新教材2024年高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第1節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識第2課時晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定課后習(xí)題新人教版選擇性必修2

第2課時晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固1.測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的方法是進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn),其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()。A.X射線透過晶體時會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或者明銳的衍射峰B.同一種物質(zhì)的X射線圖譜相同C.能夠通過X射線圖譜計算晶胞形態(tài)和大小、原子在晶胞中的數(shù)目和位置D.通過X射線衍射試驗(yàn)分析物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)是測定原子空間排布的重要途徑答案B解析同一種物質(zhì)的晶體狀態(tài)和非晶體狀態(tài)的X射線圖譜不同。2.某離子化合物的晶胞如圖所示。陽離子位于晶胞的中心,陰離子位于晶胞的8個頂角上,則該離子化合物中陰、陽離子的個數(shù)比為()。A.1∶8 B.1∶4C.1∶2 D.1∶1答案D解析陰離子位于晶胞的8個頂角,晶胞中陰離子的個數(shù)為8×183.已知X、Y、Z三種元素組成的化合物的晶胞如圖所示,則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是()。A.ZXY3 B.ZX2Y6C.ZX4Y8 D.ZX8Y12答案A解析由晶胞可知X占據(jù)8個頂角,屬于該晶胞的X的數(shù)目為8×18=1;Y占據(jù)12條棱的中間,屬于該晶胞的Y的數(shù)目為12×14=3;Z占據(jù)該晶胞的體心,屬于該晶胞的Z的數(shù)目為1。故該化合物的化學(xué)式為ZXY4.磁光存儲的探討是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后起先的。如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖,則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為()。A.Mn2BiB.MnBiC.MnBi3D.Mn4Bi3答案B解析該晶胞中含有Mn的個數(shù)為12×16+6×13+2×5.已知某晶體的晶胞如圖所示,則該晶體的化學(xué)式為 ()。A.XYZ B.X2Y4ZC.XY4Z D.X4Y2Z答案C解析X原子位于晶胞頂角,該晶胞含有的X原子數(shù)目為8×18=1;Y原子位于該晶胞內(nèi),共有4個,因此該晶胞中含有的Y原子數(shù)目為4;Z只有1個,位于晶胞的體心上,故該晶體的化學(xué)式為XY46.冰晶石(化學(xué)式為Na3AlF6)的晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示(“”位于大立方體的頂角和面心,“”位于大立方體的12條棱的中點(diǎn)和8個小立方體的體心)。已知冰晶石熔融時的電離方程式為Na3AlF63Na++AlF63-,則大立方體的體心處所代表的粒子為()。A.Na+ B.Al3+C.F- D.AlF答案A解析該晶胞中“”個數(shù)=8×18+6×12=4,“”個數(shù)=12×14+8=11,依據(jù)冰晶石的化學(xué)式可知,冰晶石中Na+和AlF63-的個數(shù)之比為3∶1,據(jù)此可推斷出大立方體的體心“”所代表的粒子與“”代表的粒子相同,為Na7.石墨能與熔融金屬鉀作用,形成石墨間隙化合物,鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物,其化學(xué)式可寫為CxK,其平面圖形如圖所示。x的值為()。A.8 B.12C.24 D.60答案A解析可選取題圖中6個鉀原子圍成的正六邊形為結(jié)構(gòu)單元,每個鉀原子被3個正六邊形共用,則該結(jié)構(gòu)單元中實(shí)際含有的鉀原子數(shù)為6×13+1=3,該六邊形內(nèi)實(shí)際含有的碳原子數(shù)為24,故鉀原子數(shù)與碳原子數(shù)之比為1∶8.如圖為氯化鈉的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖(氯化鈉晶體是由鈉離子和氯離子交替排列而構(gòu)成的)。已知氯化鈉的M=58.5g·mol-1,氯化鈉的密度是2.2g·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為6.02×1023mol-1,則氯化鈉的晶胞體積約為()。A.1.77×10-22cm3B.3.52×10-21cm3C.1.06×10-24cm3D.5.03×10-23cm3答案A解析該晶胞中鈉離子個數(shù)為1+12×14=4,氯離子個數(shù)為8×18+6×12=4,晶胞密度ρ=MNA×4V,則V=4MρN9.下圖所示為熱敏電阻PTC元件的主要成分的晶體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單位。該晶體經(jīng)X射線試驗(yàn)分析測定,重復(fù)單位為正方體,棱長為403.1pm,頂角位置為B原子所占,體心位置為C原子所占,全部棱的中點(diǎn)位置為A所占。據(jù)圖回答下列問題。(1)若將B置于晶胞的體心,C置于晶胞的頂點(diǎn),則A處于立方體的什么位置?(2)在該物質(zhì)的晶體中,每個B四周與它距離相等且最近的B有個,它們在空間呈形態(tài)分布。

答案(1)面心(2)6正八面體解析(1)由原圖可以看出它的化學(xué)式為BCA3。當(dāng)B位于晶胞的體心,C位于晶胞的頂角時,要求化學(xué)式不變,則A的位置有兩種可能,即在面心或棱的中點(diǎn)。由題中晶胞結(jié)構(gòu)圖可以看出,在每個B的四周和它等距離且最近的A有6個(距離為棱長的一半);假如在棱的中點(diǎn),則和它等距離且最近的A有12個(距離為面對角線的一半),故只有A處于立方體的面心時才與題中晶胞結(jié)構(gòu)圖相符。(2)由題中晶胞結(jié)構(gòu)圖可以看出,在每個B的四周和它等距離且最近的B有6個,這6個B在空間構(gòu)成了正八面體。實(shí)力提升1.據(jù)報道,首例帶結(jié)晶水的晶體在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性,該晶體的化學(xué)式為Na0.35CoO2·1.3H2O。該晶體具有CoO2的層狀結(jié)構(gòu)(如圖所示)。下列用粗線畫出的層狀結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖(小球表示Co原子,大球表示O原子),其中不能描述其化學(xué)組成的是()。答案D解析CoO2的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元示意圖中Co、O原子數(shù)目之比應(yīng)為1∶2,結(jié)合均攤法計算推斷。A項(xiàng),粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含有Co原子的個數(shù)為1,含有O原子的個數(shù)為4×12=2,Co原子與O原子的個數(shù)比是1∶2,正確;B項(xiàng),粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含有Co原子數(shù)為1+4×14=2,含有O原子數(shù)為4,Co原子與O原子數(shù)之比為1∶2,正確;C項(xiàng),粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含有Co原子數(shù)為4×14=1,含有O原子數(shù)為4×12=2,Co原子與O原子數(shù)之比為1∶2,正確;D項(xiàng),粗線畫出的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含有Co原子數(shù)為1,含有O原子數(shù)為4×2.納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大,這是它有很多特別性質(zhì)的緣由。假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形態(tài)恰好與氯化鈉晶胞的大小和形態(tài)相同(如圖所示),則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)與總粒子數(shù)之比為()。A.7∶8 B.13∶14C.1∶1 D.26∶27答案D解析由題意知一個氯化鈉晶胞即為一個氯化鈉納米顆粒,則其表面粒子數(shù)=8+6+12=26,總粒子數(shù)=表面粒子數(shù)+中心粒子數(shù)=26+1=27。3.如圖是氯化銫晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。已知晶體中2個最近的銫離子的核間距離為acm,氯化銫的摩爾質(zhì)量為Wg·mol-1,則氯化銫晶體的密度為()。(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)A.2WNAa3g·cm-3 B.C.WNAa3g·cm-3 D.W答案C解析晶體中2個最近的銫離子的核間距離為acm,相鄰頂點(diǎn)上銫離子的核間距離最近,為acm,即晶胞的棱長為acm,則晶胞的體積V=a3cm3,該晶胞中含有Cs+的個數(shù)=8×18=1,Cl-個數(shù)為1,晶胞密度ρ=WNA×1a3g·cm-34.(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該氯化物的化學(xué)式為。

(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷。如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為,該功能陶瓷的化學(xué)式為。

(3)某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的化學(xué)式為,在晶體中1個Ti原子、1個Co原子四周距離最近的O原子數(shù)目分別為、。

答案(1)CuCl(2)2BN(3)CoTiO3612解析(1)晶胞中灰球代表的粒子有4個,白球代表的粒子有6×12+8×1(2)每個氮化硼晶胞中含有白球表示的原子個數(shù)為8×18+1=2,灰球表示的原子個數(shù)為1+4×1(3)每個晶胞中含O的數(shù)目為6×12=3,含Co的數(shù)目為8×18=1,含Ti的數(shù)目為1,故該晶體的化學(xué)式為CoTiO5.A、B、C、D為主族元素,A、B、C同周期且原子半徑漸漸減小,A、B原子的最外層電子數(shù)之和等于C、D原子的最外層電子數(shù)之和。A元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為nsnnpn,B的氫化物可與其最高價氧化物的水化物反應(yīng)生成鹽。D元素位于元素周期表中第一長周期,是維持青少年骨骼正常生長發(fā)育的重要元素之一,其原子最外層電子數(shù)等于最內(nèi)層電子數(shù)。請回答下列問題。(1)C元素基態(tài)原子的核外電子排布式是。

(2)A、B兩元素各有多種氫化物,其電子總數(shù)為10的氫化物中沸點(diǎn)最高的是(填化學(xué)式)。

(3)下列晶體結(jié)構(gòu)示意圖(黑點(diǎn)表示陽離子,白點(diǎn)表示陰離子)中能表示C與D形成的離子化合物結(jié)構(gòu)的是(填字母“a”或“b”)。

答案(1)1s22s22p5(2)NH3(3)b解析由A元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為nsnnpn可推知ns軌道已經(jīng)填滿電子,所以n=2,故A元素原子的核外電子排布式為1s22s22p2,則A為碳元素;由B的氫化物可與其最高價氧化物的水化物反應(yīng)生成鹽可推知B為氮元素;由D元素位于元素周期表中第一長周期,是維持青少年骨骼正常生長發(fā)育的重要元素之一可推知