3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 同步练习 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

**基本信息** 高中化学新授课同步练，以“基础概念巩固-概念辨析应用-综合计算探究”分层设计，覆盖晶体常识核心知识点，强化化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|晶胞定义、晶体特性等概念|填空题聚焦术语填空，夯实物质结构认知| |进阶层|晶体与非晶体判断、晶胞结构分析|单选题结合实例辨析，培养证据推理能力| |综合层|晶胞微粒计算、密度推导|解答题融入晶胞参数计算，提升模型建构与科学探究能力|

3.1 物质的聚集状态与晶体的常识（同步练）解析版 姓名：___________班级：___________ 一、填空题 1．晶胞与晶体的关系 (1)晶胞(微观)一般都是______________，晶体(宏观)是由无数晶胞______________而成。 (2)无隙：相邻晶胞之间______________。两个晶胞共用同一个平面：上面晶胞的下底面，就是下面晶胞的上底面。 (3)并置：所有晶胞都是______________排列的，取向______________。即：将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。 (4)晶体概念：是由内部微粒(______、______或______)在三维空间里______而构成的具有______的固体 (5)晶体的分类 根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为______晶体、______晶体、______晶体、______晶体。 (6)晶体的特性 1)自范性。 ①定义：晶体能自发地呈现______的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现______。 2)各向异性： ①概念：晶体的某些物理性质在______方向上的差异，称为晶体的______，包括晶体的______、______性质、______性、______性等物理性质。 ②用途：晶体的某些物理性质的______性同样反映了晶体内部质点排列的______性。而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则______物理性质各向异性的特点。 3)有______的熔点：晶体具有______的熔点，而非晶体______的熔点。 4)对称性：晶体具有特定的______性。 (7)获得晶体的途径 1)熔融态物质______，如从熔融态结晶出来的硫晶体。 2)气态物质冷却不经液态直接______(凝华)，如凝华得到的碘晶体。 (8)所有晶胞的______________及其内部的______________、______________及______________排列是完全相同的。 【参考答案】(1)平行六面体 无隙并置 (2)无任何间隙 (3)平行 相同 (4)原子 离子 分子 呈周期性重复排列 规则几何外形 (5)离子 共价 分子 金属 (6)多面体外形 周期性有序排列 不同 各向异性 强度 光学 导电 导热 各向异 有序 不具有 固定 固定 没有固定 对称 (7)凝固 凝固 (8)形状、大小 原子种类 原子数目 几何 【解析】（1）晶胞是描述晶体结构的最小重复单元，常规构型为平行六面体；宏观晶体由无数晶胞以无隙并置的方式堆积形成。 （2）无隙是晶胞堆积的核心特征之一，指相邻晶胞之间不存在空隙，相邻晶胞共用面、棱或顶点，实现紧密排列。 （3）并置指所有晶胞均为平行排列，取向完全一致，任意晶胞沿周期性排列方向平移后可与其他晶胞完全重合，无需转动调整方向。 （4）构成晶体的微粒分为原子、离子、分子三类，微粒在三维空间呈周期性有序排列，宏观上因此具有规则的几何外形。 （5）晶体分类依据为构成微粒和微粒间作用力：阴阳离子靠离子键结合为离子晶体，分子靠分子间作用力结合为分子晶体，原子靠共价键结合为共价晶体，金属阳离子和自由电子靠金属键结合为金属晶体。 （6）1)①自范性是指晶体能自发地呈现规则几何外形的性质； ③本质原因是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，这种有序性使得晶体在生长时能自发形成规则的几何外形。 2）①各向异性指晶体的某些物理性质在不同方向上存在差异，常见的物理性质包括强度、导热性、导电性、光学性质等。 ②晶体的各向异性反映了晶体内部质点的有序排列，可用于推断晶体内部结构，而非晶体由于内部粒子排列无序，不具有各向异性； 3）晶体结构规整，熔化时破坏作用力所需温度恒定，因此有固定熔点，非晶体无固定熔点； 4）晶体内部微观周期性有序排列决定了晶体具有特定的对称性。 （7）获得晶体的两类基础途径： 1）熔融态物质冷却凝固可得到晶体； 2）气态物质不经液态直接凝固（或凝华）也可得到晶体。 （8）同一晶体的所有晶胞是完全等价的重复单元，因此形状、大小完全相同，且内部包含的原子种类、原子数目、原子的几何排列均完全一致，保证晶体具有结构均一性。 2．晶胞的结构 (1)晶胞的外形：常规的晶胞都是平行六面体。晶胞是______________个顶角相同、三套各______________根平行棱分别相同、______________套各______________个平行面分别相同的最小平行六面体，即8个______________、六个______________、______________条棱。 (2)立方晶胞中微粒数的计算方法如下：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被______________个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是______________。 对于立方晶胞而言，每个晶胞实际含有的微粒数=顶点微粒数×______________+棱上微粒数×______________+面上微粒数×______________+体内微粒数×______________。 (3)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定 三棱柱 六棱柱 平面型 石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占______________ (4)有关上述的计算必须明确：由晶胞构成的晶体，其化学式不是表示一个晶胞中含有多少个某原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的______________。 【参考答案】(1) 8 4 三 两 顶点 面 12 (2) n 1 (3) (4)最简个数比 【解析】（1）常规晶胞为平行六面体，是晶体的最小重复单元，结构上满足8个顶角完全相同，平行棱分为3套、每套4根完全相同，平行面分为3套、每套2个完全相同，整体具有8个顶点、6个面、12条棱的特征。 （2）该规则为均摊法的核心逻辑：粒子被多少（n）个晶胞共用，每个晶胞对该粒子的分得份额就是几分之一（）。对于立方晶胞，顶点粒子被8个相邻晶胞共用，棱上粒子被4个相邻晶胞共用，面心粒子被2个相邻晶胞共用，晶胞内部粒子完全属于该晶胞，因此对应分摊系数分别为、、、。 （3）根据均摊法，石墨层内1个顶点碳原子被3个相邻六边形共同拥有，因此每个六边形对该碳原子的占有份额为。 （4）晶体由大量晶胞无隙并置构成，其化学式不代表单个晶胞的实际原子数，仅代表晶体中不同类原子的最简个数比。 二、单选题 1．下列关于聚集状态的描述中，错误的是 A．等离子体是由电子、阴阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．区别晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验 D．晶胞是晶体结构的基本单元 【参考答案】A 【解析】A．等离子体整体呈电中性，组成包含电子、阳离子、电中性粒子，不含阴离子，A错误； B．液晶是介于液态和晶态之间的介晶态，既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性，该描述正确，B正确； C．晶体有周期性有序的微观结构，X射线衍射会出现特征衍射峰，非晶体无周期性结构，衍射图谱为漫峰，X射线衍射实验是区分晶体和非晶体最科学的方法，C正确； D．晶胞是描述晶体结构的基本重复单元，通过晶胞的排列可构成整个晶体，D正确； 故选A。 2．下列关于物质的聚集状态的说法中，不正确的是 A．液晶具有液体的流动性，在导热性、光学性质等物理性质方面具有类似晶体的各向异性 B．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体 C．X射线衍射实验可以区分晶体和非晶体，也可以获得分子的键长和键角的数值 D．缺角晶体在饱和溶液中慢慢生长为规则的多面体，体现了晶体的自范性 【参考答案】B 【解析】A．液晶是介于液态和晶态之间的聚集状态，既具有液体的流动性，又在导热性、光学性质等物理性质上表现出类似晶体的各向异性，A正确； B．水晶是晶体，晶体的判定依据是内部微粒的周期性有序排列，和宏观颗粒大小无关，切削得到的水晶粉末内部仍为有序结构，属于晶体，B错误； C．晶体的X射线衍射图谱有分立的斑点或明锐的衍射峰，非晶体没有，因此可区分二者，同时通过衍射图谱还能计算得到分子的键长、键角等结构参数，C正确； D．晶体的自范性指晶体能自发地呈现规则多面体外形的性质，缺角晶体在饱和溶液中逐渐形成规则多面体的过程，体现了晶体的自范性，D正确； 故选B。 3．下列物质中，属于晶体的是 A．石英玻璃 B．炭黑 C．水晶 D．聚氯乙烯 【参考答案】C 【分析】晶体具有规则的内部结构，粒子在空间有序排列，可通过X-射线衍射实验鉴别；非晶体则粒子排列无序。 【解析】A．