第3章 第1节 物质的聚集状态与晶体的常识 课后达标 素养提升-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用Word(人教版)

1．等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是(　　) A．等离子体中由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性 B．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变 C．等离子体可以通过人工得到 D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 解析：选B。A.等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体具有良好的导电性和流动性，故A正确；B.等离子体中也有中性粒子，在通过电场时方向不会发生改变，故B错误；C.等离子体可以通过人工得到，故C正确；D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性，故D正确。 2．(2024·大同高二月考)中国科学院新疆理化技术研究所研发出Ca(BO2)2深紫外光双折射晶体。下列性质或方法不能区分晶体与玻璃体的是　(　　) A．各向异性 B．导电性 C．X射线衍射实验 D．有无固定的熔点 解析：选B。A.各向异性是晶体的一种性质，故能区分晶体与玻璃体；B.导电的原因是存在自由移动的电子或离子，故不能区分晶体与玻璃体；C.区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，故能区分晶体与玻璃体；D.晶体具有固定的熔点而非晶体没有，故能区分晶体与玻璃体。 3．将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)发现缺角的晶体变完整了(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是(　　) A．减小、增大 B．增大、减小 C．不变、不变 D．不能确定 解析：选C。晶体具有自范性，硫酸铜晶体和硫酸铜溶液存在着溶解平衡，即硫酸铜晶体不断溶解，溶液中的硫酸铜不断析出，由于在自然条件下结晶形成的晶体形状都是规则的，所以向饱和硫酸铜溶液中放入一小块缺角的胆矾晶体时硫酸铜晶体的形状会变得规则，而质量不发生变化，所以这段时间内晶体和溶液的质量都是不变的。 4．下图a、b、c分别代表三种金属晶体的晶胞结构，a、b、c晶胞内金属原子个数之比为(　　) A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 解析：选A。a晶胞中，顶角的微粒被6个晶胞共用，所以a晶胞中原子个数为12×＋2×＋3＝6，b晶胞中原子个数为8×＋6×＝4，c晶胞中原子个数为8×＋1＝2，故a、b、c晶胞中金属原子个数之比为3∶2∶1。 5．已知由X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如下图所示，下列表示该化合物的化学式正确的是(　　) A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12 解析：选A。由题给晶胞图可知，X占据8个顶角，个数为8×＝1，Y占据12条棱的中心，个数为12×＝3，Z占据该晶胞的体心，个数为1，故该化合物的化学式可表示为ZXY3。 6．要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可采取的操作是(　　) A．配制比室温高10～20 ℃的明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明矾小晶核，室温下静置 B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后快速冷却结晶 C．室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置 D．快速蒸发明矾饱和溶液至有大量晶体析出 解析：选A。配制比室温高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶质的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体，A项操作可行；在沸水中配制明矾的饱和溶液，然后快速冷却，或快速蒸发明矾饱和溶液至有大量晶体析出，得到的都是小颗粒明矾晶体，B、D项操作不可行；室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置，不会得到较大颗粒的明矾晶体，C项操作不可行。 7．某晶体的结构单元如下图所示，晶体中A、B、C三种原子的个数之比为(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶5 解析：选B。该结构中含A原子个数为6×＝，B原子个数为6×＋3×＝2，C原子个数为1，故A、B、C三种原子的个数之比为∶2∶1＝1∶4∶2。 8．下图所示是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间构成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。该化合物的化学式可表示为(　　) A.MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 解析：选B。棱柱顶角上的每个镁原子均被六个相邻的棱柱所共有，棱柱底面上的每个镁原子均被两个相邻的棱柱所共有，故每个晶体结构单元平均拥有镁原子个数为12×＋2×＝3，而B原子位于棱柱内，故每个晶体结构单元平均拥有B原子个数为6，所以该化合物的化学式可表示为MgB2。 9．分析晶体与非晶体具有的性质： (1)下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续________min，此过程需________(填“吸热”或“放热”)，温度________(填“升高”“不变”或“降低”)，所以，冰是________(填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 ________________________________________________________________________。 (2)甲为石墨晶体，甲说明晶体具有________；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有________；丙说明晶体的内部微粒排列规范________而非晶体内部微粒排列________。 解析：(1)由题图可知，冰块熔化过程持续了10 min，此过程需吸收热量，温度保持不变，故冰是晶体，有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，有无固定熔点是区分晶体与非晶体的重要依据。(2)甲为石墨晶体，垂直方向的导电性差而水平方向的导电性强，说明晶体具有各向异性；乙中水晶属于晶体而玻璃属于非晶体，石蜡熔化后，水晶片上出现椭圆形而玻璃片上出现圆形，说明晶体具有各向异性而非晶体具有各向同性；丙中晶体的内部微粒排列规范有序而非晶体内部微粒排列无序。 答案：(1)10　吸热　不变　晶体　晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点 (2)各向异性　各向同性　有序　无序 10．下图是超导化合物——钙钛矿晶体的基本单元(晶胞)的结构。