届一轮复习人教版晶体结构与性质作业4.docx

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届一轮复习人教版晶体结构与性质作业4

晶体结构与性质

一、单选题

1.如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，图中○—X、●—Y、⊗—Z。

其对应的化学式不正确的是（　　）

A．答案AB．答案BC．答案CD．答案D

2.关于金属性质和原因的描述不正确的是（　　）

A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系

B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电。

C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量

D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键

3.某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：

A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为（　　）

A．B2AB．BA2C．B7A4D．B4A7

4.两种金属A和B，已知A，B常温下为固态，且A，B属于质软的轻金属，由A，B熔合而成的合金不可能具有的性质有（　　）

A．导电、导热、延展性较纯A或纯B金属强

B．常温下为液态

C．硬度较大，可制造飞机

D．有固定的熔点和沸点

5.下列有关金属晶体的说法中不正确的是（　　）

A．常温下不都是晶体

B．最外层电子数少于3个的原子不都是金属

C．任何状态下都有延展性

D．都能导电、传热

6.下列关于合金的叙述不正确的是（　　）

A．合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低

B．合金的硬度一般比它的各成分金属的大

C．合金的性质一般是各成分金属性质的总和

D．合金在工业上的用途比纯金属更广

7.某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·cm－3，用X射线研究该固体的结构时得知：

在边长1×10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的（　　）

A．32　　　B．120　　　C．150　　　D．180

8.下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是（　　）

A．具有较高的熔点

B．固态不导电，水溶液能导电

C．可溶于水

D．固态不导电，熔融状态能导电

9.如图所示晶体结构是一种具有优良的电压、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）．晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）（　　）

A．8；BaTi8O12B．8；BaTi4O9C．6；BaTiO3D．3；BaTi2O3

10.在某晶体中，与某一个微粒x距离最近且等距离的另一个微粒y所围成的立体构型为正八面体型（如图）。

该晶体不是（　　）

A．NaCl（x＝Na＋，y＝Cl－）B．CsCl（x＝Cs＋，y＝Cl－）

C．金属钋（Po）D．C60晶体

11.金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是（　　）

A．晶体中不存在独立的“分子”

B．碳原子间以共价键相结合

C．是硬度最大的物质之一

D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应

12.下列有关金属的叙述正确的是（　　）

A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用

B．通常情况下，金属里的自由电子会发生定向移动，而形成电流

C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D．金属的导电性随温度的升高而降低

13.离子晶体一般不具有的特征是（　　）

A．熔点较高，硬度较大

B．易溶于水而难溶于有机溶剂

C．固体时不能导电

D．离子间距离较大，其密度较小

14.有个实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是（　　）

A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体

B．在CO2的原子晶体中，每一个C原子周围结合4个O原子，每一个O原子跟两个C原子相结合

C．CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质

D．在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化

15.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景．下列说法正确的是（　　）

A．石墨烯与石墨互为同位素

B．0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子

C．石墨烯是一种有机物

D．石墨烯中的碳原子间以共价键结合

二、填空题

16.参考下表中物质的熔点，回答有关问题。

（1）钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的________有关，随着________的增大，熔点依次降低。

（2）硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________有关，随着________的增大，________增大，故熔、沸点依次升高。

（3）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与________有关，因为一般________比________熔点高。

17.现有甲、乙、丙（如下图）三种晶体的晶胞（甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心），可推知：

甲晶胞中x与y的个数比是__________，乙晶胞中a与b的个数比是__________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。

18.Mn、Fe均为第4周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

回答下列问题：

（1）Mn元素基态原子的价电子层的电子排布式为__________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。

对此你的解释是___________

________________________________________________________________________。

（2）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。

面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________，Fe原子配位数之比为________。

三、推断题

19.下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。

请回答下列问题：

（1）这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_______________________。

（2）冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为_________。

（3）NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________（填“大于”或“小于”）MgO晶体的晶格能，原因是___________________________________________。

（4）每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。

（5）冰的熔点远高于干冰的重要原因是___________________________________。

20.

（1）金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个顶角各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子。

金晶体每个晶胞中含有________个金原子。

（2）金和铜可以形成多种金属化合物，其中一种的晶体结构如图所示（为面心立方结构）。

该金属化合物的化学式________。

（3）1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。

在1183K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为________个；在1183K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为________；

（4）如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的结构。

该结构是具有代表性的最小重复单元。

确定该晶体结构中，元素钙、钛、氧的个数比________。

（5）如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na＋与Cl－所处的位置（不考虑体积的大小）。

从晶胞中可以看出Na＋周围与它最近时且距离相等的Na＋共有多少________个。

（6）某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于

立方体中心。

试分析：

①晶体中每个Y同时吸引着___________________________

个X，每个X同时吸引着________个Y。

②晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个。

21.现有A，B，C，D，E5种元素，A的原子核中没有中子；B，C元素处于同一周期，C的原子半径较小，B，C的质子数之和为27，质子数之差为5；0.96gD的单质跟足量的盐酸反应，生成D3＋和1.2L（标准状况）氢气；E和C能形成E2C型离子化合物，且E，C两元素的简单离子具有相同的电子层结构。

