课时精练14--物质的聚集状态与晶体的常识(解析版).docx

课时精练14 物质的聚集状态与晶体的常识

1．下列物质不具有各向异性的是(　　)
A．胆矾 B．水晶 C．陶瓷 D．芒硝
【答案】C
【解析】各向异性是晶体的性质，只有陶瓷是非晶体，不具有各向异性，故正确答案为C。
2．某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么它(　　)
A．一定是晶体 B．一定是非晶体 C．一定是多晶体 D．不一定是非晶体
【答案】D
【解析】晶体具有各向异性，A选项错误；固体在不同方向上的物理性质相同，该固体可能是非晶体，也可能是其他类型的聚集状态的物质，如纳米材料。综上所述，只有D选项合理。
3．将晶体划分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体的本质标准是(　　)
A．基本构成微粒种类 B．晶体中最小重复结构单元的种类
C．微观粒子的密堆积种类 D．晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的种类
【答案】D
【解析】根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用的不同，可将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。
4．下列哪些性质或方法不能区别晶体与玻璃体(　　)
A．各向异性 B．X射线衍射
C．导电性 D．原子在三维空间里呈周期性有序排列
【答案】C
【解析】根据晶体的特点和性质可知，晶体具有规则的几何外形；物理性质具有各向异性；衍射时能看到谱线；而晶体除金属晶体外，一般不容易导电，故选C项。
5．下列关于特殊聚集状态应用的描述中，错误的是(　　)
A．运用等离子束切割金属
B．晶体合金的硬度和强度均比非晶体合金的硬度和强度高
C．液晶用于各种显示仪器上
D．化妆品中加入纳米颗粒可使其具备防紫外线的功能
【答案】B
【解析】某些非晶体合金的硬度和强度比晶体合金的硬度和强度高。
6．整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(　　)
A．相邻晶胞之间没有任何间隙 B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成
C．晶胞排列时，取向相同 D．“并置”是指所有晶胞都是平行排列的
【答案】B
【解析】晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成的，且相邻晶胞之间没有任何间隙。
7．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
【答案】D
【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；B项，晶体自范性的呈现是一个自发的过程；C项，玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，不是晶体，而水晶则是热液缓慢冷却形成的，是晶体；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。
8．下列有关晶胞的叙述中正确的是(　　)
A．晶胞的结构是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同
C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
【答案】D
【解析】由晶胞的定义可知A项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D项正确。
9．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．在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
【答案】C
【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，不能在其X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰；因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
10．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∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
【答案】B
【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，水平棱上粒子的，竖直棱上粒子的及内部的所有粒子，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×)∶(6×＋3×)∶1＝1∶4∶2。
11．如图所示为一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子的结构模型，则它的化学式为(　　)

A．Ti4C4 B．TiC C．Ti14C13 D．Ti2C
【答案】C
【解析】本题易错之处是把气态团簇分子当作晶胞处理，而错选A或B。由于该结构为气态团簇分子的结构，给出的结构就是一个完整的分子，因此结构中的每个原子都是构成分子的一部分。因该气态团簇分子结构中含有14个Ti原子和13个C原子，故该物质的化学式为Ti14C13。
12．已知某化合物的晶体是由如图所示的最小结构单元密置堆积而成，下列关于该化合物的叙述错误的是(　　)

A．1 mol该化合物中含有1 mol Y B．1 mol该化合物中含有3 mol Cu
C．1 mol该化合物中含有2 mol Ba D．该化合物的化学式是YBa2Cu3O6
【答案】D
【解析】由图可知，白球代表的Y原子位于长方体的八个顶点上，大黑球代表的Ba原子位于长方体的四条棱上，灰球代表的Cu原子位于长方体的内部，小黑球代表的O原子有的位于长方体的内部、有的位于长方体的面上，运用均摊法可计算出Y原子个数为8×＝1，Ba原子个数为8×＝2，Cu原子个数为3，O原子个数为10×＋2＝7，故该化合物的化学式为YBa2Cu3O7。
13．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)，已知晶体中两个最近的Cs＋核间距为a cm，氯化铯(CsCl)的式量为Mr，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度为(　　)

A．g· cm－3 B．g·cm－3 C．g·cm－3 D．g·cm－3
【答案】C
【解析】晶胞中平均含有一个Cs＋和一个Cl－，晶胞的质量为(Mr/NA)g，体积为a3cm3，所以晶体密度为g· cm－3。
14．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
【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错误；Na＋周围最近且等距离的同种离子有12个，故B错误；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。
15．铁有δ、γ、α三种同素异形体，如下图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是(　　)

A．将铁加热到1 500 °C分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
B．α­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个
C．若δ­Fe晶胞边长为a cm，α­Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体密度比为2b3∶a3
D．δ­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
【答案】A
【解析】根据已知信息可知，将铁加热到1 500 °C分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体分别是α­铁和δ­铁，类型不相同，A不正确。根据晶胞的结构特点可知，B正确；δ­Fe晶胞中含有2个铁原子，α­Fe晶胞中含有1个碳原子，两种晶体密度比为2b3∶a3，C正确；由题意根据δ­Fe晶胞可知，D正确。
16．如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构：

试写出：
(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。
(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。
(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。
【答案】(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8
【解析】顶角微粒在立方体中实占，立方体面上微粒实占，立方体棱边上微粒实占，立方体内部微粒按有1算1统计。(1)甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶角，实际占有×4＝，X∶Y(个数比)＝1∶＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有×8＝1，B占有×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。
17．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CO2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________。
【答案】(1)4　(2)4　(3)2　(4)AB(或BA)
【解析】(1)铜晶胞平均含有的铜原子数为×8＋×6＝4。(2)干冰晶胞平均含有的CO2分子数为×8＋×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)＝∶1＝1∶1，故M的化学式可能为AB(或BA)。

18．硒是一种第四周期第VIA族的元素，硒化锌是一种黄色晶体，可用于荧光材料、半导体掺杂物。硒化锌的立方晶胞结构如图所示，其晶胞边长为apm。下列叙述错误的是( )

A．SeO32-的空间构型是三角锥形
B．图中相邻的Se与Zn之间的距离为apm
C．与硒同周期的p区元素中第一电离能大于硒的有3种
D．若硒化锌晶体的密度为ρg•cm-3，则阿伏加德罗常数的值为NA=
【答案】D
【解析】A项，SeO32-的中心原子Se的价层电子对数为3+，Se采用sp3杂化，由于含有一个孤电子对，其空间构型为三角锥形，A正确；B项，图中2个锌离子平分体对角线，相邻的Se与Zn之间的距离为体对角线的，体对角线为，则相邻的Se和Zn之间的距离为，B正确；C项，主族元素同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，As的4p轨道处于半满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，所以与硒同周期的p区元素中第一电离能大于硒的元素有3种，分别为As、Br、Kr，C正确；D项，一个晶胞中含有4个ZnSe，取1mol晶胞，则有4NA个ZnSe，质量为4×144g，其密度ρ=，所以NA=，D错误；故选D。
19．氧化皱(BeO)的晶胞结构如图所示，晶胞密度为d g ·c m-3，可以和NaOH反应：BeO+2NaOH=NaBeO2+ H2O，下列有关说法正确的是( )

A．熔点：Na＞Be
B．NaOH属于离子晶体
C．冰中1个水分子周围距离最近的水分子有2个H2O
D．晶胞中距离最近的两个O原子的核间距为
【答案】B
【解析】A项，根据半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，则熔点：Be＞Mg＞Na，故A错误；B项，NaOH属于离子晶体，故B正确；C项，冰中1个H2O周围距离最近的有4个H2O形成四面体结构，故C错误；D项，根据晶胞结构得到晶胞的密度，解得，距离最近的两个O原子的核间距为晶胞面对角线的一半，即，故D错误。故选B。
20．某离子晶体的晶胞结构如下图所示。

试回答下列问题：
(1)晶体中每个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着______个Y，该晶体的化学式是________。
(2)晶体中在每个X周围与它最近且距离相等的X共有______个。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个最近的X间的距离为______ cm。
【答案】(1)4　 8　 XY2(或Y2X)　 (2)12　(3)

【解析】此晶胞初看比较复杂，若将X、Y分开来看，X在晶胞中的位置类似NaCl中的Na＋或Cl－，如下图(a)。体内8个Y分别位于每个小立方体的中心，如下图(b)。

(1)从上图(b)知，每个Y同时吸引着4个X，为方便观察，根据晶胞与晶体的关系，不难想象出图(a)与图(c)是等效的，所以由图(c)中心的X与图(b)中Y的关系知，每个X同时吸引着8个Y。所以此离子化合物的化学式为XY2(或Y2X)；(2)从图(c)中心的X来看，与它最近且距离相等的X处于平面四边形的对角线上，共有12个；(3)因晶胞内X占8×＋6×＝4个，Y占8个，即有4个XY2(或Y2X)。故其物质的量为 mol，质量为 g。设晶胞长为a cm，晶体中最近的两个X间的距离为l cm；由m＝ρa3和l＝×a得：l＝××＝××＝(cm)。
21．(1)钠和氧能够形成化合物M，其晶胞结构(如图1)所示，晶胞参数a＝0.566 nm，M的化学式为________；晶胞中钠原子的配位数为________；列式计算晶体M的密度(g·cm－3 )__________ _________。

图1 图2 图3
(2)金刚石晶胞(如图2)含有　　　　个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r=　　　　a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：　　　　　　　　　　(不要求计算结果)。
(3)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构(如图3)所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为__________g·cm－3(列式并计算)，a位置S2－离子与b位置Zn2＋离子之间的距离为__________pm(列式表示)。

【答案】(1)Na2O　8　＝2.27 g/cm3
(2)8　　
(3)＝4.1 (3)＝4.1
【解析】(1)根据化合物F的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：N(O)＝8×＋6×＝4，钠原子全部在晶胞内，N(Na)＝8，因此F的化学式为Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有8个，即晶胞中A 原子的配位数为8；晶胞参数即晶胞的棱长a＝0.566 nm，晶体F的密度＝＝＝2.27 g/cm3。(2)由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4+6×+8×=8；若C原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线长度的就是C—C键的键长，即 a=2r，所以r=a；碳原子在晶胞中的空间占有率为=。(3)在此晶胞中Zn2＋为4个，S2－为×8＋×6＝4个，所以1 mol晶胞的质量为(65＋32)×4 g＝388 g，一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为(540×10－10 cm)3，根据ρ＝即可计算；b点(Zn2＋)在由A、H、C、D四点构成的正四面体的中心，所以∠ABH＝109°28′。如图所示，连接AH、EH，求得AH＝270，作BG垂直于AH，GH＝AH＝135，∠GBH＝∠ABH＝，通过三角函数即可求出。