高中化学选择性必修2课时作业10

课时作业10物质的聚集状态与晶体的常识1．下列说法中正确的是()A．所有物质中均存在分子B．物质只存在液、气、固三种状态C．将熔化的二氧化硅冷却一定得到晶体D．碘蒸气凝华可得晶体碘2．下列有关晶胞的叙述正确的是()A．晶胞的结构是晶体的结构B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成3．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()①a是晶体②b是晶体③a是非晶体④b是非晶体A．①②B．②③C．③④D．①④4.如图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品最可能是()A．金属B．半导体C．非晶体D．晶体5．水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。有关玻璃态水的叙述正确的是()A．水由液态变为玻璃态，体积缩小B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀C．玻璃态是水的一种特殊状态D．玻璃态水是一种晶体6．根据晶体中晶胞的结构，判断下列晶体的化学式不正确的是()A．AB2B．C2DC．EFD．XY3Z7．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．3:8:48．如图所示，石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有的碳原子数目为()A．2B．3C．4D．69．如图是Mn和Bi形成的某种晶体的晶胞结构示意图，则该晶体的化学式可表示为()A．Mn4Bi3B．Mn2BiC．MnBiD．MnBi310．冰晶石(化学式为Na3AlF6)的晶体结构单元如图所示(●位于大立方体的顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心)。已知冰晶石熔融时的电离方程式为Na3AlF6=3Na＋＋AlFeq\o\al(3－,6)，则大立方体的体心处所代表的微粒为()A．Na＋B．Al3＋C．F－D．AlFeq\o\al(3－,6)11．钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为()A．VO3B．VO2C．V2O3D．V2O412．食盐晶体是由钠离子(图中的“●”)和氯离子(图中的“”)构成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于()A．3.0×10－8cmB．3.5×10－8cmC．4.0×10－8cmD．5.0×10－8cm13．非晶硅光电薄膜的发电成本仅为多晶硅的三分之一，将成为今后太阳能电池的市场主流。就晶体硅与非晶体硅探究如下问题。(1)如图a、b是两种硅的部分结构，请指出哪种是晶体硅，哪种是非晶硅。a：________；b：________。(2)有关晶体常识的相关说法中正确的是________。A．玻璃是非晶体B．固体粉末都是非晶体C．晶体具有有序性，有固定的熔、沸点和各向异性D．区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X­射线衍射实验(3)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．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块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14．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有________个、________个、________个。(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是________，该物质的化学式可表示为________。(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为dnm(1nm＝10－9m)，则该晶体的密度为____________________g·cm－3。15．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。回答下列问题：(1)D2＋的价层电子排布图为________。(2)四种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。(填元素符号)(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。①该化合物的化学式为________。②列式计算该晶体的密度____________g/cm3(列出计算式即可)。(4)A－、B＋和C3＋三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为______________，配位体是______________。课时作业101．答案：D2．解析：由晶胞的概念可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D选项正确。答案：D3．解析：由题可知a有固定熔点，属于晶体，b没有固定熔点，属于非晶体。答案：D4．解析：由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则具有各向同性，故该样品为晶体。答案：D5．解析：因为玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同，所以水由液态变为玻璃态，体积不变。因为玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，所以不是一种晶体，而是水的一种特殊状态。答案：C6．解析：在立方晶胞中，只有处于晶胞内部的粒子才完全属于该晶胞，处于面上的微粒有eq\f(1,2)属于该晶胞，处于棱上的微粒有eq\f(1,4)属于该晶胞，处于各顶点上的微粒只有eq\f(1,8)属于该晶胞。据此可以算出各晶体的化学式分别是AB、C2D、EF、XY3Z，所以A项错误。答案：A7．解析：这不是一个立方晶胞结构，而是一个正三棱柱结构，那么依据实际情况来计算，原子的分摊数顶点为eq\f(1,12)，水平棱上为eq\f(1,4)，竖棱上为eq\f(1,6)，内部为1。A、B、C三种粒子数之比为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,12))):eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,4)＋3×\f(1,6))):1＝1:4:2。答案：B8．解析：六个碳原子组成一个正六边形，而每个碳原子被3个正六边形共用，因此每个正六边形拥有2个碳原子。答案：A9．解析：由晶胞的结构图可知，锰原子分布在正六棱柱的顶点、上下底面的面心上、棱边的中点上和体心上，所以锰原子的个数为：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋6×eq\f(1,3)＋1＝6，铋原子分布在六棱柱的体内，数目为6，所以锰原子和铋原子的个数比为6:6＝1:1，所以化学式为MnBi，故选C。答案：C10．解析：该晶胞中●个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，个数＝12×eq\f(1,4)＋8＝11，根据冰晶石的化学式可知，冰晶石中Na＋和AlFeq\o\al(3－,6)的个数之比为31，据此可判断出大立方体的体心所代表的微粒与代表的微粒相同，为Na＋。答案：A11．解析：由晶胞图可知，V位于晶胞的顶点和体心，V的个数为1＋8×eq\f(1,8)＝2，有4个O位于晶胞面上，2个O位于晶胞内部，则O的个数为4×eq\f(1,2)＋2＝4，则该晶体的化学式为VO2。答案：B12．解析：从NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，如图所示a表示其边长，d表示两个Na＋中心间的距离。每个小立方体含Na＋：eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)，含Cl－：eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)，即每个小立方体含Na＋—Cl－离子对eq\f(1,2)个。则有：a3·2.2g·cm－3＝eq\f(\f(1,2)×58.5g·mol－1,6.02×1023mol－1)，解得a≈2.81×10－8cm，又因为d＝eq\r(2)a，故食盐晶体中两个距离最近的Na＋中心间的距离为d＝eq\r(2)×2.81×10－8cm≈4.0×10－8cm。答案：C13．解析：(1)从粒子在微观空间里是否具有有序性和自范性角度观察。(2)A项，玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体；B项，许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形，但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形，所以固体粉末也可能是晶体。(3)晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质，这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。A项所述过程不可能实现；C项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D项中玻璃属于非晶体；B项中的氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的原因是晶体的自范性。答案：(1)非晶硅晶体硅(2)ACD(3)B14．解析：(1)以钛离子为顶角，应有8个立方晶胞紧靠在一起，这样钛原子成为空间直角坐标系的中心原子，它的三维方向上前后左右上下最近且相邻各有1个氧离子(钛离子)，共6个，它周围的8个立方晶胞内各含1个钙离子。(2)该晶胞中含氧离子个数为12×eq\f(1,4)＝3，钙离子个数为1，钛离子个数为8×eq\f(1,8)＝1，故其个数比为311，则它的化学式可表示为CaTiO3。(3)1mol晶体的质量等于(a＋b＋3c)g,1mol晶体的体积为d3×10－21×6.02×1023cm3，则其密度为ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(a＋b＋3cg,6.02×1023×d3×10－21cm3)＝eq\f(a＋b＋3c,602d3)g·cm－3。答案：(1)686(2)3:1:1CaTiO3(3)eq\f(a＋b＋3c,602d3)15．解析：(1)短周期主族元素中未成对电子数最多为3，所以B、C、D均为第四周期的元素，B的价电子层中未成对电子数为1，结合B＋可知B为K，A为F；未成对电子数为4的只能为[Ar]3d64s2排布，C为Fe，D为Ni。(2)从左到右第一电离能(除第ⅡA、第ⅤA族特殊外)、电负性逐渐增大，K的第一电离能最小、F的电负性最大。(3)①F原子个数＝4(16个棱)＋2(4个面心)＋2(2个体心)＝8；K原子个数＝2(8个棱)＋2(2个体心)＝4；Ni原子个数＝1(8个顶点)＋1(1个体心)＝2；化学式为K2NiF4；②1molK4Ni2F8晶胞的质量为(39×4＋59×2＋19×8)g，一个晶胞的质量为eq\f(39×4＋59×2＋19×8g,NA)；一个晶胞的体积为4002×1308×10－30cm3，密度＝eq\f(一个晶胞质量,一个晶胞体积)。(4)K3FeF6中含有K＋和[FeF6]3－，Fe3＋与F－之间以配位键结合，Fe3＋为中心原子提供空轨道、F－为配位体提供孤对电子。答案：(1)(2)KF(3)①K2NiF4②eq\f(39×4＋59×2＋19×8,6.02×1023×4002×1308×10－30)(4)离子键、配位键[FeF6]3－F－阶段重点突破练一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。1．下列说法中，正确的是()A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定答案B解析A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，错误；B项，共价晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，正确；分子晶体熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，C、D项错误。2．氮氧化铝(AlON)属共价晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是()A．AlON和石英的化学键类型相同B．AlON和石英晶体类型相同C．AlON和Al2O3的化学键类型不同D．AlON和Al2O3晶体类型相同答案D解析AlON与石英(SiO2)均为共价晶体，所含化学键均为共价键，A、B项正确；Al2O3不是共价晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C项正确、D项错误。3．干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是()A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量B．C—O的键能比Si—O的键能小C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体D．干冰易升华，二氧化硅不能答案C解析干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为共价晶体，熔化时破坏共价键，所以SiO2的熔点较高。4．下图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是()A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是共价晶体D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力答案A解析在立方体的顶面上，有5个I2，4个方向相同，A项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B项错误；碘晶体是分子晶体，C项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D项错误。5．最近科学家成功的制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种三维骨架的无限伸展结构，下列对该晶体的叙述错误的是()A．该物质的化学式为CO2B．晶体的熔、沸点高，硬度大C．晶体中碳原子数与C—O化学键数之比为1∶2D．该物质的性质与二氧化碳相似答案CD解析晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数之比为1∶2，化学式为CO2，A正确；该化合物晶体属于共价晶体，熔、沸点高，硬度大，B正确；该晶体中，每个碳原子含有4个C—O共价键，C原子与C—O化学键数目之比为1∶4，C错误；该化合物晶体属于共价晶体，二氧化碳为分子晶体，性质与二氧化碳不相似，D错误。6．黑磷是一种黑色有金属光泽的晶体，是一种比石墨烯更优秀的新型材料。白磷、红磷都是分子晶体，黑磷晶体具有与石墨类似的层状结构，如图所示。下列有关黑磷晶体的说法正确的是()A．黑磷晶体中磷原子的杂化方式为sp2杂化B．黑磷晶体中层与层之间的作用力是分子间作用力C．黑磷晶体的每一层中磷原子都在同一平面上D．P元素三种常见的单质中，黑磷的熔、沸点最高答案BD解析由结构可知黑磷晶体中磷原子的杂化方式为sp3杂化，故A错误；黑磷晶体中层与层之间的作用力是分子间作用力，故B正确；石墨中碳原子为sp2杂化，每层原子均在同一平面内，但磷原子的杂化方式为sp3杂化，每一层的各原子不可能在同一平面内，故C错误；黑磷为共价晶体，而其他两种单质为分子晶体，则黑磷的熔、沸点最高，故D正确。二、非选择题7．锗、砷、硒、溴的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂，其熔点为－49.5℃，沸点为83.1℃，则其晶体类型为________，中心原子的杂化类型为________。答案Br>As>Se>Ge分子晶体sp38．(1)某短周期元素组成的分子的球棍模型如图所示。已知分子中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构，原子间以单键相连。下列有关说法中错误的是________(填字母)。A．X原子可能为ⅤA族元素B．Y原子一定为ⅠA族元素C．该分子中，既含极性键，又含非极性键D．从圆球的大小分析，该分子可能为N2F4(2)若上述模型中Y原子最外层达到2电子稳定结构且其相对分子质量与O2相同，则该物质的分子式为______，它与P2H4常温下均为气体，但比P2H4易液化，常用作火箭燃料，其主要原因是______________________________________________________________________。答案(1)B(2)N2H4N2H4分子之间形成氢键，致使N2H4沸点升高，易液化9．在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成三维骨架结构。氮原子的杂化轨道类型为________。这种高聚氮N—N的键能为160kJ·mol－1，而N2的键能为942kJ·mol－1，其可能潜在的应用是________________________________________________________________________。答案sp3制炸药(或高能燃料)10．白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图(小圆圈表示白磷分子)。已知晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为NAmol－1，则该晶胞中含有的P原子的个数为________，该晶体的密度为________g·cm－3(用含NA、a的式子表示)。答案16eq\f(496,a3NA)解析根据均摊法，P原子的个数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)＋6×\f(1,2)))×4＝16；晶胞的摩尔质量是16×31g·mol－1＝496g·mol－1，1个晶胞的体积是a3cm3，ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(496,a3NA)g·cm－3。11．金刚石的晶胞如图，若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子，便得到晶体硅；若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳化硅晶体(金刚砂)。(1)金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是________________(用化学式表示)。(2)金刚石的晶胞参数为apm(1pm＝10－12m)。1cm3晶体的平均质量为________________g(只要求列算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。答案(1)C