石英玻璃是非晶态二氧化硅，内部粒子无序排列，不属于晶体，A不符合题意； B．炭黑是无定形碳，缺乏长程有序结构，不属于晶体，B不符合题意； C．水晶是结晶态二氧化硅，具有规则的晶体结构，属于晶体，C符合题意； D．聚氯乙烯是高分子聚合物，不属于晶体，D不符合题意； 故选C。 4．在日常生活中我们会接触到许多晶体。下列不属于晶体的是 A．金刚石 B．橡胶 C．水晶 D．雪花 A．A B．B C．C D．D 【参考答案】B 【解析】A．金刚石是碳元素形成的共价晶体，结构高度有序，属于晶体，A不选； B．橡胶是高分子聚合物，分子链排列无序，无固定熔点，属于非晶体，B选； C．水晶是二氧化硅的晶体形式，具有规则结构，属于晶体，C不选； D．雪花是水蒸气凝华形成的冰晶，具有六角对称的规则几何外形，属于晶体，D不选； 故答案选B。 5．下列结构示意图中，能表示晶胞的是 A． B． C． D． 【参考答案】C 【解析】A．该图为晶体的大规模点阵片段，不属于最小的周期性重复单元，不符合晶胞的要求，A不符合题意； B．该平行六面体的8个顶点粒子种类不统一（既有黑球也有白球），等价位置粒子组成不一致，平移后无法和相邻单元重合，不满足晶胞无隙并置的条件，B不符合题意； C．该单元是晶体中最小的重复单元，能够通过无隙并置形成晶体，C符合题意； D．该单元不是重复的结构单元，不能通过无隙并置形成晶体，不是晶胞，D不符合题意； 故选C。 6．下列说法不正确的是 A．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质 C．壁虎爬墙与范德华力有关 D．切割打磨过的玻璃呈多面体外形与其晶体类型有关 A．A B．B C．C D．D 【参考答案】D 【解析】A．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，又具有晶体的某些物理性质，如表现出类似晶体的各向异性，A正确； B．等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的电子、阳离子和电中性粒子组成的离子化气体状物质，具有良好的导电性和流动性，B正确； C．壁虎脚掌有很多细小刚毛与墙之间存在分子间作用力，与范德华力有关，C正确； D．玻璃属于非晶体，切割打磨过的玻璃呈多面体外形与其晶体类型无关，D错误； 故答案为：D。 7．下列关于物质聚集状态说法错误的是 A．液晶介于液态和晶态之间，表现出液体的流动性和晶体的各向异性 B．等离子体组成微粒均带电且能自由运动，具有良好的导电性和流动性，是一种特殊的液态物质 C．离子液体在室温或稍高于室温时呈液态，可能与其含有机基团有关 D．晶体与非晶体的本质差异在于晶体具有自范性，其原子在三维空间里呈周期性有序排列 【参考答案】B 【解析】A．液晶介于液态和晶态之间，既有液体流动性又有晶体各向异性，A正确； B．等离子体是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的电中性物质，其中阴离子(自由电子)和阳离子分别的电荷量相等，具有良好的导电性和流动性，但属于气态而非液态，B错误； C．离子液体因含有机基团，阴阳离子体积较大，使得阴阳离子间距离较大，离子键较弱，离子液体在室温或者稍高于室温会呈现液态，C正确； D．晶体与非晶体的本质差异是晶体原子排列有序且具有自范性，D正确； 故选B。 8．晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可作为晶胞的是 A．都在顶点 B．在顶点和面心 C．在顶点和面心 D．在顶点和体心 【参考答案】B 【分析】晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。 【解析】A．不管是前后、左右或上下平移时，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，但不是同一种原子，因此该结构不能作为晶胞，A错误； B．不管是前后、上下平移还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确； C．上下平移时，位于上下面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误； D．该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误； 故答案选B。 9．下列化学用语正确的是 A．的价层电子对互斥(VSEPR)模型： B．甲基的电子式： C．平面分子中存在的大π键 D．晶态和非晶态粉末的X射线衍射图谱对比： 【参考答案】B 【解析】A． 的中心O原子的价层电子对数个键对孤电子对，因此价层电子对互斥（VSEPR）模型为四面体形，题图中将4对价层电子对画在同一平面，为平面结构，与实际不符，A错误； B．甲基中C原子与3个H原子分别形成1个共用电子对，C原子价层剩余1个未成对电子，共有7个电子，题图中电子式的书写符合结构，B正确； C．题图为吡咯，是平面五元环分子：N原子为杂化，p轨道提供2个电子形成大键，4个C原子各提供1个电子，因此大键是，C错误； D．晶态是晶体，X射线衍射图谱会出现尖锐的特征衍射峰，非晶态无尖锐峰，题图标注正好相反，D错误； 故选B。 10．超导材料在国防、科研、交通等领域有着广泛的应用。某种含Ni、Mg和C三种元素的晶体具有超导性，该晶体的立方晶胞结构如图所示，设a点原子的原子坐标为，晶胞边长为。下列有关说法错误的是 A．该晶胞中 B．b原子与c原子间的最短距离为 C．Mg原子位于由C原子组成的正方体的体心 D．晶胞分别沿x、y、z轴投影得到的图像完全相同 【参考答案】B 【解析】A．晶胞中位于顶点，个数为，位于面心，个数为，位于体心，个数为1，故，A正确； B．b、c均为面心的原子，二者属于相邻面的面心，坐标差为（x方向）和（z方向），最短距离为，不是，B错误； C．位于晶胞顶点，其周围有8个相邻晶胞体心的原子，这8个原子构成正方体，位于该正方体的体心，C正确； D．该晶胞为立方晶系，、、轴方向结构对称，沿三个轴投影得到的图像完全相同，D正确； 故选B。 11．在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如下图所示，晶胞参数为a pm，下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．O原子之间的最短距离为 C．在该物质的晶体中，每个Ti原子周围与它等距离且最近的O原子有6个 D．若坐标取向不变，将Ca原子平移至原点，则Ti原子位于晶胞体心 【参考答案】B 【解析】A．Ca位于晶胞体心，数目为1；Ti位于晶胞顶点，每个顶点Ti被8个晶胞共用，数目为；O位于晶胞棱心，每个棱心O被4个晶胞共用，数目为，因此化学式为CaTiO3​，A正确； B．晶胞参数为a pm，O位于棱心，O原子之间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即，不是，B错误； C．Ti位于晶胞顶点，每个Ti原子在x、y、z三个坐标轴的正负方向各有1个等距离最近的O原子，一共6个，C正确； D．原晶胞中Ca在体心，分数坐标，Ti在顶点，分数坐标(0,0,0)；将Ca平移到原点后，Ti的分数坐标变为，即位于晶胞体心，D正确； 故答案为：B。 12．一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。下列说法错误的是 A．该合金的晶胞中，粒子个数最简比 B．距离Ga最近且相等的Ni有8个 C．其立方晶胞的体积为 D．Ga、Ni之间的最短距离是a nm 【参考答案】B 【分析】由题可知晶胞为，顶点面心棱心体心是Co，且八个小立方体体心交替为Ga、Ni，故晶胞中Ga、Ni个数均为4，Co个数为8，粒子个数最简比，晶胞棱长2a nm，故晶胞的体积为，距离Ga最近且相等的Ni有6个，由此解题。 【解析】A．由分析可知，该合金的晶胞中，粒子个数最简比  Co : Ga : Ni = 2 : 1 : 1，A正确； B．距离Ga最近且相等的Ni有6个，B错误； C．由分析可知，晶胞的体积为，C正确； D．由图可知，Ga和Ni之间的最短距离为a nm，D正确； 故选B。 13．一种新型超导材料的立方晶胞如图所示(长度)，M点坐标为，R点坐标为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．晶体的化学式为 B．晶体的密度为 C．原子在轴上的分数坐标为 D．N、P原子的核间距为 【参考答案】D 【分析】使用均摊法计算晶胞中的原子个数：Cs（白球）：8个位于棱上，2个位于内部，总数为个；Ag（小黑球）：8个位于棱上、4个位于面心，总数为个；F（大黑球）：16个位于面心，4个位于晶胞内部，共个。 【解析】A．由分析，晶胞中、、的个数比为，故晶体化学式为，A正确； B．由分析，每个晶胞含有4个，单个晶胞总质量为，晶胞体积为，代入密度公式得密度为，B正确； C．由可知，即，轴上分数坐标为实际z轴长度除以，即，C正确； D．由C选项分析得，M、N的距离是底面对角线的，即，由立体几何知识，三角形PMN是直角三角形，因此NP的长度为，D错误； 故选D。 14．CdSe是一种重要的半导体材料，具有优良的光电特性和广泛的应用前景。CdSe晶胞结构如图所示(已知晶胞的边长为a pm，阿伏加德罗常数的值为)。下列说法错误的是 A．距离Se最近的Cd有4个 B．Cd与Se之间的最近距离为 C．晶胞的密度为 D．m点的原子坐标为 【参考答案】C 【解析】A．由CdSe晶胞可知与Se相连的Cd有4个，A正确； B．Cd与Se之间的最近距离为体对角线的，即，B项正确； C．Se在顶点和面心，晶胞中含有Se的个数，含有4个Cd，故，晶胞密度，C错误； D．由已知坐标和坐标轴，可知m点的原子坐标为，D正确。 故选C。 三、解答题 1．硫是人体必需元素，其单质及化合物有着广泛的应用。回答下列问题： (1)硫单质存在多种同素异形体，其中单斜硫和正交硫均为晶体。