选择性必修2 3.1 第2课时 晶胞 晶体结构的测定 同步练习题(含解析)

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名称 选择性必修2 3.1 第2课时 晶胞 晶体结构的测定 同步练习题(含解析)
格式 docx
文件大小 1.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-07-03 14:14:02

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3.1 第2课时 晶胞 晶体结构的测定 同步练习题
一、选择题(本题共有15小题,每小题4分,共60分,每小题只有一个正确选项)
1. 不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是(  )
A.石墨和金刚石是同素异形体
B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C.石墨的熔点为3 625 ℃
D.在石墨的X-射线衍射图谱上有明锐的谱线
2. 根据下列晶体的晶胞结构,判断化学式正确的是(  )
3. 许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在,而一种晶体又可视作由若干相同的基本结构单元构成,这些基本结构单元在结构化学中被称晶胞。已知某化合物是钙、钛、氧三种元素组成的晶体,其晶胞结构如图所示,则该物质的化学式为(  )
A.Ca4TiO3        B.Ca4TiO6
C.CaTiO3 D.Ca8TiO12
4. 玻璃是常见的非晶体,在生产、生活中有着广泛的应用,有关玻璃的说法错误的是(  )
A.玻璃内部微粒排列是长程无序和短程有序的
B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升
C.光纤和玻璃的主要成分都可看成SiO2,二者都是非晶体
D.利用X射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶
5. 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。如图是该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有一个镁原子;6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为(  )
A.MgB B.MgB2
C.Mg2B D.Mg3B2
6. 金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式,a、b、c分别代表这三种晶胞的结构,其晶胞a、b、c 内金属原子个数比为(  )
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
7. 某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种微粒数之比是(  )
A.3∶9∶4 B.1∶4∶2
C.2∶9∶4 D.3∶8∶4
8. 晶体是内部微粒(分子、离子或原子等)在空间有规则排列、具有整齐外形、以多面体出现的固体物质。在晶体空间里无限地周期性重复的具有代表性的最小单元,称为晶胞。一种Al-Fe合金的晶胞如图所示。则该合金的化学式为(  )
A.Fe2Al B.FeAl
C.Fe3Al2 D.Fe2Al3
9. 某物质的晶体中含A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出),晶体中A、B、C的原子个数之比依次为(  )
A.1:3:1 B. 2:2:1 C. 2:3:1 D. 1:3:3
10.有四种晶体,其粒子排列方式如下所示,其中化学式不属AB型的是(  )
11.纳米材料的表面微粒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开头恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如右图所示),则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为(  )
A.7?8 B.13?14
C.24?25 D.26?27
12.如图所示为某晶体的一个晶胞,该晶体由A、B、C三种基本粒子组成,试根据图示判断该晶体的化学式为(  )
A.A6B8C B.A2B4C
C.A3BC D.A3B4C
13. 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。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为(  )
A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni
C.MgCNi2 D.MgCNi3
14. 已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3,NA为阿伏加德罗常数,晶体中相邻的两个Cs+的核间距为a cm,如下图所示,则CsCl的相对分子质量可以表示为(  )
A.NA·a3·ρ B.
C. D.
15.NaCl晶体的晶胞如图,已知氯化钠的摩尔质量为M g·mol-1,晶体中最邻近的钠离子和氯离子中心间的距离为a cm,晶体的密度为b g·cm-3。则下列叙述正确的是(  )
A.每个Na+周围最近且等距离的Cl-所围成的空间构型为正六面体
B.每个Na+周围最近且等距离的Na+有6个
C.阿伏加德罗常数NA的值可表示为
D.阿伏加德罗常数NA的值可表示为
二、填空题(本题包括4个小题,共40分)
16.(10分)Ⅰ.石墨的片层结构如图所示,试回答:
(1)平均________个碳原子构成一个正六边形。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳碳化学键之比是________。
(3)n g碳原子可构成________个正六边形。
Ⅱ.晶体硼的基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。
17.(10分)根据图示,回答下列问题:
(1)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图Ⅰ所示。该合金的化学式为________。
(2)葡萄糖与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成砖红色Cu2O沉淀。在1个Cu2O晶胞中(结构如图Ⅱ所示),所包含的Cu原子数目为________;每个氧原子与____个铜原子配位。
(3)硒化铷晶体晶胞结构如图Ⅲ所示。每个晶胞中包含________个Rb2Se单元,其中Se2-周围与它距离最近且相等的Rb+的数目为________。
18.(10分)A、B、C、D、E都是短周期元素,原子序数依次增大,B、C同周期,C的非金属性最强,A、D同主族,E元素原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的一半。A、B能形成两种液态化合物甲和乙,原子个数比分别为2?1和1?1。根据以上信息回答下列问题:
(1)甲、乙两物质中含有非极性共价键的分子的电子式是________,C元素在周期表中的位置是 。
(2)C和D的离子中,半径较小的是________(填离子符号)。
(3)将D的单质投入甲中,待D消失后再向所得溶液中加入E的单质,此时发生反应的化学方程式是 。
(4)C、D、E可组成离子化合物,其晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)结构如下图所示,阳离子D+(用○表示)位于正方体的棱的中点和正方体内部;阴离子EC(用表示)位于该正方体的顶角和面心。该化合物的化学式是________。
19.(10分)如图所示为高温超导领域里的一种化合物—钙钛矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单位。
(1)在该物质的晶体结构中,每个钛离子周围与它最接近且距离相等的氧离子、钙离子各有______个、________个。
(2)该晶体结构中,氧、钛、钙的离子个数比是________,该物质的化学式可表示为________。
(3)若钙、钛、氧三种元素的相对质量分别为a、b、c,晶体结构图中正方体边长(钛离子之间的距离)为d nm(1 nm=10-9 m),则该晶体的密度为________ g/cm3。
1.答案:A
解析:原子在三维空间里呈有序排列(B项)、有自范性、有固定的熔点(C项)、物理性质上体现各向异性、X-射线衍射图谱上有分明的斑点或明锐的谱线(D项)等特征,都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系,如无定形碳也是金刚石、石墨的同素异形体,却属于非晶体。
2.答案:C
解析:A选项中A微粒处于晶胞体心,完全为该晶胞所有,B微粒处于立方体的8个顶角上,每个B微粒为8个晶胞共有,平均一个晶胞中含有B微粒的个数为8×=1,A、B微粒个数的最简整数比为1∶1,化学式应为AB;B选项中E、F都位于顶角,各有4×=属于该晶胞,则该晶胞中所含E、F个数的最简整数比为1∶1,化学式为EF;C选项中属于该晶胞的X微粒(位于体心)1个,Y微粒(面心)6×=3个,Z微粒(顶点)8×=1个,最简整数比为1∶3∶1,化学式为XY3Z;D选项中A微粒位于晶胞面心和顶角,B微粒位于晶胞的体心和棱上,则该晶胞中A、B的个数比为(6×+8×)∶(1+12×)=4∶4=1∶1,化学式为AB。
3.答案:C
解析:晶胞中微粒数目:Ca为1,Ti为8×=1,O为12×=3,则化学式为CaTiO3。
4.答案:C
解析:根据玻璃是非晶体知,构成玻璃的粒子的排列是长程无序和短程有序的,没有固定的熔点,A、B正确;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D正确。
5.答案:B
解析:正六棱柱的顶点上的镁原子被6个晶胞共用,棱柱的上下面上的镁原子被2个晶胞共用,1个晶胞中含有镁原子的个数:12×+2×=3,6个硼原子位于棱柱内,完全属于该晶胞,N(Mg)∶N(B)=3∶6=1∶2。
6.答案:A
解析:a晶胞中,顶点的微粒被6个晶胞共用,所以a中原子个数为12×+2×+3=6;b中原子个数为8×+6×=4;c中原子个数为8×+1=2。
7.答案:B
解析:该晶体中含A原子个数为6×=,B原子个数为6×+3×=2,C原子个数为1;则A、B、C的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。
8.答案:A
解析:立方体有8个顶点,每个顶点被8个晶胞所共有,每个晶胞占有其;面心上的每个原子被2个晶胞所共有,每个晶胞占有其;棱上共12个原子,每个原子被4个晶胞所共有,每个晶胞占有其;体心还有一个铁原子,故铁原子数为8×+6×+12×+1=8;铝原子都在晶胞内部,共4个。所以铁、铝原子个数比为2∶1,化学式为Fe2Al。
9.答案:A
解析:晶体中A、B、C的原子个数之比为(8×):(6×):1=1:3:1。
10.答案:C
解析:晶体中含A:8×=1,含B:12×=3,化学式属于AB3型。
11.答案:D
解析:表面微粒数=8+6+12=26,总微粒数=表面微粒数+中心粒子数=26+1=27。易出现的错误是用均摊法求各粒子数。
12.答案:C
解析:本题考查由晶胞拥有的微粒数来确定化学式的方法,用均摊法求出三种基本粒子的个数,从而求出A、B、C的个数比。晶胞中有A原子:6×=3个,B原子:8×=1个,C原子:1个。故该晶体的化学式为A3BC。故正确答案为C。
13.答案:D
解析:镁原子位于正方体的顶角,由“均摊法”可知其个数为8×=1,镍原子位于面心,故其个数为6×=3,碳原子位于中心,其个数为1,所以该晶体的化学式为MgCNi3。故选D。
14.答案:A
解析:每个晶胞中含Cs+为8×=1个,Cl-为1个,即一个CsCl晶胞中含有一个CsCl微粒,V=a3,Mr=ρ·V·NA=ρ·a3·NA。
15.答案:C
解析:每个Na+周围等距离的Cl-所围成的空间构型为正八面体,A错;Na+周围最近且等距离的同种离子有12个,故B错;1 mol NaCl的质量为M g,体积V=cm3,一个NaCl晶胞的体积为8a3 cm3,一个晶胞含Cl-:8×+6×=4个,Na+:12×+1=4个,即含4个NaCl,1 mol NaCl含NaCl个数:×4=,即NA的值可表示为。
16.答案:Ⅰ.(1)2  (2)2∶3  (3)(NA·n)/24
Ⅱ.(1)60°  (2)12  30
解析:Ⅰ.(1)方法1:利用点与面之间的关系,平均每个正六边形需碳原子:6×1/3=2(个)。方法2:每个碳原子提供的边数为3×1/2=1.5,故(6×1/2)/1.5=2(个)。(2)分析每一个正六边形:①所占的碳原子数为6×1/3=2;②所占的C—C键数为6×1/2=3,故二者之比为2∶3。(3)n g碳原子数为NA,故可构成个正六边形。
Ⅱ.已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)。
17.答案:(1)LaNi5  (2)4 4  (3)4 8
解析:(1)每个晶胞中含有La为8×=1个,Ni为1+8×=5个,该合金的化学式为LaNi5。(2)图Ⅱ中每个晶胞中含有黑球代表的微粒为4个,白球代表的微粒为1+8×=2个,所以黑球代表Cu原子,白球代表氧原子,每个氧原子(白球)周围有4个Cu原子(黑球)。(3)每个晶胞中含有Rb+8个,即白球8个;每个晶胞中含有Se2-为6×+8×=4个,即黑球4个,所以每个晶胞中含有4个Rb2Se单元;Se2-周围与它距离最近且相等的Rb+的数目为8个。
18.答案:(1) 第二周期、第ⅦA族
(2)Na+
(3)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(4)Na3AlF6
解析:根据题中信息得出A为氢元素,B为氧元素,C为氟元素,D为钠元素,E为铝元素。(4)一个晶胞中含有12×+9=12个Na+和8×+6×=4个AlF,化学式为Na3AlF6。
19.答案:(1)6 8 (2)3:1:1 CaTiO3 (3)
解析:(1)以钛离子为顶点,应有8个立方晶胞紧靠在一起,这样钛离子成为空间角坐标系的中心原子,它的三维方向上前后左右上下最近且相邻各有一个氧离子,共6个,它周围的8个立方晶胞内各含一个钙离子。(2)该晶体中含氧原子个数为12×=3,钙离子1个,钛离子8×=1,故其原子个数比为3:1:1,那么它的化学式可表示为CaTiO3。(3)晶体的质量即三种离子的质量,即。晶体的体积为d3×10-21 cm3,则其密度为ρ===。
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