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化学选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质第一节 晶体的常识精练
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这是一份化学选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质第一节 晶体的常识精练，共6页。
晶胞
1．概念
描述晶体结构的____________。
2．结构
晶胞一般都是__________，晶体是由无数晶胞“____________”而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间________________。
(2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。
(3)所有晶胞的________及内部的原子____________及几何排列是完全相同的。
3．晶胞的粒子数
对于一个平行六面体的晶胞来说，晶胞顶角上的原子是____个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是____个晶胞共用的，晶胞面上的原子是____个晶胞共用的，晶胞内部的原子则____________________。
1．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
2．根据晶体中的晶胞结构，判断下列晶体的化学式中不正确的是( )
3.
某晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着__________个Y，该晶体的化学式为_______。
4．如下图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试写出：
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为________。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是__________。
(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。
练基础落实
知识点1 晶体与晶胞
1．下列叙述正确的是( )
A．固态物质一定是晶体
B．冰和固体碘晶体中相互作用力相同
C．晶体内部的粒子按一定规律做周期性的排列
D．凡有规则外形的固体一定是晶体
2．下列叙述正确的是( )
①离子化合物可能含有共价键
②构成晶体的粒子一定含有共价键
③共价化合物中不可能含有离子键
④非极性分子中一定含有非极性键
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
3．下列有关晶胞的叙述，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属于该晶胞
D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
4．下列性质不属于晶体的特性的是( )
A．自范性 B．各向异性
C．对称性 D．导电性
知识点2 纳米颗粒、团簇分子与晶胞的区别
5.
纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，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形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(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
6．纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如下图所示(六个硼原子位于棱柱内)，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%
7．最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为( )
A．Ti14C13 B．TiC C．Ti4C4 D．Ti4C3
练方法技巧
晶胞中粒子的数目及晶体化学式的确定方法
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的原子个数之比为( )
A．1∶3∶1 B．2∶3∶1
C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
9．如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为( )
A．K2O B．K2O2 C．K2O3 D．KO2
练高考真题
10．(2008·海南，24)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A．ZXY3 B．ZX2Y6
C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
练综合拓展
11．下列不属于晶体的特点的是( )
A．一定有固定的几何外形
B．一定有各向异性
C．一定有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
12.
已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
A．NA·a3·ρ B.eq \f(NA·a3·ρ,6)
C.eq \f(NA·a3·ρ,4) D.eq \f(NA·a3·ρ,8)
13.
如图所示，在石墨晶体中，每一层由无数个正六边形构成，试回答下列问题：
(1)每个正六边形实际上占有的碳原子数为________个。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学健之比是________。
(3)n g碳原子可构成____________个正六边形。
14.
元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为________。
(2)该晶体中Xn＋离子中n＝________。
(3)X元素的原子序数是________。
(4)晶体中每个N3－被________个等距离的Xn＋离子包围。
15．有一种蓝色的晶体，它的结构特征是Fe2＋和Fe3＋分别占据晶胞立方体互不相邻的顶点，立方体的每条棱上均有一个CN－。
(1)根据晶体结构的特点，推出这种蓝色晶体的化学式(用简单整数表示)______________。
(2)此化学式带何种电荷________，如果Rn＋或Rn－与其结合成电中性粒子，此粒子的化学式为________________。
第2课时 晶胞
基础落实
1．基本单元
2．平行六面体 无隙并置 (1)没有任何间隙
(2)平行 相同 (3)形状 种类、个数
3．8 4 2 完全属于该晶胞
课堂练习
1．D [由“均摊法”可知镁原子位于正方体的顶角，故其个数为8×eq \f(1,8)＝1；镍原子位于面心，故其个数为6×eq \f(1,2)＝3；碳原子位于中心，其个数为1，所以该晶体的化学式为MgCNi3。]
2．A
3．4 8 XY2(或Y2X)
