3.1 物质的聚集状态与晶体的常识（举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版选择性必修2

第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 ▌题型01 能层与能级 【典例01】C 【变式1-1】C 【变式1-2】A 【变式1-3】A ▌题型02 晶体与非晶体 【典例02】A 【变式2-1】C 【变式2-2】B 【变式2-3】A ▌题型03 晶胞 【典例03】(1)Ti14C13 (2) 八面体空隙 12 【变式3-1】D 【变式3-2】C 【变式3-3】D 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 (题型突破·举一反三) 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体 题型03 晶胞  ▌题型01 能层与能级 1．物质的聚集状态 (1)物质的常见聚集状态：_____态、_____态、____态。 (2)物质的特殊聚集状态：_____体、_____液体、晶态、非晶态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等。 2．等离子体 (1)概念：气态物质在_______或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生______________等。这种由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈_______的物质_______称为等离子体。 (2)特点：等离子体中含有带电粒子且能够自由运动，使等离子体具有良好的_______性和_______性。 (3)应用：在应用方面，运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器；利用等高子体可以进行化学合成；核聚变也是在等离子态下发生的等。 3．离子液体：是熔点不高的仅由离子组成的_______物质。 4．液晶 (1)概念：某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为_______。 (2)特点：液晶是介于_______和_______之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、变形性等，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。 (3)应用：液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图象。再如，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。 【典例01】(23-24·浙江ZBD联盟高二期中联考)下列有关物质聚集状态的说法不正确的是( ) A．金属铅晶体颗粒小至纳米级时熔点会下降 B．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质 C．气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生电离产生电子和阳离子生成等离子体 D．将晶体加热到熔点至澄清点之间的物质状态称为液晶，液晶可分为热致液晶和溶致液晶 【变式1-1】(23-24·浙江台州高二期末)下列有关物质聚集状态的说法中不正确的是( ) A．气态物质不一定由分子构成 B．晶胞是晶体结构的最小重复单元 C．晶体一定具有肉眼可见的规则外形 D．液晶态是介于晶态和非晶态之间的状态 【变式1-2】(24-25·浙江丽水高二期中)下列说法不正确的是( ) A．等离子体的构成粒子仅有电子和阳离子 B．液晶和液态是物质的两种聚集状态 C．晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质 D．季铵离子(R4N+)与PF6-形成的离子液体难挥发 【变式1-3】(24-25·浙江绍兴高二期中)电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，下列说法不正确的是( ) A．等离子体基本构成微粒只有阴、阳离子 B．液晶是物质的一种聚集状态 C．用X-射线衍射实验可区别晶体与非晶体 D．用质谱法不能测定有机高分子化合物的平均相对分子质量 ▌题型02 晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的本质差异 固体 自范性 微观结构 晶体 _______ 原子在三维空间里呈______________排列 非晶体 _______ 原子排列相对_______ 2．获得晶体的三条途径 (1)_______物质凝固。 (2)_______物质冷却不经液态直接_______(凝华)。 (3)_______从溶液中析出。 3．晶体的特性 (1)自范性：晶体能自发地呈现_______外形的性质。 (2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的______________。 (3)固定的熔点。 4．晶体与非晶体的测定方法 测定方法 测熔点 晶体_____固定的熔点，非晶体_______固定的熔点 可靠方法 对固体进行______________实验 【易错警示】 (1)同一物质的固体可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 (3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (4)晶体不一定都有规则的几何外形，如天然的水晶球。 【典例02】(24-25·浙江A9联盟高二期中)下列有关晶体的说法中一定不正确的是( ) A．明矾晶体制备时，配制明矾热的饱和溶液待其自然冷却到比室温高10~15℃时，将小晶体悬挂在玻璃杯中央使其长大 B．晶体具有自范性，有固定的熔点，通过X射线衍射实验会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰 C．许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但可能是晶体 D．