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第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 同步练习题
一、选择题(每小题只有一个正确选项,每小题4分,共40分)
1. 下列关于物质聚集状态的叙述中,错误的是( )
A.在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列
B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C.物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等
D.等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
2. 等离子体的用途十分广泛运用等离子体束来切割金属或者进行外科手术,利用了等离子体的特点是( )
A.微粒带有电荷 B.高能量
C.基本构成微粒多样化 D.准电中性
3. 晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.形成晶体硅的速率越大越好
B.晶体硅没有固定的熔、沸点
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,而与各向异性无关
4. 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
5. 下列关于晶体的说法中,不正确的是( )
①晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性;
②晶胞是晶体中最小的“平行六面体”;
③呈粉末状的固体物质没有规则的晶体外形,均不属于晶体;
④晶体内部的微粒按一定规律呈周期性排列;
⑤晶胞是晶体结构的基本单元;
⑥晶体尽可能采取紧密堆积的方式,以使其更稳定。
A.①②③ B.②③④ C.④⑤⑥ D.②③
6. 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律性地排列,水晶的基本构成微粒呈周期性有序排列
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
7. 下列关于晶体性质的叙述中,不正确的是
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发地呈现多面体外形的性质
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D.晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
8. 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
9. 关于晶体的自范性,下列叙述正确的是
A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体
B.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块
C.圆形容器中结出的冰是圆形的,体现了晶体的自范性
D.由玻璃制成规则的玻璃球,体现了晶体的自范性
10.2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。右图示意的是该化合物的晶体结构: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个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为
A.MgB B.Mg3B2
C.Mg2B D.Mg2B2
二、填空题(本题包括5个小题,共60分)
11.(12分)某晶体的晶胞结构如下图所示。X()位于立方体顶点,Y(○)位于立方体中心。试分析:
(1)晶体中每一个Y同时吸引着______个X,每个X同时吸引着________个Y,该晶体的化学式是__________。
(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分别与1个Y形成的两条线的夹角为____________。
12.(12分)(1)一个晶胞(见图1)中,Cu原子的数目为_______。
图1 图2 图3 图4
(2)一种Pt、Co金属间化合物可作为质子交换膜燃料电池的催化剂,其晶胞结构如图2所示,该金属间化合物的化学式为 。
(3)室温下,[Cu(NH3)4](NO3)2与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。黑绿色晶体的晶胞如图3所示,写出该晶体的化学式 。
(4)如图4是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内),则该晶体物质的化学式可表示为 。
13.(10分) (1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,如图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为 。
(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根的离子符号为________。
14.(12分)石墨的片层结构如图所示,试完成下列各题:
(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C—C化学键之比是________。
(3)n g碳原子可构成________个正六边形。
15.(14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 D
解析:A.液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响,在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列,A正确;B.内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体,B正确;C.物质的聚集状态有晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态,C正确;D.等离子体由电子、阳离子和中性粒子组成正、负电荷大致相等,整体上呈电中性,D错误;故选D。
2.答案 B
解析:切割金属或者进行外科手术,是利用了等离子体高能量的特点,故选:B。
3.答案 C
解析:A选项,晶体的形成都要有一定的形成条件,如温度、压强、结晶速率等,但并不是说结晶速率越大越好;B选项,晶体有固定的熔、沸点;C选项,X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据粒子是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体;D选项,晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。
4.答案 C
解析:晶体中含A:8×=1,含B:12×=3,化学式属于AB3型。
5.答案 D
解析:晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,非晶体中原子排列相对无序,无自范性,故①正确;晶胞是晶体中最小的重复的“平行六面体”,故②不正确;许多固体粉末虽然用肉眼看不到晶体外形,但通过光学显微镜或电子显微镜可以观察到规则的几何外形,这些固体粉末仍是晶体,故③不正确;晶体内部的微粒按一定规律呈周期性排列,故④正确;晶胞是晶体结构的基本单元,故⑤正确;晶体尽量采取紧密堆积的方式,以使其更稳定,故⑥正确;不正确的是②③,选D。
6.答案 B
解析:普通玻璃是非晶体,水晶是晶体,二者的根本区别在于普通玻璃的基本构成微粒无规律性地排列,水晶的基本构成微粒呈周期性有序排列。
7.答案 B
解析:晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性,而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果。
8.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。
9.答案 B
解析:晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质,这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。A选项所述过程不可能实现;C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的,而是受容器的限制形成的;D选项中玻璃属于非晶体;氯化钠属于晶体,从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一,其发生的原因是晶体的自范性,故B选项正确。
10.答案 A
解析:利用均摊法计算晶胞的微粒个数可知,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,故一个晶胞中镁原子的个数为:;6个硼原子位于棱柱侧面上,故硼原子的个数为:,所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为:1:1,故化学式为MgB,故答案为:A。
11.答案: (1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)109°28′
解析:(1)同时吸引的微粒个数即指在某微粒周围距离最近的其他种类的微粒个数,观察图可知,Y位于立方体的体心,X位于立方体的顶点,每个Y同时吸引着4个X,而每个X同时被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X同时吸引着8个Y,X、Y的个数比为1∶2,所以化学式为XY2或Y2X。
(2)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为如图所示立方体的面对角线。位置关系分为在此X的上层、下层和同一层,每层均有4个,共有12个。
(3)若将4个X连接,构成1个正四面体,Y位于正四面体的中心,可联系CH4的键角,知该夹角为109°28′。对于晶体结构,要善于用宏观的立体构型来分析粒子的微观结构,利用立体几何的知识,分清各原子、离子、分子在空间的相对位置,熟悉一些常见晶体的立体构型,是解答此类题目的关键。
12.答案:(1)4 (2)Pt3Co (3) Cu3N (4)MnBi
解析:(1)白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数8×+1=2,黑球全部位于晶胞内部,属于该晶晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此白球为O原子,黑球为Cu原子,即Cu原子的数目为4,故答案为4。
(2)由图可知,Pt位于面心,该晶胞中Pt的数目为3,Co位于顶点,该晶胞中Co的数目为数目为1,所以化学式为Pt3Co,故答案为:Pt3Co。
(3)由晶胞图可知,该晶胞中含Cu原子个数为12×=3,含N原子个数为8×=1,则N、Cu原子个数之比为1:3,故该晶体化学式为Cu3N,故答案为Cu3N。
(4)由晶体的结构示意图可知:白球代表Bi原子,且均在六棱柱内,所以Bi为6个。黑球代表Mn原子,个数为12×+2×+1+6×=6(个),二者的原子个数比为1:1,则该晶体物质的化学式可表示为MnBi,故答案为MnBi。
13.答案 (1)MgB2 (2)BO
解析:(1)每个Mg周围有6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出,每个单元中,都有一个B和一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别被两个结构单元共用,所以B∶O=1∶(1+)=1∶2,化学式为BO。
14.答案:(1)2 (2)2?3 (3)
解析:(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×=2(个)。
方法2:每个碳原子提供的边数为3×=1.5,故=2(个)。
(2)分析每一正六边形:①所占的碳原子数为6×=2;②所占的C—C键数为6×=3,故答案为2:3。(3)n g碳的原子数为NA,故答案为。
15.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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