ti14C13。‎ ‎[答案]　(1)1∶4∶2　(2)Ti14C13‎ ‎16. (1)某晶体的其中一个晶胞的形状如下图所示，8个顶点被X原子(○)占据，每面中心被Y原子(△)占据，立方体中心被Z原子(*)占据。则晶体中原子个数比为X∶Y∶Z＝________。‎ ‎(2)下图所示为甲、乙、丙三种晶体：‎ 9‎ 试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)为________，乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是________，丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。‎ ‎[解析]　(1)题目所给的立方体表示一个晶胞的结构，所以可用均摊法计算晶胞中各原子的个数。通过晶胞结构确定晶体的化学式是一种重要的题型，解题的关键在于看清晶胞中处于点、线、面、体心的原子及其共用情况。每个晶胞中有8个X原子，但每个X原子被8个晶胞共有，则每个晶胞中绝对占有的X的个数为×8＝1；每个面上的Y原子被2个晶胞共有，则每个晶胞中绝对占有的Y的个数为×6＝3，位于体心位置的Z原子完全被该晶胞所占有，故Z＝1。因此晶体中原子个数比为X∶Y∶Z＝1∶3∶1。‎ ‎(2)利用均摊法找出晶胞中每个位置的粒子的利用率。甲中X位于立方体体心，有1个，Y位于立方体顶角，实际有(1/8)×4＝1/2个，X∶Y＝1：(1/2)＝2∶1，故甲的化学式为X2Y；乙中A有(1/8)×8＝1个，B有(1/2)×6＝3个，C在体心，有1个，故A∶B∶C＝1∶3∶1；丙中D被8个同样的晶胞共用，故结合E的个数是8个。‎ ‎[答案]　(1)1∶3∶1　(2)X2Y　1∶3∶1　8‎ ‎17．某金属晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个原子，各个面的中心有一个原子，每个原子被相邻的晶胞共有。原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示该金属的摩尔质量。计算：‎ ‎(1)每个晶胞中含有的原子的数目是________。‎ ‎(2)一个晶胞的体积为________。‎ ‎(3)该晶体的密度是________。‎ ‎[解析]　利用均摊法解题，8个顶点上金属原子有属于该晶胞，每个面上的原子有 9‎ 属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金属原子个数＝8×＋6×＝4。假设距离最近的两原子相切，则有，正方形的对角线为2d。正方形边长为d，所以V晶＝(d)3＝2 d3，Vm＝NA＝d3NA，所以ρ＝＝。‎ ‎[答案]　(1)4　(2)2 d3　(3) ‎[能力提升]‎ ‎18．晶体硼的摹本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子，如图所示，请回答：‎ ‎(1)B—B键键角为________。‎ ‎(2)晶体硼中硼的原子个数为________；B－B键有________条。‎ ‎[解析]　己知晶体硼含有等边三角形，等边三角形的角度即为B－B键键角，为60°；又已知结构单元中有20个等边三角形，每个硼原子又与其他5个硼原子相连，所以此结构单元含有硼原子数为＝12(个)，B—B键有＝30(条)。‎ ‎[答案]　(1)60°　(2)12　30‎ ‎19．有一种蓝色的晶体，它的结构特征是Fe2＋和Fe3＋分别占据立方体互不相邻的顶点，立方体的每条棱上均有一个CN－。‎ ‎(1)根据晶体结构的特点，推出这种蓝色晶体的化学式(用简单整数表示)________。‎ ‎(2)此化学式带何种电荷________，如果Rn＋或Rn－与其结合成电中性粒子，此粒子的化学式为________________。‎ ‎[解析]　Fe2＋、Fe3＋占据立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有4个Fe2＋、4个Fe3＋，根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1/8属于该立方体，则该立方体中有1/2个Fe2＋、1/2个Fe3＋，CN－位于立方体的棱上，棱上的粒子有1/4属于该立方体，该立方体中有3个CN－，所以该晶体的化学式为[FeFe(CN)6]－，此化学式带负电荷，若结合Rn＋形成中性粒子，此粒子化学式为R[FeFe(CN)6]n。‎ ‎[答案]　(1)[FeFe(CN)6]－‎ 9‎ ‎(2)负电荷　R[FeFe(CN)6]n 9‎