新教材高中化学基础练习12金属晶体离子晶体（含解析）鲁科版选择性必修

金属晶体离子晶体(建议用时：40分钟)[基础过关练]1．金属晶体的形成是因为晶体中存在()A．金属离子间的相互作用B．金属原子间产生相互作用C．金属阳离子与自由电子间的相互作用D．金属原子与自由电子间的相互作用C[金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。金属键源于金属晶体中金属阳离子与自由电子间的强的相互作用。]2．下列关于金属晶体的说法不正确的是()A．金属晶体中一定存在金属键B．金属晶体中的金属键没有方向性和饱和性C．不同金属晶体中金属原子的堆积方式都一样D．金属晶体中的自由电子为整块金属所共有C[Ca、Al晶体中金属原子的堆积方式一样，但与Mg晶体中金属原子的堆积方式不一样，故C项错误。]3．下列物质形成的晶体中，属于含有极性共价键的离子晶体的是()A．AlCl3 B．KOHC．NaCl D．Na2O2B[AlCl3为共价化合物；KOH、NaCl、Na2O2均为离子化合物，形成的晶体均为离子晶体，KOH中含有离子键和极性共价键，NaCl中含有离子键，Na2O2中含有离子键和非极性共价键。综上，KOH形成的晶体为含有极性共价键的离子晶体。]4．下列有关离子晶体的叙述不正确的是()A．1mol氯化钠晶体中有6.02×1023个NaCl分子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－A[NaCl是离子化合物，其晶体中并不存在单独的“NaCl分子”，“NaCl”只表示阴、阳离子的个数比，表示晶体的组成。]5．在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是()A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞LiC．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞AlC[电荷数：Al3＋＞Mg2＋＝Ca2＋＞Li＋＝Na＋；而金属阳离子半径：r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)＞r(Li＋)，则A中熔、沸点：Al＞Mg，B中熔、沸点：Li＞Na，D中熔、沸点：Al＞Mg＞Ba，都不符合题意。]6．下列有关晶格能的说法错误的是()A．晶格能越大，离子晶体越稳定B．晶格能越大，离子晶体的硬度越小C．晶格能越大，离子晶体的能量越低D．晶格能越大，离子晶体的熔点越高B[离子晶体的晶格能越大，离子键越强，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。]7．具有下列性质的物质可能属于离子晶体的是()A．熔点113℃，能溶于CS2B．熔点44℃，液态时不导电C．熔点1124℃，易溶于水D．熔点180℃，固态时能导电C[判断晶体属于哪一类时，可以根据晶体的性质进行判断。离子晶体的熔沸点较高，一般离子晶体易溶于水，不溶于非极性溶剂，固态时不导电，在熔融状态下或水溶液中能够导电。]8．(2021·云南陇县一中期末考试)金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A．硬度：Mg>AlB．熔、沸点：Li<Na<K<Rb<CsC．熔、沸点：Mg>NaD．硬度：Mg<CaC[Al3＋带3个单位电荷，Mg2＋带2个单位电荷，Na＋带1个单位电荷，且离子半径：Al3＋<Mg2＋<Na＋，则金属键的强弱顺序为Al>Mg>Na，硬度：Al>Mg>Na，熔、沸点：Al>Mg>Na，A项错误、C项正确；碱金属元素形成的离子均带1个单位电荷，但离子半径从Li到Cs逐渐增大，则从Li到Cs金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，B项错误；离子半径：Mg2＋<Ca2＋，则镁中的金属键比钙中的金属键强，故硬度：Mg>Ca，D项错误。]9．下列说法不正确的是()A．金属晶体可以看作等径圆球的堆积B．Li、Na、K的晶胞具有相似性，均为立方体C．Ca和Mg位于同主族，二者的晶胞结构相似D．Fe的晶胞结构为C[Ca晶体的晶胞为立方体，顶点各处和每个面的面心均有一个微粒，而Mg晶体的晶胞并非立方体或长方体，底面中棱的夹角不是直角，C项不正确。]10．下列图像是NaCl、CsCl、ZnS等离子晶体结构图或是从其中分割出来的部分结构图。试判断属于NaCl的晶体结构的图像为()B[由NaCl、CsCl、ZnS的晶胞结构可知：A为ZnS的晶体结构，C、D为CsCl的晶体结构，只有B为NaCl的晶体结构。]11．X、Y都是ⅡA(Be除外)族的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)＞T(YCO3)，则下列判断不正确的是()A．晶格能：XCO3＞YCO3B．阳离子半径：X2＋＞Y2＋C．金属性：X＞YD．氧化物的熔点：XO＜YOA[碳酸盐的热分解温度与形成碳酸盐的金属元素的活泼性有关，金属越活泼，形成的盐越稳定，因此根据碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)＞T(YCO3)，可判断出X的活泼性大于Y，即金属性：X＞Y，在周期表中，X位于Y的下面，阳离子半径：X2＋＞Y2＋，所以B、C选项正确。根据阳离子半径：X2＋＞Y2＋以及影响离子化合物晶格能、熔点、沸点的因素可知，晶格能：XCO3＜YCO3，氧化物的熔点：XO＜YO，A项错误，D项正确。]12．