3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 课后习题-【新教材】人教版(2019)高中化学选择性必修2

第三章晶体结构与性质

第一节物质的聚集状态与晶体的常识

课后篇素养形成

夯实基础轻松达标

1.下列关于晶体的叙述不正确的是()

A.晶体有自范性

B.晶体内部质点的排列高度有序

C.晶体的某些物理性质常会表现出各向异性

D.粉末状固体一定不是晶体

当晶体晶粒很小时可为粉末状,在光学显微镜或电子显微镜下仍可观察到晶体的规则几何外形,D项说法不对。

2.如图是a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法中正确的是()

①a是晶体②a是非晶体③b是晶体④b是非晶体

A.①④

B.②③

C.②④

D.①③

,a在吸热过程中有一段温度不变,这段对应的温度就是该晶体的熔点;而b物质在吸热过程中温度一直在升高,即b物质没有固定的熔点,因此b为非晶体。

3.下列说法错误的是()

A.由相同元素构成的物质可以是晶体,也可以是非晶体

B.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是测定其有没有固定熔点

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形成晶体

有晶体和非晶体之分;区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是X-射线衍射实验;气体凝华

2

可以得到晶体;溶质从溶液中析出可以形成晶体。

4.(2020江苏苏州实验中学高一检测)已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为()

A.XYZ

B.X2Y4Z

C.XY4Z

D.X4Y2Z

=1;Y位于该晶胞内,共有4个,因

X粒子数为8×1

8

此该晶胞中拥有的Y粒子数为4;Z只有1个,位于晶胞的体心上,故该晶体的化学式为XY4Z。

5.下列关于等离子体的叙述正确的是()

A.物质一般有固态、液态和气态三种常见状态,等离子体却被认为是物质存在的第四状态

B.为了使气体变成等离子体,必须使其通电

C.等离子体通过电场时,所有粒子的运动方向都发生改变

D.等离子体性质稳定,不易发生化学反应

,高温加热、激光照射也可以使气体转变为等离子体,B 错误;等离子体中也存在电中性微粒,电中性微粒在电场中运动方向不发生改变,C 错误;等离子体性质活泼,可发生在一般条件下无法进行的化学反应,D 错误。

6.对于某晶胞(如图所示)的下列描述错误的是( ) A.该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体

B.该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子

C.平均每个晶胞中有14个原子

D.平均每个晶胞中有4个原子

,平均每个晶胞中含有的原子数=8×18

+6×12

=4。

7.(1)等离子体:由大量带电微粒(离子、电子)和 所组成的物质聚集体称为等离子体。因为等离子体中正、负电荷数相等,总体来看等离子体呈 。等离子体中的一部分微粒带有电荷且能自由运动,使等离子体具有很好的 ,加之有很高的温度和流动性,所以等离子体用途十分广泛。

(2)使气体转变为等离子体的条件:除高温外,在 也可以使气体转变为等离子体。

电中性粒子(原子或分子) 电中性 导电性

(2)外加电场的激发下

8.元素X 的某价态离子X n +中所有电子正好充满K 、L 、M 三个电子层,它与N 3-形成的晶体的晶胞结构如图所示。

(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为。

(2)该晶体中,X n+中的n=。

(3)X元素的原子序数是。

∶1(2)1(3)29

n+位于晶胞的棱上,晶胞均摊X n+的数目为12×1

=3,N3-位于晶胞的顶角,晶胞均摊N3-数目为

4

=1,故X n+和N3-的个数比为3∶1;(2)由晶体的化学式X3N可知,X n+为X+,故n=1;(3)因为X+中所有8×1

8

电子正好充满K、L、M三个电子层,故K、L、M三个电子层上的电子数分别为2、8、18,所以X 的原子序数是29。

提升能力跨越等级

1.用烧热的钢针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面,熔化了的石蜡成椭圆形,这是因为()

A.云母具有各向异性,不同方向的导热性能不同

B.石蜡是热的不良导体,传热不均匀

C.石蜡具有各向异性,不同方向的导热性能不同

D.云母是热的不良导体,传热不均匀

“椭圆形”,说明云母的导热性能存在各向异性,A项正确。

2.(双选)下列关于晶体的说法正确的是()

A.将饱和硫酸铜溶液降温,析出的固体不是晶体

B.假宝石往往是玻璃仿造的,可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品

C.石蜡和玻璃都是非晶体,它们都没有固定的熔点

D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同

CuSO 4溶液降温,可析出胆矾,胆矾属于晶体,A 项说法错误;一般宝石的硬度较大,玻璃制品的硬度较小,可以根据有无划痕来鉴别,B 项说法正确;非晶体没有固定的熔点,C 项说法正确;由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异,D 项说法错误。 3.某晶体的一部分如下图所示,这种晶体中A 、B 、C 三种粒子数目之比是( )

A.3∶9∶4

B.1∶4∶2

C.2∶9∶4

D.3∶8∶4

,因此处于顶点的粒子为12个该结构单元共用,故该结构单元均摊A 的数目为6×112

=12

;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,故该结构单元中均摊B 粒子的数目为6×14

+3×16

=2;粒子C 完全属于该结构单元。由此可见,A 、B 、C 三种粒子的数目之比为12

∶2∶1=1∶4∶2。

4.某新型超导材料(只含镁、镍和碳三种元素)的一个晶胞(碳原子用表示,镍原子用表示,镁原子用表示,小球大小不代表原子实际大小)如图所示。则该晶体的化学式是( )

A.Mg 2CNi 3

B.MgC 2Ni

C.MgCNi 2

D.MgCNi 3

8×18

=1;含镍原子个数为6×12

=3;含碳原子个数为1。D 项符合题目要求。

5.纳米材料的表面粒子数占总粒子总数的比例极大,这是它具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( )

NaCl 晶体的晶胞

A.7∶8

B.13∶14

C.1∶1

D.26∶27

=8+6+12=26,总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27。

6.硼化镁在39 K 时呈超导性,成为人类认识超导材料的里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼的相间排列,Ⅰ图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿z 轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为( ) A.MgB B.MgB 2

C.Mg 2B

D.MgB 6

:由题图中的平面结构可以找出最小的重复单元(如下图Ⅰ所示),有两种结构,在三角形结构中,每个镁原子为6个小三角形共用,故Mg 、B 的原子个数比为(3×16

)∶1=1∶2;在六边形结构中,每个B 原子为三个小六边形共用,故Mg 、B 的原子个数比为1∶(6×13

)=1∶2,故化学式为MgB 2。

法二:将此平面结构还原成立体结构(如上图Ⅱ所示),由此图可知,Mg 在顶点以及上下底面的中心,B 原子在六棱柱内,故Mg 、B 的原子个数比为(12×1

6+2×1

2

)∶6=1∶2。

7.硼普遍存在于蔬菜水果中,是维持骨骼健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如右图),其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角,每个顶角上各有1个硼原子。请观察图形后回答:这个基本结构单元由 个硼原子组成,键角是 ,共含有 个B —B 键。

60° 30

,每个顶角上的硼原子被5个正三角形共有,故每个三角形占1

,每个三角形共含有1

×3个硼原子,每个结构单元含硼原子数为20×1

×3=12;正二十面体中的棱边数与B —B 键数相等,B —B 键数为20×3×1

=30。因为是等边三角形,故键角为60°。

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

(2)Cu 2O 为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。

(3)利用“卤化硼法”可合成含B 和N 两种元素的功能陶瓷,下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 。

(4)某晶体结构模型如下图所示。该晶体的化学式是 ,在晶体中1个Ti 原子或1个Co 原子周围距离最近的O 原子数目分别为 个、 个。

(5)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,其结构如下图所示,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.Ti 14C 13

B.TiC

C.Ti 14C 4

D.Ti 4C 3

(2)16 (3)2 BN (4)CoTiO 3 6 12 (5)A

晶胞中灰球代表的微粒4个,白球代表的微粒6×12

+8×18

=4个,所以该氯化物的化学式为CuCl 。

(2)晶胞中含氧原子数为1

8×8+1

2×6+4=8,根据Cu 2O 化学式,该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍,即16个。

(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×18+1=2,灰球表示的原子个数为1+4×14

=2,所以每个晶胞中含有N 原子和B 原子各2个;N 的电负性大于B,所以该功能陶瓷的化学式为BN 。

(4)晶胞中含有O:6×12

=3个,含Co:8×18

=1个,含Ti:1个,故化学式为CoTiO 3。Ti 原子位于晶胞的中心,其周围距离最近的O 原子位于6个面的中心,所以周围距离最近的O 原子数目为6;Co 原子位于晶胞的顶角,O 原子位于晶胞的面心,所以Co 原子周围距离最近的O 原子数目为12。

(5)由题意知该物质是气态团簇分子,故题目中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。选项A 正确。

贴近生活拓展创新

21世纪的新领域纳米技术正日益受到各国科学家的关注,2000年时任美国总统克林顿宣布了国家纳米倡议,并于2001年财政年度增加科技支出26亿美元,其中5亿美元用于纳米技术。 请根据右图回答下列问题:

(1)纳米是 单位,1纳米等于 米。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质与应用。它与 分散系的粒子大小类似。

(2)世界上最小的马达,只有千万分之一个蚊子那么大,如上图,这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。

①该图是马达分子的 。

②该分子中含有的组成环的原子是 元素的原子,分子中共有 个该原子。

长度 10-9 胶体

(2)①球棍模型②碳30

解析本题主要考查对纳米及晶体结构的理解。根据题给信息,分子马达可用于消除体内垃圾,应是含碳物质,再根据图中“”原子的成键特点,进一步确定组成环的原子是碳原子。