能证明某硫样品为非晶体的最可靠的科学方法为________。 (2)分子的空间结构为正八面体形，如图所示，则该分子中F—S—F的键角为________；室温时，是一种气体，与具有相似的结构，则熔、沸点大小：_________(填“>”“<”或“=”)。 (3)二氯化二硫可用于橡胶的低温硫化剂和黏合剂，其分子结构与相似，写出的电子式：__________。 (4)六水合硫代硫酸镁(，摩尔质量为)常用于浸金工艺，晶胞结构与参数如图所示。 ①可看成中的一个O被S代替，结构式为_________，从结构角度解释的酸性弱于的原因是________________________________________________。 ②若该晶体的密度为，则阿伏加德罗常数的值=_________。 【参考答案】(1)X射线衍射法 (2) 90°、180° > (3) (4) O电负性大于S，S=S吸电子能力小于O=S，使中羟基极性较小，酸性较弱 【解析】（1）证明晶体与非晶体的最可靠、最科学的方法是X射线衍射实验； （2） 分子的空间结构为正八面体形，中心原子位于正八面体中心，6个原子位于顶点，相邻的键角为，相对的键角为。与均为分子晶体，结构相似，由于的相对分子质量更大，分子间作用力（范德华力）更强，故其熔、沸点更高，故答案填“”； （3） 分子结构与相似，分子中存在键和键，各原子均满足8电子稳定结构，其电子式为； （4） ① ；可看作中的一个非羟基氧原子被硫原子代替，由于硫的电负性小于氧，导致中心硫原子正电性减弱，对羟基中氧原子的电子吸引能力减弱，键极性减弱，更难电离出，因此酸性较弱； ② 根据晶胞结构所含微粒数为、，即晶胞质量，晶胞体积是：，因此密度，即，故答案是。 2．中国科学家首次成功制得大面积单晶层状石墨炔，是碳材料科学的一大进步。它具有丰富的碳化学键、大的共轭体系。回答下列问题：            (1)石墨炔中碳原子杂化方式为___________，其晶体类型与金刚石晶体类型___________(填“相同”或“不同”)。 (2)石墨炔具有良好的导电性，可用作高性能导电材料，原因是___________。 (3)石墨炔和石墨均可作为储锂材料，共同作为锂离子电池的负极材料。 ①某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。 图1中O原子的配位数为___________，图2表示的化学式为___________(设该晶胞中Cl的个数为) ②磷酸铁锂电池的负极材料为Li原子嵌入两层石墨层中间形成的晶体，其晶胞结构如图甲所示。 放电时，负极反应式为___________。在甲晶胞中，石墨层中最近的两个碳原子间的距离是apm，石墨层与层间的距离是bpm，则负极材料的密度为___________(列出计算式即可，用表示阿伏加德罗常数的值)。 【参考答案】(1) 、 不同 (2)石墨炔中存在大键，电子可以做定向移动 (3) 6 【解析】（1）由图可知，石墨炔中六元环中碳为sp2杂化、叁键碳为sp杂化；其为层状结构，故晶体类型与金刚石晶体类型不同； （2）石墨炔具有良好的导电性，可用作高性能导电材料，原因是石墨炔中存在大键，电子可以做定向移动，从而能够导电； （3）①图1中以面心O原子为例，最近原子同层4个、上下层各1个，则配位数为6；据“均摊法”，晶胞中含氯和溴共为个，同时含个O、1个Li，结合化合价则含有1个镁，则化学式为； ②甲中据“均摊法”，晶胞中含个Li、个C，化学式为；同理分析，乙化学式为；放电时，负极失去电子发生氧化反应生成和锂离子，反应式为；甲底面为底角为60°的等边平行四边形，在甲晶胞中，石墨层中最近的两个碳原子间的距离是apm，则晶胞底面边长为3apm，石墨层与层间的距离是bpm，则负极材料的密度为。 3．黄铜矿(主要成分为可用于冶炼，主要物质转化过程如下： （1）下图中，表示晶胞的是______________(填“图1”或“图2”)。 (2)的晶胞如图3所示。 ①从图3可以看出，每个晶胞中含有的Cu原子个数为______________。 ②图4所示结构单元不能作为晶胞的原因是______________________________________________________________________。 ③已知：晶体的密度是，阿伏加德罗常数的值为。晶胞中底边边长a=______________pm(用含的代数式表示)。 【参考答案】(1)图1 (2) 4 图4所示结构单元并不能“无隙并置”地在晶体中重复出现 【解析】（1）在与反应生成和的过程中，S元素的化合价由-2价升高到+4价，因此化合价升高的元素是硫(或S)。 （2）中心原子S的价层电子对数为，故其杂化方式为。根据价层电子对互斥理论，中心原子S有3个价层电子对且包含1对孤电子对，空间结构为V形；而中心原子C的价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为直线形。 （3）根据均摊法，图1中白球(Cu)全部位于晶胞内部，共4个；黑球(O)位于顶点和体心，个数为，Cu与O的原子个数比为2:1，化学式为。