高二化学人教版选修3单元测试AB卷 第三章 晶体结构与性质 B卷

第三章 晶体结构与性质 B卷

1.下列有关晶体常识的叙述错误的是(   )

A.水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体

B.当单一波长的X射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者明锐的衍射峰

C.晶体都具有自范性，自范性是晶体的本质属性

D.晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形

2.表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(   )

A.18g冰（图甲）中含O—H键数目为2

B.28g晶体硅（图乙）中含有Si—Si键数目为2

C.44g干冰（图丙）中含有个晶胞结构单元

D.石墨烯（图丁）是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C—C键数目为1.5

3.我国科研团队将掺杂到结构单元中，得到一种高性能的p型太阳能电池材料。掺杂后的晶胞属于立方晶系，边长为，其结构如图所示。已知位于A点的原子坐标参数为（0，1，1），下列说法正确的是(   )

A.晶胞中Mg原子与Ni原子数之比为1:2

B.Li的坐标参数为（1，1，0.5）

C.晶体中每个O原子周围都有3个等距且最近的Ni原子

D.A点的原子与Li间的距离是

4.有资料显示，将石墨烯与氮化镓应用在手机端可以让5G信号更好，下列有关说法正确的是(   )

A.12g石墨烯中含有的六元环的物质的量为0.25mol

B.若氮化镶的晶胞参数为a，则N一Ga键的键长为

C.1个氮化镓晶胞含有4个Ga原子和14个N原子

D.晶体中Ga原子处于N原子形成的正四面体空隙中

5.已知铜的某氧化物的晶胞结构如图所示，该晶体熔融状态下能导电。设阿伏加德罗常数的值为，下列说法错误的是(   )

A.基态的最高能级符号为3d

B.该晶体属于离子晶体

C.该氧化物的化学式为CuO

D.若Cu原子与O原子最短核间距为，则晶体密度为

6.镧（La）与铜、氧形成的超导体的晶胞结构如图，该晶胞是由三个边长为的小正方体堆积而成。下列说法错误的是(   )

A.Cu位于元素周期表ds区

B.Cu原子位于O原子形成的正八面体空隙中

C.该晶体的化学式为

D.该晶体密度为

7.钙钛矿型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器等的功能材料，其一种晶胞如图（a）所示，一种具有立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为和有机碱离子其晶胞如图（b）所示，下列说法错误的是(   )

A.基态Ca的核外电子排布式为

B.图（a）对应钙钛矿型化合物的化学式为

C.图（b）中与图（a）中的空间位置相同

D.图（a）对应化合物中与等距离且最近的有6个

8.我国科学家合成了太阳能电池材料，其晶体结构如图所示，属于立方晶系，晶胞质量为，其中大黑球代表，原子坐标参数A为（0,0,0），B为（）。下列说法错误的是(   )

A.B代表

B.每个晶胞含有的数目为6

C.C的原子坐标参数为（）

D.的摩尔质量为

9.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示（黑球代表Fe，白球代表Mg）。则下列说法不正确的是(   )

A.铁镁合金的化学式为

B.晶体中存在的化学键类型为金属键

C.晶格能：氧化钙<氧化镁

D.该晶胞的质量是（表示阿伏加德罗常数的值）

10.氧化铍（BeO）是白色粉末，具有很高的熔点，可用于制作耐火材料、陶瓷材料等，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(   )

A.氧化铍在熔融状态下能导电

B.氧化铍的晶格能大于氯化钠

C.1个BeO晶胞中含有4个BeO

D.1个氧化铍晶胞的质量为25/g（表示阿伏加德罗常数的值）

11.东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，也可用于制造仿银饰品。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(   )

A.该晶胞中铜原子与镍原子的个数比为3:1

B.单质铜、镍都是由金属键形成的晶体

C.Ni原子核外有3个未成对电子

D.镍白铜的硬度比铜的大

12.在20世纪90年代末期，科学家发现并证明碳有新的单质形态存在。后来人们又相继得到了等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关说法错误的是(   )