CaO在2973K时熔化，而NaCl在1074K时熔化，二者的离子间距离接近，晶体结构类似，有关它们熔点差别较大的原因的叙述不正确的是()A．氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B．氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大C．氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同D．在氧化钙与氯化钠的离子间距离接近的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定C[晶格能越大，熔点越高。晶格能的大小与阴、阳离子所带的电荷数成正比，与阴、阳离子间的距离成反比，故A、B、D项正确；由题干中信息可知C项错误。]13．A、B、C、D四种离子晶体的晶胞结构如图所示：ABCD(1)若M代表阳离子，N代表阴离子，写出各离子晶体的化学式。A：________，B：________，C：________，D：________。(2)已知FeS2晶体具有A的立体结构。①FeS2晶体中具有的化学键类型是________。②若A的晶体结构中相邻的阴、阳离子间的距离为acm，若用NA代表阿伏加德罗常数的值，则FeS2晶体的密度是________g·cm－3。[解析](1)对于A晶体，阴离子位于晶胞的4个顶点，因此该晶胞中阴离子的数目为4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，同理阳离子的数目也为eq\f(1,2)，故A晶体的化学式为MN；对于B晶体，阴离子的数目为4×eq\f(1,2)＋2＝4，阳离子的数目为8×eq\f(1,8)＋1＝2，故B晶体的化学式为MN2；对于C晶体，阴离子的数目为1，阳离子的数目为4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，故C晶体的化学式为MN2；对于D晶体，阴离子的数目为1，阳离子的数目为8×eq\f(1,8)＝1，故D晶体的化学式为MN。(2)①FeS2晶体中的化学键为Fe2＋和Seq\o\al(2－,2)之间的离子键及硫和硫之间的非极性共价键。②FeS2晶体具有A的立体结构，则其晶胞中含有eq\f(1,2)个Fe2＋和eq\f(1,2)个Seq\o\al(2－,2)，晶胞的质量m＝[(eq\f(1,2)×56＋eq\f(1,2)×64)÷NA]g＝eq\f(60,NA)g。A的晶体结构中相邻的阴、阳离子间的距离为acm，即晶胞的边长为acm，晶胞的体积V＝a3cm3。ρ＝eq\f(m,V)＝(eq\f(60,NA)÷a3)g·cm－3＝eq\f(60,NAa3)g·cm－3。[答案](1)MNMN2MN2MN(2)①离子键、非极性共价键②eq\f(60,NAa3)14．同类晶体物质熔、沸点的变化是有的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：A组物质NaClKClCsCl熔点(K)10741049918B组物质NaMgAl熔点(K)317923933晶体熔、沸点的高低，决定于构成晶体微粒间的作用力的大小。A组晶体属__________晶体，晶体微粒之间通过__________相连，微粒之间的作用力由大到小的顺序是________________。B组晶体属________晶体，价电子数由少到多的顺序是________________，离子半径由大到小的顺序是________________。金属键强度由小到大的顺序为________________。[解析]A组NaCl、KCl、CsCl为同一主族的卤化物且为离子化合物，故离子键越弱，熔、沸点越低，而Na＋、K＋、Cs＋离子半径逐渐增大，故离子键Na＋与Cl－、K＋与Cl－、Cs＋与Cl－的键能逐渐减小，熔沸点依次降低；而B组中为Na、Mg、Al，是金属晶体且为同一周期，价电子数依次增多，离子半径逐渐减小。因此金属原子核对外层电子束缚能力越来越大，形成金属键时，金属键越来越牢固，且熔、沸点依次升高。[答案]离子离子键NaCl＞KCl＞CsCl金属Na＜Mg＜AlNa＋＞Mg2＋＞Al3＋Na＜Mg＜Al15．镁、铜等金属的离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除降低熔点之外还有__________________________。(2)已知MgO的晶胞结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中的错误：________________________________________________________________________________________________________。(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟花。燃放时，烟花发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：___________________________________________________________________________________________。(4)Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点如下表所示：氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K12661534183解释表中氟化物熔点差异的原因：_____________________________________________________________________________________________________。[解析](2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞结构相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个最邻近的O2－，每个O2－周围应该有6个最邻近的Mg2＋，根据此规律可得⑧应该改为表示O2－的黑色球。(4)在离子晶体中，离子半径越小，所带电荷数越多，则离子晶体的晶格能越大，熔、沸点越高。[答案](1)增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电能力(2)⑧应为表示O2－的黑色球(3)基态原子中的电子获得能量后，向高能级跃迁，跃迁到高能级的电子处于一种不稳定的状态，会回到较低能级，并向外界释放能量(光能)(4)NaF与MgF2均为离子晶体，常温下为固体，SiF4常温下为气体，所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高，又Mg2＋的半径小于Na＋的半径，Mg2＋所带电荷数大于Na＋所带电荷数，所以MgF2的晶格能大于NaF，MgF2的熔点高于NaF[拓展培优练]16．CaF2晶体的晶胞结构如图所示。其中Ca2＋以表示，F－以表示。下列关于该离子晶体的说法正确的是()A．CaF2与BaF2的晶体类型相同，且CaF2的晶格能比BaF2的大B．该晶体中含有离子键和共价键C．每个晶胞中含6个Ca2＋D．每个Ca2＋周围有4个与它等距且最近的Ca2＋A[CaF2与BaF2均属于离子晶体，Ca2＋和Ba2＋所带电荷数相等，且离子半径：Ca2＋<Ba2＋，故晶格能：CaF2>BaF2，A项正确；CaF2晶体中只含离子键，B项错误；每个晶胞中所含Ca2＋数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，C项错误；根据图示，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，每个Ca2＋周围有12个与它等距且最近的Ca2＋，D项错误。]17．有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx[Fey(CN)6]，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋分别占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法正确的是()A．该晶体的化学式为M2[Fe2(CN)6]B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有3个B[由题图可得出，晶体中阴离子的最小结构单元中Fe2＋的个数为4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，Fe3＋的个数也为eq\f(1,2)，CN－的个数为12×eq\f(1,4)＝3，因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式为M[Fe2(CN)6]，A错误。由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1，B正确，C错误。由题图可看出与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有6个，D错误。]18．金晶体的晶胞结构如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是()A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子B．金属键无方向性C．一个晶胞的体积是16eq\r(2)d3D．金晶体的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)C[A项，Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，正确；B项，金属晶体中，金属键无方向性，正确；C项，在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，晶胞棱长为eq\f(\r(2),2)×2d＝eq\r(2)d，故晶胞的体积为(eq\r(2)d)3＝2eq\r(2)d3，错误；D项，晶胞中含有4个原子，故晶胞的质量为eq\f(4M,NA)，晶胞的体积为2eq\r(2)d3，故晶胞的密度为eq\f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,d3NA)，正确。]19．元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法不正确的是()A．1个晶胞中所含离子总数为8B．X2＋的配位数为8，Y2－的配位数为4C．与每个X2＋距离最近且相等的X2＋共有12个D．该化合物的化学式为ZnSB[元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数为2＋8＋18＝28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p4，则Y是S元素。