当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降 【变式2-1】(23-24·浙江三锋联盟高二期中)下列物质中，属于晶体的是 A．石英玻璃 B．聚乙烯 C．水晶 D．炭黑 【变式2-2】(23-24·浙江金华高二期中)关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( ) A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B．缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D．由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 【变式2-3】(24-25·浙江宁波高二期末)某研究小组开展与晶体有关的实验，下列说法不正确的是( ) A．实验①：非晶态二氧化硅的X射线衍射可观察到明锐的衍射峰 B．实验②：在饱和氯化钠溶液中滴入浓盐酸可观察到氯化钠晶体析出 C．实验③：单点热源加热蓝宝石薄片，热量呈非圆形扩散，体现晶体的各向异性 D．实验④：“残缺”的硫酸铜晶体在其饱和溶液中逐渐变完整，体现晶体的自范性 ▌题型03 晶胞 1．晶胞概念 描述晶体结构的______________。 2．晶胞与晶体的关系 一般来说，晶胞都是______________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间______________。 (2)“并置”是指所有晶胞都是_______排列的，取向_______。 (3)所有晶胞的_______及其内部的原子______________及几何排列是完全相同的。 3．晶胞中粒子数目的计算 (1)晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。 (2)均摊法确定晶胞中粒子的个数 若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有_______属于这个晶胞。 ①长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 注：对于非立方晶胞，应视具体情况确定系数。晶胞不一定都是正方体 ②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．晶体结构的测定 (1)测定仪器：______________ (2)测定方法 ①测定方法：X射线衍射仪单一波长的X射线晶体记录仪分立的斑点或明锐的衍射峰 ②非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的_______峰 ③X射线衍射图谱的应用 经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。 晶胞形状和大小 ( 衍射图通过计算获得 )分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 原子在晶胞里的数目和位置等 结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 5．晶体配位数的确定 晶体的配位数是指晶体中一个原子周围与其_______的_______的原子的数目。 (1)最密堆积晶体的配位数均为_______，如分子晶体中的干冰。 (2)金刚石、碳化硅，配位数均为_______。 (3)金属晶体 堆积模型 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 晶胞 配位数 _______ _______ _______ _______ 原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系 2r＝a 2r＝ 2r＝ 一个晶胞内原子数目 _______ _______ _______ _______ 常见金属 Po Na、K、Fe Mg、Zn、Ti Cu、Ag、Au 【典例03】(24-25·浙江绍兴高二期中)Ti是一种非常独特且多功能的金属，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。请回答： (1)最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图1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_______。 (2)某兴趣小组查阅资料，发现月球玄武岩主要由辉石(主要成分为硅酸盐)和钛铁矿(主要成分为M)等组成。 ①钛铁矿主要成分M的结构如图2所示，其中由O围成的_______(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)被Fe占据。在图3中画出M结构的另一种表示_______(要求：Fe处于晶胞的顶点)，Ti的配位数为_______。 ②已知该晶胞的密度为ρg· cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值。计算晶胞参数_______(列出计算表达式)。 【变式3-1】(25-26·浙江金华高二期中)向HgBr2溶液中滴入NH3-NH4Cl混合液，得到晶体M，其每个晶胞由两个小立方体构成，NH3中N位于小立方体的体心，小立方体的边长为apm，晶胞结构如图。下列说法错误的是( ) A．20080Hg在元素周期表第六周期ⅡB族 B．该晶体类型为离子晶体 C．N-Hg-N中，N-Hg距离为 D．1个晶胞中含有Br-的质量为160g 【变式3-2】(24-25·浙江绍兴高二期中)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，下列说法正确的是( ) A．一个晶胞中含有3个Mg B．该物质化学式为Mg2B C．B-B最近距离为 D．根据对角线法则B和Mg具有相似的性质 【变式3-3】(25-26·浙江稽阳联谊学校高三二模)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法正确的是( ) A．基态S原子核外电子的空间运动状态有16种 B．结构1钴硫化物的化学式为Co8S9 C．