（1）写出元素符号：

A________，B________，C________，D________，E________。

（2）D与盐酸反应的离子方程式为______________________________。

（3）用电子式表示C与E形成E2C的过程__________________________________。

四、计算题

22.1986年，在瑞士苏黎世工作的两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的诺贝尔物理学奖，实验测定表明，其晶胞结构如图所示。

（1）根据所示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O的原子个数比，确定其化学式。

（2）根据

（1）所推出的化合物的组成，计算其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为

、

、

和

）。

试计算化合物中两种价态的Cu原子个数比。

23.下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。

实验测得金属钨的密度为19.30g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。

假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：

（1）每一个晶胞中均摊到________个钨原子。

（2）计算晶胞的边长a。

（3）计算钨的原子半径r（提示：

只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。

24.

（1）NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为

×10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g·mol-1）。

（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：

一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。

结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。

某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

答案解析

1.【答案】B

【解析】A图中X、Y原（离）子的位置、数目完全等同，化学式XY正确，不符合题意；B图化学式应为XY，符合题意；C图中X的数目：

，Y的数目：

，化学式X3Y正确，不符合题意；D图中X的数目：

，Y的数目：

，Z位于内部，数目为1，化学式XY3Z正确，不符合题意。

理解感悟：

要真正搞清楚

及

等“折扣”（即分别为8个、4个、2个晶胞或3个、6个完全相同的结构单元所共有）的含义。

2.【答案】A

【解析】金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光，大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属导电性是在外加电场下，电子气中的电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是原子层滑动，但金属键未被破坏。

3.【答案】B

【解析】A位于晶胞的体内，共8个，B位于晶胞的顶点和面心，晶胞中B的个数为8×0.125+6×0.5=4，

则B与A的离子个数为4：

8=1：

2，则化学式为BA2，

4.【答案】D

【解析】合金为混合物，通常无固定组成，因此熔、沸点通常不固定；金属形成合金的熔点比各组成合金的金属单质低，如Na、K常温下为固体，而Na—K合金常温下为液态，轻金属Mg—Al合金的硬度比Mg、Al高。

5.【答案】C

【解析】Hg常温下是液态，不是晶体，A项正确。

H、He最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B项正确。

金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，所以C项是错误的。

金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，因此D项正确的。

6.【答案】C

【解析】选C。

合金的性质不是各成分金属的简单加和，而是具有许多优良的物理、化学或机械性能。

7.【答案】C

【解析】M＝Vm·ρ＝

×6.02×1023mol－1×5.0g·cm－3≈150g·mol－1，故Mr＝150。

8.【答案】D

【解析】A选项，原子晶体熔点也较高；B选项，有些分子晶体如HCl的水溶液也能导电；C选项，有些分子晶体也溶于水；离子晶体在熔融时可导电。

9.【答案】C

【解析】由结构可知，Ba位于体心为1个，Ti位于顶点，为8×0.125=1个，O位于棱心，为12×0.25=3个，其化学式为BaTiO3，晶体内“Ti”紧邻的氧原子在棱上，则晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为3×8÷4=6个，化学式为BaTiO3

10.【答案】B

【解析】由图可知微粒x的配位数为6，因此只有选项B不合题意，因在CsCl晶体中，阴、阳离子的配位数均为8。

11.【答案】D

【解析】在金刚石中，碳原子以共价键结合成空间网状结构，不存在具有有限固定组成的分子。

由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很大，因此A，B，C选项是正确的；但是由于金刚石是碳的单质，可以在空气或氧气中燃烧生成CO2分子，故D选项的说法是错误的。

12.【答案】D

【解析】金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流，B项不正确；金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递，故C项不正确。

13.【答案】D

【解析】离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A，B，C；离子间的距离取决于离子半径的大小及晶体的密堆积形式等。

14.【答案】B

【解析】A，同素异形体的研究对象是单质．CO2是化合物，不是单质，故二者不互为同素异形体，故A错误；B，CO2原子晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接，故B正确；C，CO2原子晶体与CO2分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如CO2原子晶体硬度很大，CO2分子晶体硬度不大，故C错误；D，CO2原子晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，二者的转变是化学变化，故D错误。

故选B。

15.【答案】D

【解析】A，石墨烯与石墨均是碳元素形成的单质，应是互为同素异形体的关系，而同位素应是同一元素不同原子间的互称，故A错误；

B，0.12g石墨含=6.02×1021个碳原子，故B错误；

C，有机物通常指含碳元素的化合物，而石墨烯显然是由碳原子构成的单质，故C错误；

D，石墨烯是由石墨剥离而成，即是石墨中的一层，碳原子间是以共价键结合，故D正确；

16.【答案】

（1）半径　半径　

（2）相对分子质量　相对分子质量　分子间作用力　（3）晶体类型　离子晶体　分子晶体

【解析】分析表中物质及熔点规律，将物质晶体类型合理分类，由同类晶型熔点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。

