学年人教版选修3第3章第1节晶体的常识作业.docx

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学年人教版选修3第3章第1节晶体的常识作业

第1节晶体的常识作业

1、如图所示，在较高温度时，钾、氧两元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为（　　）

A．KO2B．K2O2C．K2O3D．K2O

2、某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是（　　）

A.3∶9∶4B.1∶4∶2C.2∶9∶4D.3∶8∶4

3、科学家把C60和K掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能，其晶胞如图所示。

该化合物中的K原子和C60分子的个数比为（　　）

A.1:

3B.3:

1C.3:

2D.2:

3

4、某原子晶体的基本结构单元是正二十面体，每个原子与另外五个原子相连，每个面均是正三角形，请分析该晶体的棱数和定点数（　　）

A.60、12B.12、30C.30、12D.10、30

5、如图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键（　　）

A．2B．4C．8D．1

6、只含镁、镍和碳三种元素的新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为（　　）

A.MgCNi3B.MgC2Ni

C.MgCNi2D.Mg2CNi3

7、从CsCl的晶胞截取部分重复结构如图。

已知CsCl晶体密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数的数值，相邻的两个Cs＋的核间距为acm，则CsCl的相对分子质量可以表示为（　　）

A．

B．

C．NA·a3·ρD．

8、氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安全有效地储存氢气。

有报道称某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如右图所示。

则这种合金的化学式为（）

A．LaNi3B．LaNi4

C．LaNi5D．LaNi6

9、如图为二维平面晶体示意图，对a、b晶体示意图所表示的化学式说法正确的是（　　）

A．a为A2X3，b为AX3B．a为AX3，b为AX2

C．a为AX2，b为AX3D．a为AX3，b为A2X3

10、H、C、N、O、Na、Fe、Cu是常见的七种元素。

（1）N、Na+、Fe3+、Cu2+四种微粒基态的核外电子排布式中未成对电子数最多的是____________。

（2）根据价层电子对互斥理论判断下列分子或离子中空间构型是V形的是______（填写序号）。

a.H3O+b.H2Oc.NO2+d.NO2-

（3）分子（CN）2中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构，其结构式为___________，1个分子中含有_________个π键。

（4）O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物，其晶胞结构如图，该离子化合物的化学式为_____________。

已知该晶胞的密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞边长a=_______cm。

（用含ρ、NA的代数式表示）

11、晶体硅是制备太阳能电池板的主要原料，电池板中还含有硼、氮、钛、钻、钙等多种化学物质。

请回答下列问题：

（1）第二周期元素的电负性按由小到大的顺序排列，B元素排在第__________位。

（2）硅酸根有多种结构形式，一种无限长链状结构如图1所示，其化学式为____________，Si原子的杂化类型为__________________。

（3）N元素位于元素周期表_____________区；基态N原子中，核外电子占据最高能级的电子云有____个伸展方向。

（4）[Co（NH3）6]3+的几何构型为正八面体形，Co在中心。

①[Co（NH3）6]3+中，1个Co提供_______________个空轨道。

②若将[Co（NH3）6]3+中的两个NH3分子换成两个Cl-，可以形成_________种不同的结构形式。

（5）—种由Ca、Ti、O三种元素形成的晶体的立方晶胞结构如图2所示。

①与Ti紧邻的Ca有___________________个。

②若Ca与O之间的最短距离为αpm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度ρ=__________________g·cm-3（用含α、NA的代数式表示）。

12、

（1）过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：

[Fe（CN）6]4-、[Fe（SCN）6]3－等。

Fe3＋的核外电子排布式为______________，从原子结构的角度解释Fe3＋比Fe2＋稳定的理由是_______________。

（2）N的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。

（3）（NH4）2SO4阴离子的立体构型是________，NH4+中心原子的杂化类型是________。

（4）Fe有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如下图所示:

①δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为_____________。

②1个γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为_____________。

③若Fe原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则δ-Fe单质的密度为____________g/cm3（列出算式即可）。

13、光解水的催化材料可用硝酸镍、硫脲和锐钛矿为原料，采用醇热法制得。

（1）Ni2+基态核外电子排布式为__________________。

（2）与NO3-互为等电子体的一种分子的化学式为__________________。

（3）硫脲（

）中C原子轨道的杂化类型为__________________；1mol硫脲中含有键的数目为____________mol。

（4）钛的一种氟化物晶胞结构如右图所示，其化学式为____________。

（5）甘油（丙三醇）具有保持水分的功效，其主要原因是____________。

14、

（1）氢键作用常表示为“A—H…B”，其中A、B为电负性很强的一类原子，用氢键的表示方法写出HF溶液中存在的所有氢键________________________。

（2）已知某配合物中有如下结构，则N原子的杂化方式为___________，在结构式上用“→”标出配位键。

（3）Al和N组成的晶胞结构如下图一所示（“O”表示Al原子）：

①则其化学式为_____，Al原子的配位数是___；

②一个N原子周围距离最近且等距的N原子有_____个。

15、如图表示一些晶体中的某些结构，请回答下列问题：

（1）代表金刚石的是（填字母编号，下同）______，其中每个碳原子与_____个碳原子最近且距离相等．

（2）代表石墨的是_____，每个正六边形占有的碳原子数平均为_____个．

（3）代表NaCl的是____，每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有_____个．

（4）代表CsCl的是_____，每个Cs+与_____个Cl﹣紧邻．

（5）代表干冰的是_____，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻．

（6）已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为______（用字母编号回答）．

参考答案

1、【答案】A

【解析】考查晶胞化学式计算。

较高温度时，钾、氧两元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则根据晶胞结构可知黑球表示K，白球表示O，K的个数＝8×1/8＋6×1/2＝4，O的个数＝24×1/4＋2＝8，则化学式为KO2，答案选A。

2、【答案】B

【解析】解：

由图可知该晶体部分结构单元的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12个该结构单元共用，故A的数目为6×1/12=1/2；处于水平棱上的粒子为4个结构单元共用，处于垂直棱上的粒子为6个结构单元共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6×1/4+3×1/6=2，由此可见A、B、C三种粒子数之比为1/2∶2∶1=1∶4∶2。

3、【答案】B

【解析】解：

本题考查晶体的计算。

根据晶胞结构可知，一个晶胞中含有C60的个数为：

8×

＋1＝2，K的个数为：

2×6×

＝6，所以K原子与C60分子的个数之比为3:

1，故该题选B。

4、【答案】C

【解析】解:

在这个正二十面体中，12个B之间的B-B键有：

12×5=60，但每个B-B键由2个B共有，所以：

60/2=30；晶体硼的基本结构单元是由二十个等边三角形和一定数目的顶角组成的正二十面体，每个顶角均有一个硼原子。

20个等边三角形理论上讲有20*3=60个B，而实际每个B由5个三角形共顶点，所以：

60*1/5=12；故选C。

5、【答案】A

【解析】解：

本题考查含有氢键的物质．由图可知，中心水分子与周围四个水分子形成四个氢键，每个氢键为两个水分子共有，平均到每个水分子含有氢键个数=4×

=2，故选A．

6、【答案】A

【解析】解:

根据均摊原则，镁原子数

，镍原子数

，碳原子是是1，故A正确。

7、【答案】C

【解析】解：

Cs＋位于顶点，其个数为8×1/8=1，Cl－位于体心，晶胞的质量为M/NAg，晶胞的体积为a3cm3，根据密度的定义，ρ=

g/cm3，即M=NA·a3·ρ，故选项C正确。

8、【答案】C

【解析】解：

在晶体结构单元中镍原子分布在上底面和下底面上，另外在六个侧面的面心上以及在六棱柱体内也有六个镍原子，所以镍原子的个数为：

12×

+6×

+6=15，镧原子分布在六棱柱的十二个顶点上，以及上下底面的面心上，所以镧原子的个数为：

12×

+2×

=3，所以化学式为LaNi5，故选C。

9、【答案】C

【解析】解：

本题考查分子晶体；金属晶体．

a图中每个斜线球周围有6个白色球，而每个白色球为3个斜线球共有，故斜线球与白色球数目之比=1：

6×

=1：

2，a的化学式为AX2；

b图中每个斜线球周围有6个白色球，而每个白色球为2个斜线球共有，故斜线球与白色球数目之比=1：

6×

=1：

3，b的化学式为AX3；

故选C．

10、【答案】

（1）Fe3+

（2）bd

（3）N≡C-C≡N；4

（4）Na2O；

【解析】解：

（1）在N、Na+、Fe3+、Cu2+四种微粒基态的核外电子排布式中，未成对电子数依次是3、0、5、1，所以未成对电子数最多的是Fe3+；

（2）H3O+中中心原子O的价层电子对数为

=4，孤电子对数为1，所以空间构型是三角锥形；H2O中中心原子O的价层电子对数为

=4，孤电子对数为2，所以空间构型是V形；NO2+中中心原子N的价层电子对数为

=2，孤电子对数为0，所以空间构型是直线形；NO2-中中心原子N的价层电子对数为

=3，孤电子对数为1，所以空间构型是V形，故选bd；

（3）分子（CN）2中碳原子按sp杂化，碳碳之间是单键，碳氮之间是参键，其结构式为N≡C-C≡N，碳氮参键中有两个π键，所以1个分子中含有4个π键；

（4）根据晶胞结构图，利用均摊法可知，晶胞中含有氧离子个数为8×

+6×

=4，含有钠离子个数为8，所以化学式为Na2O，根据ρ＝

可知晶胞体积V=

cm3=

，所以晶胞边长=

。

11、【答案】

（1）3

（2）SiO32-[或（SiO3）n2n-]；sp3

（3）p；3

（4）①6；②2

（5）①8；②

【解析】解:

（1）元素的非金属性越强，元素的电负性数值越大，同一周期，从左到右，元素的非金属性逐渐增强，电负性数值逐渐增大，第二周期元素的电负性按由小到大的顺序排列，B元素排在第3位，故答案为：

3；

（3）N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，位于元素周期表的p区；基态原子中能量最高的电子，处于2p能级，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形，故答案为：

p；3；

（4）①1个Co离子有6个NH3分子作配体，每个配体提供1对孤对电子，故1个Co离子需要提供6个空轨道，故答案为：

6；

②由信息[Co（NH3）6]3+的几何构型为正八面体形，Co在中心可以推知，如果两个NH3分子换成两个Cl-，可以替换邻位和对位，共有两种不同的结构形式，故答案为：

2；

（5）①根据均摊法可知，O位于边上，其数目为：

12×

=3，Ca位于体心，其数目为1，Ti位于顶点，其数目为8×

=1，故该矿物的化学式为：

CaTiO3，由晶胞结构可知，与1个Ca紧邻的Ti有8个，根据二者的数目比为1:

1，与1个Ti紧邻的Ca也有8个，故答案为：

8；

②根据晶胞结构可知，Ca与O之间的最短距离为面对角线的一半，则晶胞棱长为

pm=

×10-10cm，则晶胞的密度=

g/cm3=

g/cm3，故答案为：

。

12、【答案】

（1）[Ar]3d5；Fe3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定

（2）3；哑铃（或纺锤）

（3）正四面体形；sp3

（4）①4:

3；②4；③

【解析】解：

（1）Fe为26号元素，Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5，Fe3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定，故Fe3+比Fe2+稳定；

（2）因为氮原子的最外层有5个电子，其中2个是成对的，剩下的三个电子占据了三个p轨道，并且垂直分布，这样能量才能最低，则N的基态原子电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃或纺锤形；

（3）（NH4）2SO4阴离子SO42-的中心S原子的价层电子对为：

孤对电子数6－2×4+2＝0，成键电子对数4，sp3杂化，其立体构型是四面体形；NH4+中N原子杂化轨道数为

×（5+4-1）=4，采取sp3杂化方式；

（4）①根据晶胞的结构可知，δ晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是体心上的铁原子，这样的原子有8个，所以铁原子的配位数为8，α晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是与之相连的顶点上的铁原子，这样的原子有6个，所以铁原子的配位数为6，所以δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为4：