晶胞2中Li与Li的最短距离为 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 (题型突破·举一反三) 题型01 物质的聚集状态 题型02 晶体与非晶体 题型03 晶胞  ▌题型01 能层与能级 1．物质的聚集状态 (1)物质的常见聚集状态：气态、液态、固态。 (2)物质的特殊聚集状态：等离子体、离子液体、晶态、非晶态以及介于二者之间的塑晶态、液晶态等。 2．等离子体 (1)概念：气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体。 (2)特点：等离子体中含有带电粒子且能够自由运动，使等离子体具有良好的导电性和流动性。 (3)应用：在应用方面，运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器；利用等高子体可以进行化学合成；核聚变也是在等离子态下发生的等。 3．离子液体：是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 4．液晶 (1)概念：某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。 (2)特点：液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、变形性等，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。 (3)应用：液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图象。再如，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。 【典例01】(23-24·浙江ZBD联盟高二期中联考)下列有关物质聚集状态的说法不正确的是( ) A．金属铅晶体颗粒小至纳米级时熔点会下降 B．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质 C．气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生电离产生电子和阳离子生成等离子体 D．将晶体加热到熔点至澄清点之间的物质状态称为液晶，液晶可分为热致液晶和溶致液晶 【答案】C 【解析】A项，纳米晶体的结构和性质与较大尺寸的晶体有所不同，纳米级金属铅晶体热稳定性降低，从而在加热时更容易达到熔化状态‌，其熔点更低，故A正确；B项，离子液体是熔点低于或稍高于室温的离子化合物，故其是由熔点不高的仅由离子组成的液体物质，故B正确；C项，气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由电子、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称为等离子体，故C错误；D项，液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，将晶体加热到熔点至澄清点之间的物质状态称为液晶，液晶可分为热致液晶和溶致液晶，故D正确；故选C。 【变式1-1】(23-24·浙江台州高二期末)下列有关物质聚集状态的说法中不正确的是( ) A．气态物质不一定由分子构成 B．晶胞是晶体结构的最小重复单元 C．晶体一定具有肉眼可见的规则外形 D．液晶态是介于晶态和非晶态之间的状态 【答案】C 【解析】A项，气态和液态物质不一定都是由分子构成，如等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，A正确；B项，描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，即晶胞是晶体结构中最小的重复单元，B正确；C项，有些晶体的颗粒很小，观察晶体需要借助放大镜，故C错误；D项，液晶既不是晶态也不是非晶态,它是介于晶态和非晶态之间的物质聚集状态，D正确；本题选C。 【变式1-2】(24-25·浙江丽水高二期中)下列说法不正确的是( ) A．等离子体的构成粒子仅有电子和阳离子 B．液晶和液态是物质的两种聚集状态 C．晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质 D．季铵离子(R4N+)与PF6-形成的离子液体难挥发 【答案】A 【解析】A项，等离子体由自由移动的电子、阳离子和未电离的中性粒子共同组成，而选项A仅提到电子和阳离子，忽略了中性粒子，A错误；B项，液晶是介于固态和液态之间的聚集状态，液态是独立的状态，两者属于不同聚集状态，B正确；C项，晶体的自范性指其自发形成规则多面体外形的特性，与定义一致，C正确；D项，大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子，呈液态，离子液体因阴阳离子间强静电作用，熔沸点高、难挥发，D正确；故选A。 【变式1-3】(24-25·浙江绍兴高二期中)电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，下列说法不正确的是( ) A．等离子体基本构成微粒只有阴、阳离子 B．液晶是物质的一种聚集状态 C．用X-射线衍射实验可区别晶体与非晶体 D．用质谱法不能测定有机高分子化合物的平均相对分子质量 【答案】A 【解析】A项，等离子体的基本构成微粒除阴、阳离子外，还包含电子、中性原子或分子，并非只有阴、阳离子，A错误；B项，液晶是介于液态和晶态之间的特殊物质聚集状态，属于物质的聚集状态之一，B正确；C项，晶体的X-射线衍射会出现尖锐的特征衍射峰，非晶体无明显特征衍射峰，因此可用X-射线衍射实验区别晶体与非晶体，C正确；D项，高中阶段所涉及的普通质谱法仅能测定小分子有机物的相对分子质量，无法测定有机高分子化合物的平均相对分子质量，D正确；故选A。 ▌题型02 晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的本质差异 固体 自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 无 原子排列相对无序 2．获得晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 3．