A.熔点：

B.已知C（石墨，s）=C（金刚石，s），则石墨比金刚石稳定

C.晶胞结构如图所示，每个分子周围与它最近且等距离的分子有10个

D.金刚石、、管状碳和洋葱状碳一定条件下都能燃烧

13.黄铜矿（）是炼铜的主要矿物。火法冶炼黄铜矿的过程中，其中一步反应是。回答下列问题：

（1）与比较，熔点较高的是_________，原因是_________。

（2）与的键角相比，键角更大的是_________。的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S与O形成的化学键的键长有两类，一类键长约为140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为_________（填图1中字母）。

（3）奥氏体是碳溶解在中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图2所示，则该物质的化学式为_________，若晶体密度为，则晶胞中最近的两个碳原子间的距离为_________pm（阿伏加德罗常数的值用表示，写出计算式即可）。

14.Ⅰ.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞结构如图甲所示。

（1）在一个晶胞中，含有硼原子________个，氮原子________个。

（2）已知氮化硼晶胞参数为，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是________cm，D、E原子之间的距离是________cm。

（3）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为（0,0,0）、B为（0,1,1）、C为（1,1,0），则E原子的坐标为________。

（4）氮化硼晶胞的俯视投影图是________（填序号）。

（5）设为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为_________（用代数式表示）。

Ⅱ.在硅酸盐中，四面体（如图乙为俯视投影图）通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构。

（6）图丙为一种无限长单链结构的多硅酸根离子，其中Si与O的原子数之比为________，化学式为________。

15.回答下列问题：

（1）在某种含镁、镍、碳3种元素的超导材料晶体中，镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中的两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子共同构成，碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中，晶胞如图甲所示。

①组成该晶体的化学式为__________。

②完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为__________，由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙中镍原子和镁原子的数量比为__________。

③若取碳原子为晶胞顶点，则镍原子位于晶胞的__________位置。

（2）锑酸亚铁晶胞如图乙所示，其晶胞参数分别为，则：

①锑酸亚铁的化学式为_______。

②晶体的密度为_______（设为阿伏加德罗常数的值）。

（3）①根据图丙和图丁的信息，下列说法正确的有________（填字母）。

A.黑磷区中P—P键的键能不完全相同

B.黑磷与石墨都属于混合型晶体

C.由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应

D.石墨与黑磷的交界结合区域中，P原子与C原子共平面

E.复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属范德华力

②贵金属磷化物（化学式量为237）可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图戊所示。已知晶胞参数为，晶体中与P距离最近的Rh的数目为________，晶体的密度为_______（列出计算式）。

答案以及解析

1.答案：D

解析：水晶的化学成分是二氧化硅，属于晶体，有固定的熔点，而玻璃是混合物，没有固定的熔点，属于非晶体，A正确；当单一波长的X射线通过晶体时，可发生衍射，可以看到明显的分立的斑点或者明锐的衍射峰，B正确；在适宜的条件下，晶体具有能够自发地呈现多面体外形的性质，即晶体的自范性，C正确；晶体具有规则的几何外形，但非晶体也可能具有规则的几何外形，如钻石形状的玻璃制品，D错误。

2.答案：C

解析：1个水分子中含有2个O—H键，则18g冰（即）中含O—H键数目为，A正确；28g晶体硅中含有1mol原子，由题图乙可知，1个硅原子与其他4个硅原子形成4个共价键，每个Si—Si键被2个硅原子所共用，故晶体硅中每个硅原子形成的共价键数目为，则1mol晶体硅中含有Si—Si键数目为，B正确；1个晶胞结构单元含有个二氧化碳分子，44g干冰（即）中晶胞结构单元数为，C错误；石墨烯中每个碳原子与3个碳原子形成共价键，每个C—C键为2个碳原子所共用，所以每个碳原子实际形成的C—C键数目为1.5，则12g石墨烯（即）中含C—C键数目为，D正确。

3.答案：D

解析：晶胞中Mg原子个数为，Ni原子个数为，故Mg原子与Ni原子数之比为9:19，A选项错误。位于A点的原子坐标参数为（0，1，1），则Li的坐标参数为（1，0.5，0.5），A点的原子与Li间的距离是，B项错误，D项正确。由图可知并非所有的O原子周围都有3个等距且最近的Ni原子，如坐标参数为（0.5，1，1）的O原子周围不止3个等距且最近的Ni原子，C项错误。

