第一節(jié)物質的聚集狀態(tài)與晶體的常識課時2 晶胞 晶體結構的測定【基礎鞏固】1.某物質的晶體中含X、Y、Z三種元素,其排列方式如圖所示,晶胞中X、Y、Z的原子個數(shù)比為????????????? (  )id:2147488351;FounderCESA.131   B.231   C.121   D.133解析:該晶體結構單元中含X的個數(shù)為8×=1,含Y的個數(shù)為4×=2,含Z的個數(shù)為1,因此N(X)N(Y)N(Z)=121,故C項正確。答案:C 2.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。鈦酸鋇晶體結構示意圖如圖所示,它的化學式是????????????? (  )id:2147488358;FounderCESA.BaTi8O12  B.BaTi4O5  C.BaTi2O4   D.BaTiO3解析:觀察鈦酸鋇晶體結構示意圖可知,Ba在立方體的中心,完全屬于該晶胞;Ti處于立方體的8個頂角,每個Ti有屬于該晶胞;O處于立方體的12條棱的中點,每個O有屬于該晶胞。即晶體中N(Ba)N(Ti)N(O)=112×=113。答案:D3.下列是晶體結構中具有代表性的最小重復單元(晶胞)的排列方式,其對應的化學式正確的是(圖中:id:2147488365;FounderCES-X,id:2147488372;FounderCES-Y,id:2147488379;FounderCES-Z)????????????? (  )id:2147488386;FounderCESid:2147488393;FounderCESid:2147488400;FounderCESid:2147488407;FounderCESA.X2Y    B.XY3C.XY3Z     D.XYZ解析:A項所示的晶胞中X的個數(shù)為1,Y的個數(shù)為8×=1,化學式為XY;B項所示的晶胞中X的個數(shù)為1+4×=,Y的個數(shù)為4×=,化學式為X3Y;C項所示的晶胞中X的個數(shù)為8×=1,Y的個數(shù)為6×=3,Z的個數(shù)為1,化學式為XY3Z;D項所示的晶胞中X的個數(shù)為8×=1,Y的個數(shù)為12×=3,Z的個數(shù)為1,化學式為XY3Z。答案:C4.已知CsCl晶體的密度為d g·cm-3,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,相鄰兩個Cs+的核間距為a cm,如圖所示,則CsCl的摩爾質量可以表示為????????????? (  )id:2147488414;FounderCESA.NA·a3·d g·mol-1 B. g·mol-1C. g·mol-1 D. g·mol-1解析:根據(jù)晶胞中粒子個數(shù)的計算知,1個CsCl晶胞中含1個Cs+和1個Cl-M=d·V·NA mol-1=d·a3·NA g·mol-1。答案:A5.一種鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子的結構如圖所示,頂角和面心的原子是鈦原子,棱的中心和體心的原子是碳原子,它的化學式為????????????? (  )id:2147488421;FounderCESA.Ti14C13   B.TiC   C.Ti4C4   D.Ti4C3解析:由題意知該物質是氣態(tài)團簇分子,題目中的圖示應是該物質的一個完整的分子,由14個Ti原子和13個C原子構成,A項正確。答案:A6.石墨晶體是層狀結構,在每一層內,每個碳原子都跟其他3個碳原子相結合(如圖)。據(jù)圖分析,石墨晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為(  )id:2147488428;FounderCESA.23    B.21   C.13    D.32解析:每個碳原子被3個六邊形共用,每個共價鍵被2個六邊形共用,則石墨晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為=23。答案:A7.某晶體的晶體結構中最小重復單元如圖所示,A為陰離子,在正方體內,B為陽離子,分別在頂角和面心,則該晶體的化學式為????????????? (  )id:2147488435;FounderCESA.B2A   B.BA2   C.B7A4   D.B4A7解析:根據(jù)題圖知,1個晶胞中含有A的粒子數(shù)為8,含有B的粒子數(shù)為8×+6×=4,故化學式為BA2。答案:B8.如圖所示,現(xiàn)有甲、乙、丙三種晶體的晶胞,甲晶體中X處于晶胞的體心,乙晶體中A處于晶胞的體心,可推知:甲晶體中X與Y的個數(shù)比是    ,乙晶體中A與B的個數(shù)比是    ,丙晶胞中有    個C離子,有    個D離子。 id:2147488442;FounderCESid:2147488449;FounderCESid:2147488456;FounderCES甲乙丙解析:甲晶體的晶胞中并不是8個頂角上都有Y,而只有6個頂角上存在Y原子。甲晶體中N(X)N(Y)=1=43;乙晶體中N(A)N(B)=1=11;丙晶胞中C的個數(shù)為8×+6×=4,D的個數(shù)為12×+1=4。答案:43 11 4 49.(2022·廣東東莞)某晶體的晶胞結構如圖所示,請回答下列問題。id:2147488463;FounderCES(1)晶體中每個Y粒子同時吸引著    個X粒子,每個X粒子同時吸引著    個Y粒子,該晶體的化學式為     (2)晶體中每個X粒子周圍與它最近且距離相等的X粒子共有    個。 (3)設該晶體的摩爾質量為M g·mol-1,晶體密度為ρ g·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA mol-1,則晶體中兩個最近的X粒子間的距離為          cm。 解析: (1)由題圖可得,晶體中每個Y粒子同時吸引著4個X粒子;在題圖所示晶胞中,以面心處的X粒子為研究對象,每個X粒子同時吸引著4個Y粒子,而每個X粒子被2個晶胞所共用,則在晶體中每個X粒子同時吸引著4×2=8個Y粒子;一個晶胞中含有X粒子的數(shù)目為8×+6×=4,含有Y粒子的數(shù)目為8,X、Y粒子數(shù)目之比為12,故該晶體的化學式為XY2或Y2X。