晶体的特性 (1)自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 (2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 (3)固定的熔点。 4．晶体与非晶体的测定方法 测定方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 可靠方法 对固体进行X射线衍射实验 【易错警示】 (1)同一物质的固体可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 (3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (4)晶体不一定都有规则的几何外形，如天然的水晶球。 【典例02】(24-25·浙江A9联盟高二期中)下列有关晶体的说法中一定不正确的是( ) A．明矾晶体制备时，配制明矾热的饱和溶液待其自然冷却到比室温高10~15℃时，将小晶体悬挂在玻璃杯中央使其长大 B．晶体具有自范性，有固定的熔点，通过X射线衍射实验会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰 C．许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但可能是晶体 D．当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降 【答案】A 【解析】A项，明矾晶体制备时，若将热饱和溶液冷却到比室温高10~15℃，此时溶液温度较高，无法析出晶体，悬挂晶种无法有效生长，正确做法是冷却至室温形成过饱和溶液后再悬挂晶种，A错误；B项，晶体具有自范性、固定熔点，X射线衍射实验是判断固体是否为晶体的有效实验方法，具体表现为当单一波长的X射线通过晶体时，记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰，B正确；C项，固体粉末即使肉眼无法看到规则晶体外形，但内部结构有序，仍为晶体(如食盐粉末)，C正确；D项，纳米级晶体因表面原子比例高，结合能降低，导致熔点下降，D正确。故选A。 【变式2-1】(23-24·浙江三锋联盟高二期中)下列物质中，属于晶体的是 A．石英玻璃 B．聚乙烯 C．水晶 D．炭黑 【答案】C 【解析】X-射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体。A项，石英玻璃是非晶态(玻璃态)的SiO2，石英玻璃不是晶体，故A错误；B项，聚乙烯是一种有机高分子材料，虽然具有均一致密的分子结构和有序排列的链结构，但并不属于晶体材料，故B错误；C项，水晶是晶体，故C正确；D项，炭黑是由无序排列的碳聚合物组成，其分子结构缺乏长程的周期性排列，因此不具有晶面的晶胞，长期以来被认为是非晶体，故D错误；故选C。 【变式2-2】(23-24·浙江金华高二期中)关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( ) A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B．缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D．由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 【答案】B 【解析】A项，晶体在固态时不具有自发性，不能形成新的晶体，故A错误；B项，晶体具有自范性，晶体从溶液中析出，可形成规则的立方体晶体，故B正确；C项，圆形容器中结出的冰是圆形，不是自发形成的，故C错误；D项，玻璃体属于非晶体，不具有自范性，由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的，故D错误；故选B。 【变式2-3】(24-25·浙江宁波高二期末)某研究小组开展与晶体有关的实验，下列说法不正确的是( ) A．实验①：非晶态二氧化硅的X射线衍射可观察到明锐的衍射峰 B．实验②：在饱和氯化钠溶液中滴入浓盐酸可观察到氯化钠晶体析出 C．实验③：单点热源加热蓝宝石薄片，热量呈非圆形扩散，体现晶体的各向异性 D．实验④：“残缺”的硫酸铜晶体在其饱和溶液中逐渐变完整，体现晶体的自范性 【答案】A 【解析】A项，X射线衍射检测晶态二氧化硅可观察到明锐的衍射峰，A错误；B项，饱和氯化钠溶液中存在氯化钠溶解平衡，滴入浓盐酸，氯离子浓度增大，氯化钠溶解平衡向析出氯化钠方向移动，可观察到氯化钠晶体析出，B正确；C项，单点热源加热蓝宝石薄片，热量呈非圆形扩散，在不同方向上热量传导速率不同，体现晶体的各向异性，C正确；D项，“残缺”的硫酸铜晶体在其饱和溶液中逐渐变完整，具有规则几何外形，体现晶体的自范性，D正确；故选A。 ▌题型03 晶胞 1．晶胞概念 描述晶体结构的基本单元。 2．晶胞与晶体的关系 一般来说，晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。 (2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 (3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 3．晶胞中粒子数目的计算 (1)晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。 (2)均摊法确定晶胞中粒子的个数 若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。 ①长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 注：对于非立方晶胞，应视具体情况确定系数。晶胞不一定都是正方体 ②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．晶体结构的测定 (1)测定仪器：X射线衍射仪 (2)测定方法 ①测定方法：X射线衍射仪单一波长的X射线晶体记录仪分立的斑点或明锐的衍射峰 ②非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰 ③X射线衍射图谱的应用 经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的相关信息。 