4.答案：D

解析：根据石墨烯的结构可知，每个C原子被3个六元环共用，则属于一个六元环的C原子数为2，所以1mol石墨烯中含六元环的物质的量为0.5mol，选项A说法不正确。若氯化镓的晶胞参数为，可计算其体对角线长度为，GaN晶胞的俯视图为，可以明显看出，N一Ga键的键长等于晶胞体对角线长度的，为，选项B说法不正确。氢化镓晶胞中含有N原子的数目为，Ga原子位于晶胞内，Ga原子的数目为4，选项C说法不正确。分析氮化镓晶胞图，可知与Ga原子等距离且最近的N原子有4个，形成正四面体，G原子处于正四面体空隙中，选项D说法正确。

5.答案：D

解析：选项A，基态的核外电子排布式为，其最高能级符号为3d，正确。选项B，由题意“该晶体熔融状态下能导电”可知该晶体为离子晶体，正确。选项C，由晶胞结构图可知，晶胞中含有的铜原了个数为4，氧原子个数为，该铜的氧化物的化学式为CuO，正确。选项D，Cu原子与O原子最短核间距为，为体对角线长的1/4，则晶胞边长为，晶体的密度为，错误。

6.答案：D

解析：Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，A项正确；根据晶胞结构判断，Cu原子周围最近的O原子共有6个，这6个O原子形成正八面体结构，则Cu原子位于O原子形成的正八面体空隙中，B项正确；根据均摊法计算，晶胞中含有：原子个数为，La原子个数为，O原子个数为，则该晶体的化学式为，C项正确；晶胞质量为，晶胞体积为，则该晶体密度为，D项错误。

7.答案：C

解析：基态Ca的核外电子排布式为，A项正确；由均摊法可得图（a）1个晶胞中含个数为，含个数为1，含个数为，则此钙钛矿型化合物的化学式为，B项正确；比较晶胞（a）（b）可知，将图（b）晶胞紧邻的八个晶胞体心上的离子连接起来就能变为图（a）所示晶胞，则图（b）体心上的就变成了顶点，与图（a）中的空间位置相同，C项错误；分析图（a）晶胞可知，与等距离且最近的有6个，D项正确。

8.答案：BD

解析：由晶体结构图可知，题图表示2个晶胞，其中位于晶胞的顶点，个数为，B位于晶胞内部，个数为1，C位于晶胞面上，个数为，由化学式可知B代表，C代表。由分析可知，B代表，A项正确；图示晶体结构中含有2个晶胞，则每个晶胞含有的数目为3，B项错误；由原子坐标参数A为（0,0,0），B为（）可知，C的原子坐标参数为（），C项正确；由上述分析可知，每个晶胞中含有1个，设其摩尔质量为，则，解得，D项错误。

9.答案：AD

解析：依据均摊规则，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为，一个晶胞中含有4个“”，其质量为。在元素周期表中，镁元素在钙元素的上一周期，故半径比半径小，氧化镁的晶格能大。综上所述，A、D项错误。

10.答案：D

解析：氧化铍为离子晶体，其在熔融状态下能导电，A项正确；离子半径：，且BeO中离子所带电荷数大于NaCl，则晶格能：BeO>NaCl，B项正确；由图可知，1个BeO晶胞中含有4个，含有的个数为，故1个BeO晶胞中含有4个BeO，其质量为，C项正确，D项错误。

11.答案：C

解析：该晶胞中Cu处于面心，Ni处于顶角，即Cu原子个数为，Ni原子个数为，Cu原子与Ni原子的个数比为3:1，A项正确；铜、镍都是金属晶体，均含金属键，B项正确；Ni原子的核外电子排布式为，其3d能级上有2个未成对电子，C项错误；通常合金的硬度比其成分金属的大，D项正确。

12.答案：C

解析：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点就越高，熔点：，故A正确；石墨转化为金刚石吸收能量，则石墨能量低，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石稳定，故B正确；以晶胞顶点上的为例，与之距离最近的分子在相邻3个面的面心上，顶点分子被8个晶胞共用，相邻的2个晶胞共用1个面心分子，所以有个分子与其等距且最近，故C错误；金刚石、、管状碳和洋葱状碳都是碳的单质，都能与发生反应，生成碳的氧化物，故D正确。