17.【答案】4∶3　1∶1　4　4

【解析】处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边上的微粒为4个立方体共有，位于立方体面上的微粒为2个立方体共有，所以x∶y＝1∶6×

＝4∶3；a∶b＝1∶8×

＝1∶1；丙晶胞中c离子为12×

＋1＝4（个），d离子为8×

＋6×

＝4（个）。

18.【答案】

（1）3d54s2　Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态）　

（2）2∶1　3∶2

【解析】

（1）根据锰在元素周期表中的位置可写出其价电子排布，由于Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态），所以，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。

（2）根据题给晶胞的结构，在每个体心立方晶胞中含有的铁原子数目是2个（配位数是8），在每个面心立方晶胞中含有的铁原子数目是4个（配位数是12）。

19.【答案】

（1）金刚石晶体　

（2）金刚石＞MgO＞CaCl2＞冰＞干冰　（3）小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r（Mg2＋）

（4）4　8　（5）H2O分子之间存在氢键

【解析】　

（1）只有原子晶体的粒子之间是以共价键结合的。

（2）离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则离子晶体熔点越高。

金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。

（4）铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析得8×

＋6×

＝4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－的配位数为4。

20.【答案】

（1）4　

（2）Cu3Au　（3）8　12　（4）1∶1∶3（5）12　（6）①4　8　②12

【解析】

（1）1个金晶胞占有的金原子数为：

顶角上1个，面心上3个共4个。

（2）一个金铜晶胞占有的原子数为：

3个Cu原子，1个Au原子。

（3）由图1知，1183K以下时，1个铁原子被8个铁原子最邻近包围，由图2知，1183K以上时，1个铁原子被12个铁原子最邻近包围。

（4）1个晶胞占有的原子数分别为：

3个O原子，1个Ti原子，1个Ca原子。

（5）体心Na＋被12个Na＋最邻近包围。

（6）分析方法同上。

21.【答案】

（1）HNaSAlK

（2）2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

【解析】A的原子核中没有中子，为H原子；B，C元素处于同一周期，C的原子半径较小，说明C的原子序数比B大，设B，C质子数分别为B，C，则b+c=27，c-b=5，b=11,c=16，B，C分别为Na和S；2D+6H+=2D3++3H2↑，

，

，D为Al；E和S能形成E2S型离子化合物，且E、S两元素的简单离子具有相同的电子层结构，即E+和S2-具有相同的电子层结构，则E为K。

22.【答案】

（1）YBa2Cu3O7

（2）

价　n（Cu2＋）∶n（Cu3＋）＝2∶1

【解析】

（1）由题图所示晶胞可知：

一个晶胞中有1个Y3＋，2个Ba2＋。

晶胞最上方、最下方分别有4个Cux＋，它们分别被8个晶胞所共用；晶胞中间立方体的8个顶点各有一个Cux＋，它们分别被4个晶胞共用，因此该晶胞中的Cux＋为n（Cux＋）＝

（个）。

晶胞最上方、最下方平面的棱边上共有4个氧离子，分别被4个晶胞共用；又在晶胞上的立方体的竖直棱边上和晶胞下方的立方体的竖直棱边上各有4个氧离子，它们分别被4个晶胞共用；中间立方体的水平棱边上共有8个氧离子，它们分别被2个晶胞共用，因此该晶胞中的氧离子个数为n（O2－）＝

（个）。

所以晶体中Y、Ba、Cu、O原子个数比为1∶2∶3∶7，化学式为YBa2Cu3O7。

（2）设Cu的平均化合价为x，由化合物中元素正负化合价代数为零可得：

1×（＋3）＋2×（＋2）＋3×x＋7×（－2）＝0，x＝＋

（价）。

Cu2＋与Cu3＋原子个数之比为2∶1。

23.【答案】

（1）2

（2）3.16×10－8cm（3）1.37×10－8cm

【解析】

（1）正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。

（2）应用基本关系式：

，先求出晶胞的体积，然后根据V＝a3计算晶胞的边长。

24.【答案】

（1）

g·cm-3或

g·cm-3

（2）6∶91

【解析】

（1）因为NiO的晶体结构与NaCl的晶体结构相同，均为正方体。

从晶体结构模型中分割出一个小立方体，其中小立方体的边长为Ni2+与最邻近O2-的核间距离即

×10-8cm，在这个小立方体中含Ni2+:

，含O2-:

，所以,（

×10-8）3×Nacm3是0.5molNiO具有的体积，则（

×10-8）-3Nacm3×ρ=0.5mol×74.7g·mol-1,

g·cm-3=

g·cm-3。

解题的关键是确定晶胞的组成后，通过晶体组成计算出存在的微粒数。

（2）设1molNi0.97O中，含有Ni3+

Xmol,Ni2+为（0.97-

）mol，根据晶体显电中性，即3

mol+2（0.97-

）mol=2×1mol，解得

=0.06,Ni2+为（0.97-

）mol=0.91mol，则离子数之比为Ni3+∶Ni2+=0.06∶0.91=6∶91。