图2中白球(Cu)个数为，黑球(O)位于内部和棱上，个数为，化学式为。故表示晶胞的是图1。 （4）①由图3可知，白球(Cu)位于侧面面心、棱心和体心，每个晶胞中含有的Cu原子个数为。②晶胞是构成晶体的最基本结构单元，在空间平移时必须能无隙并置。图4中上底面的顶点和面心为Cu原子，下底面的顶点和面心为Fe原子，在竖直方向平移时，Cu原子与Fe原子无法重合，不能实现无隙并置。③由图3可知，一个晶胞中含有4个Cu、4个Fe和8个S，晶胞的质量。晶胞的底边长为，高为，体积。根据密度公式，有，解得。 4．根据下面图示回答问题： (1) A图是某离子化合物的晶胞，该化合物中阳、阴离子的个数比是______。 (2)B图表示NaCl晶体的一个晶胞，一个NaCl晶胞中含Na+或Cl-的个数均为____________。 (3)若Ca、Ti、O形成的某钙钛矿型晶体结构如C图，其化学式为____________。 (4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数和C-C键数之比为____________。     (5)原子晶体硼的基本结构单元都是由12个硼原子组成的正二十面体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。若两个氮原子取代了其中的两个硼原子，形成B10N2，则该分子结构有__________种。 (6)Cu与Cl形成化合物的晶胞如图所示。 该晶体的化学式为_____________。已知该晶体中Cu原子和Cl原子之间的最短距离为acm，且恰好为体对角线的，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度为___________________(只写计算式)g/cm3。 【参考答案】 1:1 4 CaTiO3 2:3 3 CuCl 【解析】（1）A图晶胞中阳离子个数为1，阴离子个数=8×=1，所以该晶胞中阳离子、阴离子个数之比=1：1； （2）该晶胞中钠离子个数=1+12×=4，氯离子个数=8×+6×=4； （3）由结构可知，Ca2+位于体心有1个，Ti4+位于顶点，数目为8×=1个，O2-位于棱心，数目为12×=3个，故其化学式为CaTiO3； （4）每个碳原子被三个碳环共有，每个碳环含有碳原子数为：6×=2，每条C-C键被两个碳环共有，每个碳环含有碳碳键6×=3条，有的碳原子数和C-C键数之比为2:3； （5）原子晶体硼只有一种环境，用N原子代替其中一个B原子，只有一种可能，当其中一个B原子被N原子替代后，剩余B原子还有三种环境，即第二个B原子被N原子代替有三种结构，故B10N2的分子结构有3种。 （6）根据晶胞结构，Cl原子（白球）位于顶点和面心，个数为，Cu原子（黑球）位于晶胞内部，个数为4，故化学式为CuCl；设晶胞边长为，Cu原子和Cl原子之间的最短距离为，且恰好为体对角线的，则，解得。晶胞体积，一个晶胞中含有4个CuCl，质量，故密度。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 物质的聚集状态与晶体的常识（同步练）原卷版 姓名：___________班级：___________ 一、填空题 1．晶胞与晶体的关系 (1)晶胞(微观)一般都是______________，晶体(宏观)是由无数晶胞______________而成。 (2)无隙：相邻晶胞之间______________。两个晶胞共用同一个平面：上面晶胞的下底面，就是下面晶胞的上底面。 (3)并置：所有晶胞都是______________排列的，取向______________。即：将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。 (4)晶体概念：是由内部微粒(______、______或______)在三维空间里______而构成的具有______的固体 (5)晶体的分类 根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为______晶体、______晶体、______晶体、______晶体。 (6)晶体的特性 1)自范性。 ①定义：晶体能自发地呈现______的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现______。 2)各向异性： ①概念：晶体的某些物理性质在______方向上的差异，称为晶体的______，包括晶体的______、______性质、______性、______性等物理性质。 ②用途：晶体的某些物理性质的______性同样反映了晶体内部质点排列的______性。而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则______物理性质各向异性的特点。 3)有______的熔点：晶体具有______的熔点，而非晶体______的熔点。 4)对称性：晶体具有特定的______性。 (7)获得晶体的途径 1)熔融态物质______，如从熔融态结晶出来的硫晶体。 