13.答案：（1）；二者均为离子晶体，且阴、阳离子所带电荷数相同，半径小于，所以的晶格能大，熔点更高

（2）；a

（3）FeC；

解析：（1）和都属于离子晶体，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，晶格能与离子半径、离子所带电荷数有关，离子半径越小、离子所带电荷数越多，晶格能越大，和中阴、阳离子所带电荷数相同，因的半径大于的半径，故的熔点低于。

（2）中S原子上的孤电子对数为，中S原子上的孤电子对数为，孤电子对之间的斥力>孤电子对和成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力，因此的键角大于的键角；的三聚体环状结构可表示为，则图1中a处为硫氧双键，键能较大，键长较短，b处为硫氧单键，键能较小，键长较长，即a处键长较短。

（3）根据图2，铁原子位于顶角、面心，1个晶胞中含有Fe的个数为，碳原子位于棱上和体心，1个晶胞中含有C的个数为，因此化学式为FeC，1个晶胞的质量为，根据密度的定义，得出晶胞的边长为，根据晶胞的结构，最近的两个碳原子间的距离等于面对角线长度的一半，则最近的两个碳原子间的距离是。

14.答案：Ⅰ.（1）4；4

（2）；

（3）

（4）b

（5）

Ⅱ.（6）1:3；（或）

解析：Ⅰ.（1）硼原子位于晶胞内，氮原子位于顶点和面心，则在一个晶胞中，含有4个硼原子，含有氮原子的个数为。

（2）已知氮化硼晶胞参数为，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为相连的N与B之间的距离，最短距离为晶胞体对角线长的，即，D、E原子为晶体中两个距离最近的B原子，二者之间的距离为晶胞面对角线长的，即。

（3）已知三个原子分数坐标参数：A为（0,0,0）、B为（0,1,1）、C为（1,1,0），则由E原子的位置知，E的原子分数坐标为。

（4）由晶胞结构示意图知，氮化硼晶胞的俯视投影图是b。

（5）1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个，则晶胞的质量为，氮化硼晶胞参数为，则晶胞体积为，晶体的密度为。

Ⅱ.（6）由图丙可知，四面体两两之间通过共用1个氧原子连接形成链状结构，所以每个四面体中的硅原子数是1，氧原子数是，即Si与O的原子数之比为1:3；化学式为或。

15.答案：（1）①；②1:3；2:1；③棱心

（2）①；②

（3）①ABCD；②8；

解析：（1）①根据均摊法，C原子位于晶胞内部个数为1；Mg原子位于顶点，个数为，Ni原子位于面心，个数为，所以该晶体的化学式为。②据图甲可知镍原子构成的八面体如图：，空隙数目为1，每条棱上的两个镁原子与相邻面心的镍原子构成的正八面体如图：，每个晶胞有12条棱，可形成12个八面体的四分之一，所以镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙为，所以完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为1:3；镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙中有2个镁原子、4个镍原子，所以镍原子和镁原子的数量比为2:1。③若取碳原子为晶胞顶点，如图：，镍原子位于两个碳原子之间，即棱心上。

（2）①据题图乙可知个晶胞中含有Sb原子的个数为，O原子的个数为，的个数为，所以锑酸亚铁的化学式为。②一个晶胞的质量为，，一个晶胞的体积为，所以晶体的密度为。

（3）①由图丙可知黑磷P—P键长有2种，键能不完全相同，A正确；黑磷和石墨均为层状结构，单层内部以共价键相连，层与层之间以范德华力相连，均为混合晶体，B正确；由石墨与黑磷制备该复合材料的过程中，P—P键和C—C键断裂，形成P—C键，发生了化学反应，C正确；石墨中C原子为杂化，与六元环中C原子相连的原子与六元环共面，所以石墨与黑磷的交界结合区域中，P原子与C原子共平面，D正确；复合材料单层内，P—C原子以共价键相连，E错误。②根据晶胞结构可知一个晶胞中有8个黑球、4个灰球，晶体化学式为，所以黑球表示Rh原子，灰球表示P原子，以顶面面心P原子为例，该晶胞中有4个Rh原子距离其最近，该晶胞上方晶胞中还有4个，所以晶体中与P距离最近的Rh的数目为8；晶胞的体积为，晶胞的质量为，所以晶体的密度为。