(2)由晶胞結構可知,以頂點的X粒子為研究對象,一個晶胞內與之距離最近且相等的X粒子位于面心處,有3個,而每個頂點X粒子被8個晶胞所共用,每個面心X粒子被2個晶胞所共用,則晶體中與X粒子距離最近且相等的X粒子的數(shù)目為8×3×=12。(3)設該晶胞的邊長為a cm,則可得a3cm3×ρg·cm-3×NA mol-1=4×M g·mol-1,解得a=,晶胞的邊長為晶體中兩個最近的X粒子間距離的倍,則晶體中兩個最近的X粒子間的距離為× cm。答案:(1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)×【拓展提高】10.科學家發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化合物在90 K具有超導性,若該化合物的結構如圖所示,則該化合物的化學式可能是????????????? (  )id:2147488470;FounderCESA.YBa2Cu3O8  B.YBa2Cu2O5C.YBa2Cu3O5  D.YBaCu4O4解析:由題圖所示晶胞可知,一個晶胞中有1個Y,2個Ba;晶胞最上方、最下方分別有4個Cu,它們分別被8個晶胞所共用,晶體中間立方體的8個頂角各有一個Cu,它們分別被4個晶胞共用,因此該晶胞中的Cu的數(shù)目為8×+8×=3;晶胞棱上共有6個O,分別被4個晶胞共用,晶胞面上共有7個O,它們分別被2個晶胞共用,因此該晶胞中的O的個數(shù)為6×+7×=5。所以晶體中Y、Ba、Cu、O原子個數(shù)比為1235,化學式為YBa2Cu3O5。答案:C11.氯化鈉晶體是由鈉離子(圖中的“●”)和氯離子(圖中的“”)構成的,且均為等距離的交錯排列。已知氯化鈉的密度是2.2 g·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為6.02×1023 mol-1。在氯化鈉晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離最接近于????????????? (  )id:2147488477;FounderCESA.3.0×10-8 cm     B.3.5×10-8 cmC.4.0×10-8 cm     D.5.0×10-8 cm解析:如題圖所示,a表示其邊長,d表示兩個Na+中心間的距離。每個小立方體含Na+的個數(shù)為×4=,含Cl-的個數(shù)為×4=,即每個小立方體含Na+-Cl-離子對個。則有:a3×2.2 g·cm-3=,又因為d=a,故解得氯化鈉晶體中兩個距離最近的Na+中心間的距離約為4.0×10-8 cm。答案:C12.(1)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為     id:2147488484;FounderCES(2)Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有    個銅原子。 解析: (1)Cu原子位于面心,個數(shù)為6×=3。Ni原子位于頂角,個數(shù)為8×=1,銅原子與鎳原子的數(shù)量比為31。(2)根據(jù)“均攤法”計算1個晶胞中含有的氧原子數(shù)為4+6×+8×=8,再結合化學式Cu2O知,1個晶胞中含有16個銅原子。答案:(1)31  (2)1613.用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結果:晶胞結構如圖,邊長為361 pm。又知銅的密度為9.00 g·cm-3,則銅晶胞的體積約為        cm3,晶胞的質量約為       g,阿伏加德羅常數(shù)為          [已知Ar(Cu)=63.6]。 id:2147488491;FounderCES解析:銅的一個晶胞能分攤到4個Cu原子;1 pm=10-10 cm,故一個晶胞的體積為(361×10-10 cm)3≈4.70×10-23 cm3;一個晶胞的質量為4.7×10-23 cm3×9.00 g·cm-3=4.23×10-22 g,由m=×M,得NA≈6.01×1023 mol-1答案:4.70×10-23 4.23×10-22 6.01×1023 mol-1【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.如圖所示為某些晶體的結構示意圖:id:2147488498;FounderCESid:2147488505;FounderCESid:2147488512;FounderCESid:2147488519;FounderCESA B C Did:2147488526;FounderCES(1)以M代表陽離子,以N代表陰離子,寫出各晶體的組成表達式。A:    、B:    、C:     、D:    。 (2)已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有A的晶體結構。FeS2晶體中具有的化學鍵類型是     。 若晶體結構A中相鄰的陰、陽離子間的距離為a cm,且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則FeS2晶體的密度是   g·cm-3。 解析:(1)對于A晶體,陰離子位于立方體4個頂角,因此陰離子在該立方體內只有4×=個,同理陽離子也只有個,組成上為=11,表達式為MN;對于B晶體,陰離子在立方體內有4×+2=4個,陽離子在立方體內有8×+1=2個,組成為MN2;對于C晶體,陰離子在立方體內有1個,陽離子在立方體內有4×=個,組成為MN2;對于D晶體,陰離子在立方體內有1個,陽離子在立方體內有8×=1個,組成為MN。(2)FeS2晶體中的化學鍵為離子鍵和硫硫之間的非極性共價鍵。密度ρ=,由立方體內陰、陽離子個數(shù)和摩爾質量可求出m,而由立方體的邊長即陰、陽離子間的距離可求出立方體體積,故ρ= g·cm-3= g·cm-3答案:(1)MN MN2 MN2 MN(2)離子鍵、非極性共價鍵 

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第一節(jié) 物質的聚集狀態(tài)與晶體的常識

版本: 人教版 (2019)

年級: 選擇性必修2

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