2)气态物质冷却不经液态直接______(凝华)，如凝华得到的碘晶体。 (8)所有晶胞的______________及其内部的______________、______________及______________排列是完全相同的。 2．晶胞的结构 (1)晶胞的外形：常规的晶胞都是平行六面体。晶胞是______________个顶角相同、三套各______________根平行棱分别相同、______________套各______________个平行面分别相同的最小平行六面体，即8个______________、六个______________、______________条棱。 (2)立方晶胞中微粒数的计算方法如下：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被______________个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是______________。 对于立方晶胞而言，每个晶胞实际含有的微粒数=顶点微粒数×______________+棱上微粒数×______________+面上微粒数×______________+体内微粒数×______________。 (3)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定 三棱柱 六棱柱 平面型 石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占______________ (4)有关上述的计算必须明确：由晶胞构成的晶体，其化学式不是表示一个晶胞中含有多少个某原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的______________。 二、单选题 1．下列关于聚集状态的描述中，错误的是 A．等离子体是由电子、阴阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．区别晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验 D．晶胞是晶体结构的基本单元 2．下列关于物质的聚集状态的说法中，不正确的是 A．液晶具有液体的流动性，在导热性、光学性质等物理性质方面具有类似晶体的各向异性 B．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体 C．X射线衍射实验可以区分晶体和非晶体，也可以获得分子的键长和键角的数值 D．缺角晶体在饱和溶液中慢慢生长为规则的多面体，体现了晶体的自范性 3．下列物质中，属于晶体的是 A．石英玻璃 B．炭黑 C．水晶 D．聚氯乙烯 4．在日常生活中我们会接触到许多晶体。下列不属于晶体的是 A．金刚石 B．橡胶 C．水晶 D．雪花 A．A B．B C．C D．D 5．下列结构示意图中，能表示晶胞的是 A． B． C． D． 6．下列说法不正确的是 A．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 B．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质 C．壁虎爬墙与范德华力有关 D．切割打磨过的玻璃呈多面体外形与其晶体类型有关 A．A B．B C．C D．D 7．下列关于物质聚集状态说法错误的是 A．液晶介于液态和晶态之间，表现出液体的流动性和晶体的各向异性 B．等离子体组成微粒均带电且能自由运动，具有良好的导电性和流动性，是一种特殊的液态物质 C．离子液体在室温或稍高于室温时呈液态，可能与其含有机基团有关 D．晶体与非晶体的本质差异在于晶体具有自范性，其原子在三维空间里呈周期性有序排列 8．晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可作为晶胞的是 A．都在顶点 B．在顶点和面心 C．在顶点和面心 D．在顶点和体心 9．下列化学用语正确的是 A．的价层电子对互斥(VSEPR)模型： B．甲基的电子式： C．平面分子中存在的大π键 D．晶态和非晶态粉末的X射线衍射图谱对比： 10．超导材料在国防、科研、交通等领域有着广泛的应用。某种含Ni、Mg和C三种元素的晶体具有超导性，该晶体的立方晶胞结构如图所示，设a点原子的原子坐标为，晶胞边长为。下列有关说法错误的是 A．该晶胞中 B．b原子与c原子间的最短距离为 C．Mg原子位于由C原子组成的正方体的体心 D．晶胞分别沿x、y、z轴投影得到的图像完全相同 11．在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如下图所示，晶胞参数为a pm，下列说法错误的是 A．该化合物的化学式为 B．O原子之间的最短距离为 C．在该物质的晶体中，每个Ti原子周围与它等距离且最近的O原子有6个 D．