3；

②利用均摊法计算得γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×

+6×

=4；

③由晶胞示意图可知，δ-Fe单质为体心立方堆积，铁原子为面心和顶点，则一个晶胞中Fe的个数为1+8×

=2，一个晶胞的质量为

，体心结构中，体对角线长为4rpm，晶胞边长为

，晶胞体积为

cm3，故密度为

。

13、【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d8（或[Ar]3d8）

（2）SO3（或BF3等）

（3）sp2；7

（4）TiF2

（5）与水分子间形成氢键

【解析】解：

（1）镍原子核外电子数是28，镍原子失去最外层2个电子变成基态Ni2+，根据构造原理知，基态Ni2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8（或[Ar]3d8），故答案为：

1s22s22p63s23p63d8（或[Ar]3d8）。

（2）等电子体要求原子数要相同，最外层电子（价电子）总数要相同，NO3-共4个原子，最外层电子总数为24，按照同主族最外层电子书数相同，符合要求的有SO3（或BF3等）。

（3）

中碳原子形成三个共价键，键角为120°，形成一个平面三角形结构，故碳为sp2杂化；一个单键为一个σ键，有4个N-H键和2个C-N键，一个双键中含一个σ键，所以共有7个σ键。

（4）一个晶胞中Ti原子个数为8×1/8+6×1/2=4，F原子个数为8，两者原子个数比为1∶2，化学式为TiF2

（5）丙三醇分子的-OH上的O原子电负性大，能与水分子中的H原子形成氢键，同样水分子中的O原子也能与丙三醇—OH上的H形成氢键，且丙三醇含有较多的-OH，氢键作用力较大，导致丙三醇能与水互溶，具有较好的保持水分的功效，答案为：

与水分子间可形成氢键。

14、【答案】

（1）F-H…FF-H…OO-H…FO-H…O

（2）sp3sp２；

（3）①AlN；4；②12个

【解析】解：

（1）氢键作用常表示为“A—H…B”，其中A、B为电负性很强的一类原子，用氢键的表示方法写出HF溶液中存在的所有氢键：

F-H…F、F-H…O、O-H…F、O-H…O；

（2）根据结构图可看出N原子既有单键还有双键，所以既有sp2杂化，还有sp3杂化。

N原子最外层有孤对电子，而亚铁离子有容纳电子的空轨道，所以可形成配位键

；

（3）①由晶胞结构可知，晶胞中N离子处于晶胞内部，晶胞中含有4个N离子，Al离子处于顶点与面心，晶胞中Al离子数目为8×

+6×

=4，故该化合物化学式为AlN，AlN晶体与金刚石类似，每个Al离子与4个N离子相连，为空间网状结构，与同一个Al离子相连的N原子构成正四面体，Al离子的配位数是4；

②一个Al离子周围距离最近的Al离子个数=3×8×

=12。

15、【答案】

（1）D；4

（2）E；2

（3）A；12

（4）C；8

（5）B；12

（6）E＞D＞A＞C＞B

【解析】解：

（1）金刚石是空间网状结构，每个碳原子连接4个碳原子，原子间以共价键相结合，属于原子晶体；

（2）石墨是平面层状结构，其晶体中碳原子呈平面正六边形排列，每个正六边形占有的碳原子数平均=1×1/3×6=2；

（3）NaCl是离子晶体，其构成微粒是阴阳离子，NaCl晶胞是简单的立方单元，阴阳离子间通过离子键结合，氯离子和钠离子的配位数都是6，每个钠离子周围有6个氯离子，每个钠离子周围与它最接近且距离相等的钠离子数=3×8×1/2=12；

（4）CsCl是由阴阳离子构成的，氯离子和铯离子的配位数是8；

（5）干冰是分子晶体，CO2分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO2分子为例，与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上，所以图B为干冰晶体；

（6）晶体熔沸点：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与离子半径成正比，与电荷成正比，金刚石是原子晶体、NaCl和CsCl是离子晶体、干冰是分子晶体、石墨是混合型晶体，根据配位数及晶胞结构知，A、B、C、D、E分别是NaCl、干冰、CsCl、金刚石、石墨，钠离子半径小于铯离子半径，石墨中C-C键长小于金刚石中C-C键长，所以这几种晶体熔点高低顺序是E＞D＞A＞C＞B。