请回答下列问题： (1)该化合物的化学式为____________。 (2)在该化合物晶体中，与某个钛原子距离最近且相等的其他钛原子共有________个。 (3)设该化合物的相对分子质量为M，密度为a g/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体中钙原子与钛原子之间的最短距离为______________cm。　 解析：(1)由题给晶胞结构图可知，该晶胞中钛原子个数为8×＝1，氧原子个数为12×＝3，钙原子个数为1，故该化合物的化学式为CaTiO3。 (2)钛位于立方体的顶角上，与一个钛原子距离最近的钛原子与它共棱。在横向、纵向、竖向上，与它共棱的原子都是2个，共6个。 (3)设该晶胞的边长是b cm，由题给晶胞结构图可知，钙原子与钛原子之间的最短距离是体对角线的一半，即 b cm；晶胞的体积为b3 cm3，NA·b3＝，b＝，故晶体中钙原子与钛原子之间的最短距离为× cm。 答案：(1)CaTiO3　(2)6　(3)× 11．固体有晶体和非晶体之分(实际上还有介于两者之间的晶体)。下列对晶体SiO2和非晶体SiO2相关叙述不正确的是(　　) A．相同质量的晶体SiO2转变为非晶体SiO2属于熵增过程 B．晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2没有自范性 C．晶体SiO2具有物理性质各向同性的特点 D．图中a表示的是晶态SiO2的衍射图谱 解析：选C。A.由题图可知，晶体SiO2原子排列有序，非晶体SiO2原子排列无序，从晶体二氧化硅转变为非晶体二氧化硅是熵增过程，A正确；B.晶体SiO2中原子规则排列，故晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2中原子排列无序，故非晶体SiO2不具有自范性，B正确；C.晶体SiO2具有物理性质各向异性的特点，C错误；D.晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰，故a表示的是晶态SiO2的衍射图谱，D正确。 12．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子恰好充满K、L、M三个能层，它与N3－形成的晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是　(　　) A．Xn＋的核外电子数为18 B．该晶体中阳离子与阴离子的个数之比为3∶1　 C．n＝1 D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－ 解析：选A。利用“均摊法”可知，该晶胞中N3－的个数为8×＝1，Xn＋的个数为12×＝3，故该晶体中阳离子与阴离子的个数之比为3∶1，晶体的化学式为X3N，根据化合物中各元素正负化合价代数和为0可知，n＝1，故B、C正确；由X＋中所有电子恰好充满K、L、M三个能层可知，X＋为Cu＋，核外电子数为28，故A错误；由题图可知，晶体中与Cu＋等距离且最近的N3－有2个，故D正确。 13．氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如下图所示，其中相邻两个最近的N原子的距离为a nm。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．氮化钼的化学式为Mo7N2 B．每个Mo原子周围与其距离最近且相等的Mo原子有6个 C．晶体的密度ρ＝ g·m－3 D．若N换为P，则晶胞棱长将改变 解析：选D。A.根据“均摊法”可知，氮化钼晶胞中Mo原子个数为8×＋6×＝4，N原子个数为4×＋1＝2，氮化钼的化学式为Mo2N，故A错误；B.由晶胞结构可知，每个Mo原子周围与其距离最近且相等的Mo原子有12个，故B错误；C.该晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(a)3×10－27 m3，则晶胞的密度为 g·m－3，故C错误；D.N与P半径不同，替换后晶胞棱长将改变，故D正确。 14．北京大学和中国科学院的化学工作者合作，成功研制出碱金属与C60形成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成名称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。在钾石墨中，钾原子把价层电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析正确的是　(　　) A．题干中所列举的6种钾石墨互为同素异形体 B．若某钾石墨的原子分布如图一所示，则它所表示的是C24K C．若某钾石墨的原子分布如图二所示，则它所表示的是C12K D．另有一种灰色的钾石墨C32K，其中K的分布也类似于图二中的六边形，则最近两个K原子之间的距离为石墨中C—C键长的4 倍 解析：选D。同素异形体是指同种元素形成的几种性质不同的单质之间的互称，题中所给的钾石墨属于离子化合物，不属于单质，A项错误；将题图一中的6个K原子连起来形成一个六边形，该六边形中含24个碳原子，而每个K原子只有属于该六边形，即所含K原子个数为6×＝2，故它所表示的是C12K，B项错误；将题图二中外围的6个K原子连起来也形成一个六边形，该六边形中也含24个碳原子，而所含K原子个数为6×＋1＝3，故它所表示的是C8K，C项错误；按题图二算出最近的两个K原子之间的距离为石墨中C—C键长的2倍，现在要变成C32K，则六边形的边长变成原来的两倍(面积就是原来的4倍，即容纳碳原子数为24×4＝96)，最近两个K原子之间的距离为石墨中C—C键长的4 倍，D项正确。 15．理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的。 (1)图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是 _____________________________________________________。 (2)图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离相等且最近的Sb的数目为________；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝________。 (3)设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为________________________g·cm－3(列出算式)。 解析：(1)题图b中上、下两个面的面心原子分别为Hg和Ge，晶胞结构不对称，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞单元。(2)由题图c可知，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4；该晶胞中Hg原子有4个位于棱上、6个位于面上，Hg原子个数＝4×＋6×＝4，Ge原子有8个位于顶角、4个位于面上、1个位于内部，Ge原子个数＝8×＋4×＋1＝4，Sb原子全部位于晶胞内部，Sb原子个数为8，故Hg、Ge、Sb粒子个数比为4∶4∶8＝1∶1∶2。(3)该晶胞的组成为Hg4Ge4Sb8，由于最简式的式量为Mr，因此晶胞的质量为 g，晶胞的体积为x2y×10－21 cm3，故X晶体的密度为 ＝ g·cm－3。 答案：(1)图b中上、下两个面的面心原子在上、下平移过程中不能重合　(2)4　1∶1∶2　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $