人教版选修3 第1节 晶体的常识 作业

第1节晶体的常识基础练1.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B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀C.玻璃态是水的一种特殊状态D.X­射线通过玻璃态水时，能产生谱线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，X­射线通过玻璃态水时不能产生谱线，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 C2.下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品一定是( )A.金属B.半导体C.非晶体D.晶体解析由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则具有各向同性，故该样品为晶体。

答案 D3.如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是( )A.两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体B.Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性C.Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点D.二者的X ­射线图谱是相同的解析 观察结构图知，Ⅰ中微粒呈周期有序排列，Ⅱ中微粒排布不规则，故Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体。

晶体具有各向异性，具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，用X ­射线检验两者，图谱明显不同。

答案 B4.某晶体的晶胞为如图所示的正三棱柱，该晶体中X 、Y 、Z 三种粒子数之比是( )A.3∶9∶4B.1∶4∶2C.2∶9∶4D.3∶8∶4解析 解答此题的关键是正确分析顶角及棱上的粒子被几个结构单元共用。

题图中不是一个平行六面体晶胞，而是一个正三棱柱结构的晶胞，它分摊到的粒子为顶角粒子的112，水平棱上粒子的14，竖直棱上粒子的16及内部的所有粒子，X 都在顶角，6个Y 在水平棱上，3个Y 在竖直棱上，Z 位于内部，所以X 、Y 、Z 三种粒子数之比为(6×112)∶(6×14＋3×16)∶1＝1∶4∶2。

答案 B5.纳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，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为( )A.7∶8B.13∶14C.1∶1D.26∶27解析 由题意知一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数＝8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。

答案 D6.如图是a 、b 两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是( )A.a 没有固定的熔点B.a 是非晶体C.b 是晶体D.b 是非晶体解析 晶体有固定的熔点，由a 的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a 的熔点；由b 的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b 没有固定的熔点，为非晶体。

答案 D7.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.A 6B 8CB.A 2B 4CC.A 3BCD.A 3B 4C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6×12＝3，含有B 粒子个数为8×18＝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A 3BC 。

答案 C 8.如图是氯化铯晶体的晶胞示意图(晶体中最小的重复结构单元)，已知晶体中2个最近的Cs ＋核间距为a cm ，氯化铯(CsCl)的式量为M ，N A 为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度为( )A.8M N A a 3 g · cm －3B.Ma 38N Ag ·cm －3 C.M N A a3 g ·cm －3 D.Ma 3N A g ·cm －3 解析 晶胞中平均含有一个Cs ＋和一个Cl －，晶胞的质量为(M /N A )g ，体积为a 3cm 3，所以晶体密度为M N A a3 g · cm －3。

答案 C9.根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题：(1)根据图Ⅰ分析，铜晶胞平均含有的铜原子数是________。

(2)根据图Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的CO 2分子数是________。

(3)根据图Ⅲ分析，碘晶体中碘分子的排列有________种不同的方向。

(4)根据图Ⅳ分析，晶体M 的化学式可能是________。

解析 (1)铜晶胞平均含有的铜原子数为18×8＋12×6＝4。

(2)干冰晶胞平均含有的CO 2分子数为18×8＋12×6＝4。

(3)根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向。

(4)晶体M 的晶胞中，N (A)∶N (B)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫18×8∶1＝1∶1，故M 的化学式可能为AB(或BA)。

答案 (1)4 (2)4 (3)2 (4)AB(或BA)10.某离子晶体晶胞结构如图所示，(●)X 位于立方体的顶点，(○)Y 位于立方体的中心，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 与一个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ρ g ·cm －3，N A 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⎝ ⎛⎭⎪⎫4×18∶1＝1∶2，故化学式为XY 2或Y 2X 。

(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3层，每层4个，共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 ＝109.5°。

(4)每摩晶胞相当于含有0.5 mol XY 2(或Y 2X)，故摩尔质量可表示为M ＝a 3×ρ×N A 0.5 g ·mol －1＝2a 3ρN A g ·mol －1。

答案 (1)4 8 XY 2(或Y 2X) (2)12 (3)109.5° (4)2a 3ρN A g ·mol －1素养练11.回答以下问题。

Ⅰ.元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。

元素Y 基态原子的3p 轨道上有4个电子。

X 与Y 所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

(1)在1个晶胞中，X离子的数目为________。

(2)该化合物的化学式为________。

Ⅱ.(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(2)Cu2O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。

Ⅲ.已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2N—CH2—COONa)即可得到配合物A。

其结构如图1所示：(1)Cu元素基态原子的电子排布式为________。

(2)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为________。

(3)1 mol氨基乙酸钠(H2N—CH2—COONa)含有σ键的数目为________。

(4)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。

写出CO2的一种等电子体：________(要求为负一价阴离子，写化学式)。

(5)已知：灼烧硫酸铜可以生成一种红色晶体，其结构如图2所示，则该化合物的化学式是________。

(6)CH4和NO在400～500 ℃和Pt作催化剂下，能转化成无毒无害的物质，利用该反应可以控制机动车尾气排放。

该反应的化学方程式为_______________________________________________________________。

解析 Ⅰ.元素X 的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2，则X 是锌。

元素Y 的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 4，则Y 是硫。

(1)在1个晶胞中，Zn 2＋的数目为8×18＋6×12＝4。

(2)1个晶胞中S 2－的数目也为4，所以该化合物的化学式为ZnS 。

Ⅱ.(1)区分晶体、准晶体和非晶体可用X ­射线衍射的方法。

(2)根据“均摊法”计算，1个晶胞中含有的氧原子为4＋6×12＋8×18＝8(个)，再结合化学式Cu 2O 知，1个晶胞中含有16个铜原子。

Ⅲ.(1)Cu 是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知其基态原子电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或[Ar]3d 104s 1。

(2)配合物A 分子中，中的C 为sp 2杂化，中的C 为sp 3杂化。

(3)共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键和一个是π键，则H 2N —CH 2—COONa 中含有8个σ键，所以1 mol 氨基乙酸钠中含有σ键8 mol ，数目为8N A 。

(4)二氧化碳分子中原子个数为3，价电子数为16；原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，则CO 2的等电子体有SCN －、N －3或OCN －等。

答案 Ⅰ.(1)4 (2)ZnSⅡ.(1)X ­射线衍射 (2)16Ⅲ.(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或[Ar]3d 104s 1(2)sp 3、sp 2(3)8N A (4)SCN －(或N －3、OCN －等)(5)Cu 2O (6)CH 4＋4NO =====Pt 400～500 ℃2N 2＋CO 2＋2H 2O12.(1)将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)，发现缺角的晶体变完整了。

若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是________、________(填“变大”“变小”“不变”或“不能确定”)。

该变化过程中晶体表现出________性。

(2)一般来说，晶胞的形状都是________。