1、第2课时晶胞晶体结构的测定基础过关练题组一晶胞晶体结构的测定1.下列有关晶胞的说法正确的是()A.晶胞是晶体中最小的结构单元B.晶胞中所有的粒子都为几个晶胞共用C.晶胞均为长方体D.不同晶体的晶胞不一定相同2.整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(深度解析)A.相邻晶胞之间没有任何间隙B.晶体是晶胞简单、随意堆积而成C.晶胞排列时,取向相同D.“并置”是指所有晶胞都是平行排列的3.下列有关晶胞的叙述中正确的是()A.晶胞的结构就是晶体的结构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4.
2、CaC2晶体的晶胞结构(如图所示)与NaCl晶体的相似,但因为CaC2晶体中含有的哑铃形C22-的存在,使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是()A.1个Ca2+周围距离最近且等距离的C22-的数目为4B.该晶体中的阴离子和O2的价电子数相等C.6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.2 molD.与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有12个题组二晶胞的有关计算5.如图所示是金属钠的晶胞示意图,该晶胞平均含有的钠原子数是()A.9B.5C.3D.26.某晶体晶胞结构如图所示,其中含A、B、C三种元素原子,则该晶体中A、B、C的原子个数比为()A.131B.231C.121
3、D.1337.某研究小组发现首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道,该晶体中含有最简式为CoO2的层状结构,结构如图(小球表示Co原子,大球表示O原子)。下列用粗线画出的CoO2层状结构的晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)示意图不符合化学式的是()8.由硼和镁两种元素组成的化合物可为超导材料,下图为该化合物的晶胞结构示意图,镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有1个镁原子,6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为()A.Mg5B12 B.MgB2C.Mg2BD.Mg3B29.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。如图为超氧
4、化钾晶体的一个晶胞,则下列说法中正确的是()A.超氧化钾的化学式为KO2B.每个晶胞中含有8个K+和4个O2-C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个D.晶体中0价氧原子和-2价氧原子个数比为2110.现有四种晶体,其构成粒子排列方式如图所示,其中化学式不属于AB型的是()能力提升练题组一晶胞的化学式及粒子数的计算1.(2020江苏徐州一中高二月考,)已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成,其晶胞如图所示,则X、Y、Z三种元素的原子个数之比正确的是()A.131 B.261C.481 D.8112.(2020湖北襄阳一中高二月考,)由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构如图所示,其中Q
5、为+3价,G为-2价,则R的化合价为(深度解析)A.+1 B.+2 C.+3 D.+43.(双选)(2020山东枣庄三中高二网测,)下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式,其对应的化学式正确的是(图中:,。C选项中Y原子在面上)()4.()F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙,它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次递增),都极易与水发生反应,其中:6XeF4+12H2O2XeO3+4Xe+24HF+3O2。下列推测正确的是()A.XeF2分子中各原子最外层均达到8电子结构B.某种氟化氙的晶体结构单元如图,可推知其化学式为XeF6C.XeF4按题
6、中方程式与水反应时,每生成4 mol Xe,转移16 mol e-D.XeF2加入水中,在水分子作用下将生成Xe和F2题组二与晶体组成相关的计算5.(2020山西省实验中学高二月考,)如图是氯化铯晶体的晶胞结构示意图(晶胞是指晶体中最小的重复单元),其中黑球表示氯离子、白球表示铯离子。已知晶体中2个最近的铯离子的核间距离为a cm,氯化铯的摩尔质量为M g/mol,设NA为阿伏加德罗常数的值,则氯化铯晶体的密度为()A.2MNAa3 g/cm3B.M2NAa3 g/cm3C.MNAa3 g/cm3D.Ma3NA g/cm36.(2020辽宁凌源二中高二网测,)某晶体的晶胞结构如图,实验测得其密
7、度为 g/cm3。已知构成晶体的原子的相对原子质量为a,设NA为阿伏加德罗常数的值,假定晶体中原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则该晶体中原子的半径(单位:cm)为(深度解析)A.32aNA B.332aNAC.3432aNA D.1232aNA7.()某晶体晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y()位于立方体的中心,试分析:(1)晶体中每个Y同时吸引着个X,每个X同时吸引着个Y,该晶体的化学式为。(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有个。(3)晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角XYX=(填角的度数)。(4)若该立方体的棱长为a cm,晶体密度为 gcm
8、-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的摩尔质量为。答案全解全析基础过关练1.D2.B3.D4.A5.D6.C7.D8.B9.A10.B1.DA项,晶胞是晶体的最小重复单元,但不一定是最小结构单元;B项,晶胞中有些粒子为晶胞独自拥有;C项,晶胞多数为平行六面体,不一定为长方体。2.B晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成,而是晶胞平行排列而成的,且相邻晶胞之间没有任何间隙。归纳总结对晶胞的理解:“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙,一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱、共面。“并置”指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移,不需转动。“完全等同”指同一晶体中所有晶胞的形状、
9、内部的原子种类、个数及几何排列完全相同。3.D由晶胞的定义可知A错误;相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同,不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同,B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错误;知道晶胞的组成,利用“均摊法”即可推知晶体的组成,D正确。4.A依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心位置可知,1个Ca2+周围距离最近且等距离的C22-有4个,A正确;C22-价电子数为24+2=10,O2的价电子数为12,二者价电子数不同,B错误;6.4 g CaC2的物质的量为0.1 mol,CaC2晶体中含有的阴离子为C22-,则含阴离子的物质的
10、量为0.1 mol,C错误;晶胞的一个平面的长与宽不相等,与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+应为4个,D错误。5.D金属钠的晶胞中,有8个原子处于顶角上,有1个原子位于体心,故该晶胞平均含有的钠原子数为188+1=2。6.C根据题图知,该晶胞中A原子个数=818=1,B原子个数=412=2,C原子个数=1,所以晶体中A、B、C的原子个数比为121,故选C。7.DA项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1,含有O原子数为412=2,所以Co原子数与O原子数之比为12,正确;B项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1+414=2,含有O原子数为4,所以Co原子数与O原子数之比为12
11、,正确;C项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为414=1,含有O原子数为412=2,所以Co原子数与O原子数之比为12,正确;D项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1,含有O原子数为414=1,所以Co原子数与O原子数之比为11,错误。8.B由于镁原子位于顶点处,另外棱柱的上下底面还各有1个镁原子,则晶胞中含有的镁原子个数是212+1216=3。6个硼原子位于棱柱内,即Mg与B的原子个数之比是12,因此该化合物的化学式可表示为MgB2。9.A由题中的晶胞结构知,有8个K+位于晶胞顶角,6个K+位于晶胞面心,则晶胞实际含有K+的个数为818+612=4,O2-有12个位于棱上,1
12、个处于体心,则晶胞中含有的O2-个数为1214+1=4;超氧化钾的化学式为KO2;晶体中与每个K+距离最近的K+有12个;设晶体中0价氧原子和-2价氧原子的个数分别为x、y,则有x+y=8,x0+y(-2)=-4,得xy=31。10.B晶胞中A位于顶点,含有A的个数为818=1,B位于晶胞的体心,B的个数为1,则化学式为AB,A不符合题意;晶胞中A位于顶点,平均含有A的个数为818=1,B位于晶胞的棱上,平均含有B的个数为1214=3,则化学式为AB3,不属于AB型,B符合题意;A、B均位于晶胞的顶点,各有418=12个,化学式为AB,C不符合题意;A位于晶胞的顶点和面心,共有818+612=
13、4个,B位于晶胞的棱和体心,共有1214+1=4个,化学式为AB,D不符合题意。能力提升练1.A2.B3.BC4.C5.C6.C1.A根据均摊法可知,晶胞中含有Z原子的数目为1,含有X原子的数目为818=1,含有Y原子的数目为1214=3,所以X、Y、Z的原子个数比是131。2.B根据均摊法及晶胞结构图可知,晶胞中R原子数目为1+818=2,G原子数目为2+412+1614=8,Q原子数目为2+814=4,令R的化合价为a,则4(+3)+2a+8(-2)=0,解得a=+2,故R的化合价为+2,B正确。归纳总结判断晶胞中粒子个数的步骤:3.BCA中X的数目等于1,Y的数目为818=1,A的化学式
14、为XY,A错误;B中X的数目:1+418=32,Y的数目:418=12,B的化学式为X3Y,B正确;C中X的数目:818=1,Y的数目:612=3,Z的数目等于1,C的化学式为XY3Z,C正确;D中X的数目:818=1,Y的数目:1214=3,Z的数目等于1,D的化学式为XY3Z,D错误。4.CXe原子本身最外层就是8电子结构,再与F原子结合,肯定就不再是8电子结构了,A错误;晶胞中Xe原子个数为818+1=2,F原子个数为814+2=4,故原子个数比XeF=12,其化学式为XeF2,B错误;由题中化学方程式可知,每生成4 mol Xe转移电子总物质的量为16 mol,C正确;F2与水会剧烈反
15、应,所以在溶液中不可能生成F2,D错误。5.C已知晶体中2个最近的铯离子的核间距离为a cm,相邻顶点上铯离子核间距离最近,即晶胞的棱长为a cm,1个晶胞的体积V=a3 cm3;该晶胞中Cs+个数为818=1,Cl-个数为1,单个晶胞的质量为MNA g,则CsCl晶体的密度为MNAa3 g/cm3,故选C。6.C晶胞中含有原子数为1+818=2,设晶胞边长为x cm,则有=2aNAx3,解得x=32aNA;由于晶体中原子可看作等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切,假设原子半径为r cm,则4r=3x,所以r=3x4=3432aNA,C正确。方法指导本题考查晶胞计算的知识,注意掌握均摊法在
16、晶胞计算中的应用。7.答案(1)48XY2(或Y2X)(2)12(3)10928(4)2a3NA g mol-1解析(1)由晶胞结构可直接看出每个Y周围吸引着4个X,每个X被8个晶胞共用,则X周围有8个等距离的Y,晶胞内X与Y的数目比为(418)1=12,故该晶体的化学式为XY2或Y2X。(2)以某个X为中心,补足8个共用X的晶胞,可发现与中心X等距离且最近的X共12个。(3)四个X围成一个正四面体,Y位于中心,类似甲烷的分子结构,故XYX=10928。(4)每摩尔晶胞相当于含有0.5 mol XY2(或Y2X),故摩尔质量可表示为M=a3NA0.5 g mol-1=2a3NA g mol-1。