解析 晶胞中的微粒，根据其在晶胞中的位置分为4种：①体心上的微粒完全属于该晶胞；②面心上的微粒eq \f(1,2)属于该晶胞；③棱上的微粒eq \f(1,4)属于该晶胞；④顶点上的微粒eq \f(1,8)属于该晶胞。本题中X位于顶点，则属于该晶胞的X的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)；Y位于体心，完全属于该晶胞，个数为1，因此该晶体的化学式为XY2(或Y2X)。
4．(1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8
解析 只要掌握晶胞立方体中粒子实际占有“份额”规律：顶点粒子在立方体中实占eq \f(1,8)，立方体面上粒子实占eq \f(1,2)，立方体棱边上粒子实占eq \f(1,4)，立方体内部粒子实占1。
甲中X位于立方体体心，算为1，Y位于立方体顶点，实际占有：eq \f(1,8)×4＝eq \f(1,2)，X∶Y＝1∶eq \f(1,2)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。
乙中A 占有：eq \f(1,8)×8＝1，B占有eq \f(1,2)×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C＝1∶3∶1。
丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。
课时作业
1．C 2.B
3．D [由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不专属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”，即可推知晶体的组成，D选项正确。]
4．D
5．D [“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。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。本题很容易把“氯化钠纳米颗粒”当作“晶胞”来进行计算：Cl－个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Na＋个数＝12×eq \f(1,4)＋1＝4，从而错误的得出表面粒子数∶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注意“纳米颗粒”与“晶胞”的不同。]
6．B [这是一个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他颗粒共用，因此所有的镁原子和硼原子都完全属于这个颗粒。该纳米颗粒表面共有镁原子14个、内部有硼原子6个，原子总数为20，所以镁原子即表面粒子数占原子总数的百分比为eq \f(14,20)×100%＝70%，故B选项正确。]
7．A
8．A [在晶胞中，处于顶点的粒子实际只占eq \f(1,8)，处于面上的粒子占eq \f(1,2)，处于体内的粒子完全属于该晶胞，所以可得该晶胞中A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，B的个数为6×eq \f(1,2)＝3，C的个数为1，所以晶体中A、B、C的原子个数比为1∶3∶1。]
9．D [K的个数：8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；Oeq \\al(－,2)的个数：12×eq \f(1,4)＋1＝4，故其比值为1∶1，应选D。]
10．A [由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X＝8×eq \f(1,8)＝1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y＝12×eq \f(1,4)＝3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z＝1。故化学式为ZXY3。]
11．D [晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体及蓝色的硫酸铜晶体。]
12．A [根据晶胞中粒子个数的计算知，1个CsCl晶胞中含1个CsCl。有M＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。]
13．(1)2 (2)2∶3 (3)(NA·n)/24
解析 (1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6×eq \f(1,3)＝2(个)。
(2)分析每个正六边形：①所占的碳原子数为6×eq \f(1,3)＝2；②所占的C—C键数为6×eq \f(1,2)＝3，故答案为2∶3。
(3)n g碳的原子数为eq \f(n,12)NA，故答案为eq \f(n/12NA,2)。
14．(1)3∶1 (2)1 (3)29 (4)6
解析 (1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×eq \f(1,4)＝3个，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×eq \f(1,8)＝1个，故其个数比为3∶1；
(2)由晶体的化学式X3N知X所带的电荷数为1；
(3)因为X＋的K、L、M三个电子层正好充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29；
(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个X＋在上、下、左、右、前、后包围。
15．(1)[FeFe(CN)6]－
(2)负电荷 R[FeFe(CN)6]n
解析 Fe2＋、Fe3＋占据晶胞立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有4个Fe2＋、4个Fe3＋。根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1/8属于该立方体，则该立方体中有1/2个Fe2＋、1/2个Fe3＋，CN－位于立方体的棱上，棱上的粒子有1/4属于该立方体，该立方体中有3个CN－，所以该晶体的化学式为[FeFe(CN)6]－，此化学式带负电荷，若结合Rn＋形成电中性粒子，此粒子化学式为R[FeFe(CN)6]n。
晶胞
1．概念
描述晶体结构的____________。
2．结构
晶胞一般都是__________，晶体是由无数晶胞“____________”而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间________________。
(2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。
(3)所有晶胞的________及内部的原子____________及几何排列是完全相同的。
3．晶胞的粒子数
对于一个平行六面体的晶胞来说，晶胞顶角上的原子是____个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是____个晶胞共用的，晶胞面上的原子是____个晶胞共用的，晶胞内部的原子则____________________。
1．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
2．根据晶体中的晶胞结构，判断下列晶体的化学式中不正确的是( )
3.
某晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着__________个Y，该晶体的化学式为_______。
4．如下图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试写出：
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为________。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是__________。
(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________个。
练基础落实
知识点1 晶体与晶胞
1．下列叙述正确的是( )
A．固态物质一定是晶体
B．冰和固体碘晶体中相互作用力相同
C．晶体内部的粒子按一定规律做周期性的排列
D．凡有规则外形的固体一定是晶体
2．下列叙述正确的是( )
①离子化合物可能含有共价键
②构成晶体的粒子一定含有共价键
③共价化合物中不可能含有离子键
④非极性分子中一定含有非极性键
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
3．下列有关晶胞的叙述，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属于该晶胞
D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
4．下列性质不属于晶体的特性的是( )
A．自范性 B．各向异性
C．对称性 D．导电性
知识点2 纳米颗粒、团簇分子与晶胞的区别
5.
纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，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形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(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
6．纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如下图所示(六个硼原子位于棱柱内)，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%
7．最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为( )
A．Ti14C13 B．TiC C．Ti4C4 D．Ti4C3
练方法技巧
晶胞中粒子的数目及晶体化学式的确定方法
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的原子个数之比为( )
A．1∶3∶1 B．2∶3∶1
C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
9．如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为( )
A．K2O B．K2O2 C．K2O3 D．KO2
练高考真题
10．(2008·海南，24)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A．ZXY3 B．ZX2Y6
C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
练综合拓展
11．下列不属于晶体的特点的是( )
A．一定有固定的几何外形
B．一定有各向异性
C．一定有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
12.
已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( )
A．NA·a3·ρ B.eq \f(NA·a3·ρ,6)
C.eq \f(NA·a3·ρ,4) D.eq \f(NA·a3·ρ,8)
13.
如图所示，在石墨晶体中，每一层由无数个正六边形构成，试回答下列问题：
(1)每个正六边形实际上占有的碳原子数为________个。
(2)石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学健之比是________。
(3)n g碳原子可构成____________个正六边形。
14.
元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为________。
(2)该晶体中Xn＋离子中n＝________。
(3)X元素的原子序数是________。
(4)晶体中每个N3－被________个等距离的Xn＋离子包围。
15．有一种蓝色的晶体，它的结构特征是Fe2＋和Fe3＋分别占据晶胞立方体互不相邻的顶点，立方体的每条棱上均有一个CN－。
(1)根据晶体结构的特点，推出这种蓝色晶体的化学式(用简单整数表示)______________。
(2)此化学式带何种电荷________，如果Rn＋或Rn－与其结合成电中性粒子，此粒子的化学式为________________。
第2课时 晶胞
基础落实
1．基本单元
2．平行六面体 无隙并置 (1)没有任何间隙
(2)平行 相同 (3)形状 种类、个数
3．8 4 2 完全属于该晶胞
课堂练习
1．D [由“均摊法”可知镁原子位于正方体的顶角，故其个数为8×eq \f(1,8)＝1；镍原子位于面心，故其个数为6×eq \f(1,2)＝3；碳原子位于中心，其个数为1，所以该晶体的化学式为MgCNi3。]
2．A
3．4 8 XY2(或Y2X)
解析 晶胞中的微粒，根据其在晶胞中的位置分为4种：①体心上的微粒完全属于该晶胞；②面心上的微粒eq \f(1,2)属于该晶胞；③棱上的微粒eq \f(1,4)属于该晶胞；④顶点上的微粒eq \f(1,8)属于该晶胞。本题中X位于顶点，则属于该晶胞的X的个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)；Y位于体心，完全属于该晶胞，个数为1，因此该晶体的化学式为XY2(或Y2X)。
4．(1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8
解析 只要掌握晶胞立方体中粒子实际占有“份额”规律：顶点粒子在立方体中实占eq \f(1,8)，立方体面上粒子实占eq \f(1,2)，立方体棱边上粒子实占eq \f(1,4)，立方体内部粒子实占1。
甲中X位于立方体体心，算为1，Y位于立方体顶点，实际占有：eq \f(1,8)×4＝eq \f(1,2)，X∶Y＝1∶eq \f(1,2)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。
乙中A 占有：eq \f(1,8)×8＝1，B占有eq \f(1,2)×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C＝1∶3∶1。
丙中D周围的E的个数与E周围D的个数相同，E周围有8个D，所以D周围有8个E。
课时作业
1．C 2.B
3．D [由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不专属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”，即可推知晶体的组成，D选项正确。]
4．D
5．D [“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。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。本题很容易把“氯化钠纳米颗粒”当作“晶胞”来进行计算：Cl－个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Na＋个数＝12×eq \f(1,4)＋1＝4，从而错误的得出表面粒子数∶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注意“纳米颗粒”与“晶胞”的不同。]
6．B [这是一个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他颗粒共用，因此所有的镁原子和硼原子都完全属于这个颗粒。该纳米颗粒表面共有镁原子14个、内部有硼原子6个，原子总数为20，所以镁原子即表面粒子数占原子总数的百分比为eq \f(14,20)×100%＝70%，故B选项正确。]
7．A
8．A [在晶胞中，处于顶点的粒子实际只占eq \f(1,8)，处于面上的粒子占eq \f(1,2)，处于体内的粒子完全属于该晶胞，所以可得该晶胞中A的个数为8×eq \f(1,8)＝1，B的个数为6×eq \f(1,2)＝3，C的个数为1，所以晶体中A、B、C的原子个数比为1∶3∶1。]
9．D [K的个数：8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；Oeq \\al(－,2)的个数：12×eq \f(1,4)＋1＝4，故其比值为1∶1，应选D。]
10．A [由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X＝8×eq \f(1,8)＝1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y＝12×eq \f(1,4)＝3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z＝1。故化学式为ZXY3。]
11．D [晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体及蓝色的硫酸铜晶体。]
12．A [根据晶胞中粒子个数的计算知，1个CsCl晶胞中含1个CsCl。有M＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。]
13．(1)2 (2)2∶3 (3)(NA·n)/24
解析 (1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子：6×eq \f(1,3)＝2(个)。
(2)分析每个正六边形：①所占的碳原子数为6×eq \f(1,3)＝2；②所占的C—C键数为6×eq \f(1,2)＝3，故答案为2∶3。
(3)n g碳的原子数为eq \f(n,12)NA，故答案为eq \f(n/12NA,2)。
14．(1)3∶1 (2)1 (3)29 (4)6
解析 (1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×eq \f(1,4)＝3个，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×eq \f(1,8)＝1个，故其个数比为3∶1；
(2)由晶体的化学式X3N知X所带的电荷数为1；
(3)因为X＋的K、L、M三个电子层正好充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29；
(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个X＋在上、下、左、右、前、后包围。
15．(1)[FeFe(CN)6]－
(2)负电荷 R[FeFe(CN)6]n
解析 Fe2＋、Fe3＋占据晶胞立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有4个Fe2＋、4个Fe3＋。根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1/8属于该立方体，则该立方体中有1/2个Fe2＋、1/2个Fe3＋，CN－位于立方体的棱上，棱上的粒子有1/4属于该立方体，该立方体中有3个CN－，所以该晶体的化学式为[FeFe(CN)6]－，此化学式带负电荷，若结合Rn＋形成电中性粒子，此粒子化学式为R[FeFe(CN)6]n。
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