晶胞形状和大小 ( 衍射图通过计算获得 )分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型 原子在晶胞里的数目和位置等 结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 5．晶体配位数的确定 晶体的配位数是指晶体中一个原子周围与其等距离的最邻近的原子的数目。 (1)最密堆积晶体的配位数均为12，如分子晶体中的干冰。 (2)金刚石、碳化硅，配位数均为4。 (3)金属晶体 堆积模型 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 晶胞 配位数 6 8 12 12 原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系 2r＝a 2r＝ 2r＝ 一个晶胞内原子数目 1 2 2 4 常见金属 Po Na、K、Fe Mg、Zn、Ti Cu、Ag、Au 【典例03】(24-25·浙江绍兴高二期中)Ti是一种非常独特且多功能的金属，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。请回答： (1)最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图1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_______。 (2)某兴趣小组查阅资料，发现月球玄武岩主要由辉石(主要成分为硅酸盐)和钛铁矿(主要成分为M)等组成。 ①钛铁矿主要成分M的结构如图2所示，其中由O围成的_______(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)被Fe占据。在图3中画出M结构的另一种表示_______(要求：Fe处于晶胞的顶点)，Ti的配位数为_______。 ②已知该晶胞的密度为ρg· cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值。计算晶胞参数_______(列出计算表达式)。 【答案】(1)Ti14C13 (2) 八面体空隙 12 【解析】(1)由于是气态团簇分子，则该团簇分子内的微粒全部属于该晶胞所有，因此其分子式为Ti14C13； (2)①由图2晶体结构可知，均摊后总Ti数为，Fe放在晶胞体心，6个O放在6个面的面心(均摊后总O数为)，化学式为FeTiO3，当铁原子处于晶胞的顶点时(均摊后总Fe数为)，钛原子位于体心，12个O放在棱心(均摊后总O数为)，刚好满足FeTiO3的组成。晶胞结构示意图为，与钛原子距离最近的氧原子有12个，则钛原子的配位数为12；②均摊后总Ti数为，Fe放在晶胞体心，6个O放在6个面的面心(均摊后总O数为)，化学式为FeTiO3，该晶胞的组成为1个FeTiO3，晶胞的摩尔质量M=(56+48+16×3)g·mol-1=152 g⋅mol−1。根据密度公式，可得晶胞参数a= cm，即a= pm。 【变式3-1】(25-26·浙江金华高二期中)向HgBr2溶液中滴入NH3-NH4Cl混合液，得到晶体M，其每个晶胞由两个小立方体构成，NH3中N位于小立方体的体心，小立方体的边长为apm，晶胞结构如图。下列说法错误的是( ) A．20080Hg在元素周期表第六周期ⅡB族 B．该晶体类型为离子晶体 C．N-Hg-N中，N-Hg距离为 D．1个晶胞中含有Br-的质量为160g 【答案】D 【解析】A项，20080Hg为80号元素，在元素周期表第六周期ⅡB族，A正确；B项，该晶体中存在离子键，属于离子晶体，B正确；C项，NH3中N位于小立方体的体心，小立方体的边长为apm，则N-Hg-N中，N-Hg距离为小立方体的边长的二分之一：，C正确；  D项，1个晶胞中含有Br-个数为，其质量应为，D错误；故选D。 【变式3-2】(24-25·浙江绍兴高二期中)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，下列说法正确的是( ) A．一个晶胞中含有3个Mg B．该物质化学式为Mg2B C．B-B最近距离为 D．根据对角线法则B和Mg具有相似的性质 【答案】C 【解析】A项，由硼镁化合物的晶体结构可知Mg位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出Mg数目为个，A错误；B项，晶胞中B的个数为2，则该物质的化学式为MgB2，B错误；C项，由晶胞沿c轴的投影图可知，B原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍，顶点到对边的垂线长度为，因此B-B最近距离为，C正确；D项，对角线法则是指第二周期主族元素与右下角第三周期主族元素性质相似，B位于第二周期第ⅢA族，符合对角线相似的是第三周期第ⅣA族的Si，Mg位于第三周期第ⅡA族，和B不满足对角线位置关系，性质不相似，D错误；故选C。 【变式3-3】(25-26·浙江稽阳联谊学校高三二模)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法正确的是( ) A．基态S原子核外电子的空间运动状态有16种 B．结构1钴硫化物的化学式为Co8S9 C．晶胞2中Li与Li的最短距离为 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 【答案】D 【解析】A项，基态S原子核电荷数为16，核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，共占据9个轨道，原子核外电子的空间运动状态数目等于轨道数，因此空间运动状态共9种，不是16种，A错误；B项，由均摊法可得，结构1中含有Co的数目为，含有S的数目为，因此结构1的化学式为Co9S8，B错误；C项，晶胞2边长为a，Li原子位于晶胞内部，Li与Li的最短距离为，C错误；D项，如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，只是晶胞(重复单元)的选取切割方式不同，晶体中原子的种类、数目、空间排列完全一致，因此二者表示同一晶体，D正确；故选D。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $