2021年高中化学选修三课时达标·效果检测-第3章-晶体结构与性质3.1-.docx

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课时达标·效果检测
一、选择题
1.一般玻璃和水晶的根本区分在于　(　　)

A.外形不一样
B.一般玻璃的基本构成微粒无规章排列，水晶的基本构成微粒按确定规律做周期性重复排列
C.水晶有固定的熔点，一般玻璃无固定的熔点
D.水晶可用于能量转换，一般玻璃不能用于能量转换
【解析】选B。一般玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区分在于内部微粒是否按确定规律做周期性重复排列，即晶体具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。
2.如图所示是晶体结构中的一部分，图中—X、—Y、—Z。其对应的化学式不正确的是　(　　)

【解析】选B。本题考查晶胞中微粒数目的计算和晶体化学式的确定。A图中X、Y的数目比=(18×4)∶(18×4)=1∶1，化学式为XY正确；B图中X、Y的个数比=1∶(18×8)=1∶1，化学式X2Y错误，应为XY；C图中X、Y的个数比=(1+18×4)∶(18×4)=3∶1，化学式为X3Y正确；D图中X、Y、Z的个数比=(18×8)∶(12×6)∶1=1∶3∶1，化学式为XY3Z正确，故B符合题意。
【方法规律】平行六面体形晶胞中微粒个数的计算方法

3.(2022·沈阳高二检测)下图是金属钠的晶胞示意图，该晶胞平均含有的钠原子数是　(　　)

A.9　　　　　B.5　　　　　C.3　　　　　D.2
【解析】选D。金属钠的晶胞中，有8个原子处于顶角上，有1个原子位于体心，故该晶胞平均含有的钠原子数为18×8+1=2。
【加固训练】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。下图示意的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
【解析】选B。依据示意图进行分析，计算属于该“单元”的镁与硼原子数如下：镁原子：位于正六棱柱顶点的镁原子，可为上下六个棱柱共有(正六边形内角为120°)，每个顶点的镁原子属于该基本单元仅有16；上下底面上的镁原子可为两个正六棱柱所共有，每个镁原子属于该单元仅为12；则该结构单元共有镁原子数为2×6×16+2×12=3。硼原子：6个硼原子位于棱柱内，均属于该基本单元。因此，该结构单元的镁原子与硼原子数之比为3∶6=1∶2，即化学式为MgB2。
【方法规律】确定晶体化学式的方法
(1)通过晶胞结构求一个晶胞独自拥有的每种原子的个数，进而求出各原子的个数比，即为晶体的化学式。
(2)计算晶胞中拥有的微粒时，确定要观看清楚粒子在晶胞中的位置，再加上空间想象力，用均摊法很简洁做出答案。
4.下列过程中不能得到晶体的是　(　　)
A.降低NaCl饱和溶液的温度所得到的固体
B.气态水直接冷却成固态水
C.熔融的KNO3冷却后所得的固体
D.将液态的塑料冷却后所得到的固体
【解析】选D。塑料本身不是晶体，所以冷却后也不是晶体。
5.(双选)(2022·重庆高二检测)下列有关晶胞的叙述，正确的是　(　　)
A.晶胞是晶体中的最小的结构重复单元
B.不同的晶体中晶胞的大小和外形都相同
C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞
D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
【解析】选A、D。不同的晶体中晶胞的外形可能相同(空间构型相同)，但晶胞的大小不同。晶胞为晶体中重复毁灭的最小结构单元，因此晶胞中的粒子会与其他晶胞共用，并由共用特征推断晶体的组成。
6.(2021·宁德高二检测)纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有很多特殊性质的缘由。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和外形恰好与氯化钠晶胞的大小和外形相同(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(　　)
A.7∶8 B.13∶14
C.25∶25 D.26∶27
【解析】选D。“纳米颗粒”是独立的“分子”，全部粒子均属于该颗粒。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。
【易错提示】本题很简洁把“氯化钠纳米颗粒”当作“晶胞”来进行计算：Cl-个数=8×18+6×12=4，Na+个数=12×14+1=4，从而错误地得出表面粒子数∶总粒子数=(8-1)∶8=7∶8而错选A。因此，处理该类题目即确定微观粒子数时应留意“纳米颗粒”与“晶胞”的不同。
【加固训练】纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有很多特殊性质的缘由。假设某化合物的结构如下图所示(六个原子位于棱柱内)，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分比为　(　　)

A.22% B.70%
C.66.7% D.33.3%
【解析】选C。这是一个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他颗粒共用，因此全部的原子都完全属于这个颗粒。该纳米颗粒表面共有原子14个、内部有原子7个，原子总数为21，所以原子即表面粒子数占原子总数的百分比为1421×100%=66.7%，故C选项正确。
7.如图所示，食盐晶体是由钠离子(图中的“”)和氯离子(图中的“”)组成的，且均为等距离交叉排列。已知食盐的密度是2.2 g·cm-3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离最接近于　(　　)

A.3.0×10-8cm B.3.5×10-8cm
C.4.0×10-8cm D.5.0×10-8cm
【解析】选C。本题考查的是有关晶胞的计算。NaCl晶体的一个晶胞中有Na+：8×18+12×6=4个，Cl-：1+12×14=4个，即晶体为4个“NaCl分子”所占的体积，设上述晶体的边长为2acm，其体积V=8a3cm3，故每个“NaCl分子”所占的平均体积为2a3cm3；由ρ=mV=n·MV=58.5 g·mol-16.02×1023mol-1×2a3cm3=2.2 g·cm-3。解得a=2.8×10-8，由图可知Na+与Na+最近的距离为2a=4.0×10-8(cm)。故正确答案为C。
二、非选择题
8.(1)某晶体的其中一个晶胞的外形如图所示，8个顶点被X原子()占据，每面中心被Y原子()占据，立方体中心被Z原子(*)占据。则晶体中原子个数比为X∶Y∶Z=　　　　。

(2)如图所示的甲、乙、丙三种晶体：

试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)为　　　　，乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是　　　　，丙晶体中每个D四周结合E的个数是　　　　个。
【解析】(1)题目所给的立方体表示一个晶胞的结构，所以可用均摊法计算晶胞中各原子的个数。通过晶胞结构确定晶体的化学式是一种重要的题型，解题的关键在于看清晶胞中处于点、线、面、体心的原子及其共用状况。每个晶胞中有8个X原子，但每个X原子被8个晶胞共有，则每个晶胞中确定占有的X的个数为18×8=1；每个面上的Y原子被2个晶胞共有，则每个晶胞中确定占有的Y的个数为12×6=3，位于体心位置的Z原子完全被该晶胞所占有，故Z=1。因此晶体中原子个数比为X∶Y∶Z=1∶3∶1。
(2)利用均摊法找出晶胞中每个位置的粒子的利用率。甲中X位于立方体体心，有1个，Y位于立方体顶角，实际有(1/8)×4= 1/2个，X∶Y=1∶(1/2)=2∶1，故甲的化学式为X2Y；乙中A有(1/8)×8=1个，B有(1/2)×6=3个，C在体心，有1个，故A∶B∶C=1∶3∶1；丙中D被8个同样的晶胞共用，故结合E的个数是8个。
答案：(1)1∶3∶1
(2)X2Y　1∶3∶1　8
9.(力气挑战题)(2022·南昌高二检测)某金属晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点各有一个原子，各个面的中心有一个原子，每个原子被相邻的晶胞共有。原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示该金属的摩尔质量。

计算：
(1)每个晶胞中含有的原子的数目是　　　　。
(2)一个晶胞的体积是　　　　。
(3)该晶体的密度是　　　　。
【解析】利用均摊法解题，8个顶点上金属原子有18属于该晶胞，每个面上的原子有12属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金属原子个数=8×18+6×12=4。假设距离最近的两原子相切，则有正方形的对角线为2d。正方形边长为2d。所以V晶=(2d)3=22d3，Vm=V晶4NA=22d3NA，所以ρ=MVm=。
答案：(1)4　(2)22d3　(3)
【加固训练】Al的晶体中原子的积累方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。

若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，请回答：
(1)一个晶胞中铝原子的数目为　　　　。
(2)该晶体的密度为　　　　(用字母表示)。
【解析】(1)一个晶胞中铝原子的数目为8×18+6×12=4。
(2)把数据代入公式ρV=M得ρ×(22d)3=M，解得ρ=。
利用公式求金属晶体的密度，关键是找出晶胞正方体的边长。本题中面对角线的长度为4d，然后依据边长的2倍等于面对角线的长度可求得。
答案：(1)4　(2)

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