若坐标取向不变，将Ca原子平移至原点，则Ti原子位于晶胞体心 12．一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。下列说法错误的是 A．该合金的晶胞中，粒子个数最简比 B．距离Ga最近且相等的Ni有8个 C．其立方晶胞的体积为 D．Ga、Ni之间的最短距离是a nm 13．一种新型超导材料的立方晶胞如图所示(长度)，M点坐标为，R点坐标为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．晶体的化学式为 B．晶体的密度为 C．原子在轴上的分数坐标为 D．N、P原子的核间距为 14．CdSe是一种重要的半导体材料，具有优良的光电特性和广泛的应用前景。CdSe晶胞结构如图所示(已知晶胞的边长为a pm，阿伏加德罗常数的值为)。下列说法错误的是 A．距离Se最近的Cd有4个 B．Cd与Se之间的最近距离为 C．晶胞的密度为 D．m点的原子坐标为 三、解答题 1．硫是人体必需元素，其单质及化合物有着广泛的应用。回答下列问题： (1)硫单质存在多种同素异形体，其中单斜硫和正交硫均为晶体。能证明某硫样品为非晶体的最可靠的科学方法为________。 (2)分子的空间结构为正八面体形，如图所示，则该分子中F—S—F的键角为________；室温时，是一种气体，与具有相似的结构，则熔、沸点大小：_________(填“>”“<”或“=”)。 (3)二氯化二硫可用于橡胶的低温硫化剂和黏合剂，其分子结构与相似，写出的电子式：__________。 (4)六水合硫代硫酸镁(，摩尔质量为)常用于浸金工艺，晶胞结构与参数如图所示。 ①可看成中的一个O被S代替，结构式为_________，从结构角度解释的酸性弱于的原因是________________________________________________。 ②若该晶体的密度为，则阿伏加德罗常数的值=_________。 2．中国科学家首次成功制得大面积单晶层状石墨炔，是碳材料科学的一大进步。它具有丰富的碳化学键、大的共轭体系。回答下列问题：            (1)石墨炔中碳原子杂化方式为___________，其晶体类型与金刚石晶体类型___________(填“相同”或“不同”)。 (2)石墨炔具有良好的导电性，可用作高性能导电材料，原因是___________。 (3)石墨炔和石墨均可作为储锂材料，共同作为锂离子电池的负极材料。 ①某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。 图1中O原子的配位数为___________，图2表示的化学式为___________(设该晶胞中Cl的个数为) ②磷酸铁锂电池的负极材料为Li原子嵌入两层石墨层中间形成的晶体，其晶胞结构如图甲所示。 放电时，负极反应式为___________。在甲晶胞中，石墨层中最近的两个碳原子间的距离是apm，石墨层与层间的距离是bpm，则负极材料的密度为___________(列出计算式即可，用表示阿伏加德罗常数的值)。 3．黄铜矿(主要成分为可用于冶炼，主要物质转化过程如下： （1）下图中，表示晶胞的是______________(填“图1”或“图2”)。 (2)的晶胞如图3所示。 ①从图3可以看出，每个晶胞中含有的Cu原子个数为______________。 ②图4所示结构单元不能作为晶胞的原因是______________________________________________________________________。 ③已知：晶体的密度是，阿伏加德罗常数的值为。晶胞中底边边长a=______________pm(用含的代数式表示)。 4．根据下面图示回答问题： (1) A图是某离子化合物的晶胞，该化合物中阳、阴离子的个数比是______。 (2)B图表示NaCl晶体的一个晶胞，一个NaCl晶胞中含Na+或Cl-的个数均为____________。 (3)若Ca、Ti、O形成的某钙钛矿型晶体结构如C图，其化学式为____________。 (4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数和C-C键数之比为____________。     (5)原子晶体硼的基本结构单元都是由12个硼原子组成的正二十面体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。若两个氮原子取代了其中的两个硼原子，形成B10N2，则该分子结构有__________种。 (6)Cu与Cl形成化合物的晶胞如图所示。 该晶体的化学式为_____________。已知该晶体中Cu原子和Cl原子之间的最短距离为acm，且恰好为体对角线的，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度为___________________(只写计算式)g/cm3。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $