新教材高中化第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体课后练习含解析新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE9第三节金属晶体与离子晶体课后篇素养形成必备知识基础练1.下图是金属晶体的“电子气”理论示意图。用该理论解释金属导电的原因是()A.金属能导电是因为含有金属阳离子B.金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动C.金属能导电是因为含有的电子作无规则运动D.金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用答案B解析“电子气”理论可以很好地解释金属的一些现象,如金属的导电、导热、延展性等。金属中含有金属阳离子和自由电子,在外加电场的作用下,自由电子定向移动形成电流。2.下列性质能说明石墨具有分子晶体的性质的是()A.晶体能导电 B.熔点高C.硬度小 D.燃烧产物是CO2答案C解析分子晶体一般具有硬度小、熔点低的特点,因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。石墨晶体能导电是碳原子未参与杂化的2p电子在电场作用下定向移动;熔点高是共价晶体的性质;燃烧产物是CO2只能说明石墨中含有碳元素,能燃烧是石墨的化学性质。3.下列关于金属晶体的叙述正确的是()A.温度越高,金属的导电性越强B.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在C.金属晶体中金属原子紧密堆积,能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性D.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在外力作用下会发生断裂,故金属无延展性答案C解析温度升高,金属离子的热运动加快,对自由电子的移动造成阻碍,导电性减弱,A项错;常温下,Hg为液态,不属于晶体形态,B项错;金属键无方向性和饱和性,在外力作用下,一般不会断裂,即金属具有延展性,D项错;正是因为金属键无方向性和饱和性,所以金属晶体中的金属原子一般采用最密堆积,尽量充分利用空间,C项正确。4.下列有关性质可能为金属晶体性质的是()A.由分子间作用力结合而成,熔点低B.固体或熔融后易导电,熔点在1000℃左右C.形成共价键三维骨架结构,熔点高D.固体不导电,但溶于水或熔融后能导电答案B解析由分子间作用力结合而成,熔点低是分子晶体的性质,A不符合题意;固体或熔融后能导电是金属晶体的特性,B符合题意,D不符合题意;形成共价键三维骨架结构,熔点高为共价晶体的性质,C不符合题意。5.CaO的晶胞如下图所示,其中与Ca2+最近的O2-数为()A.4 B.6C.8 D.12答案B解析根据CaO的晶胞图示可知,与Ca2+最近的O2-有6个,分别位于Ca2+的前、后、左、右、上、下方位。6.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似(如图所示),但CaC2晶体中由于哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长。则关于CaC2晶体的描述不正确的是()A.CaC2晶体的熔点较高、硬度也较大B.与Ca2+距离相同且最近的构成的多面体是正六面体C.与Ca2+距离相同且最近的有4个D.CaC2晶胞中共含有4个Ca2+和4个答案B解析CaC2晶体属于离子晶体,故有较高的熔点和较大的硬度,A正确;因为晶胞沿一个方向拉长,故和Ca2+距离相同且最近的只有4个(与拉长方向垂直的同一面上),4个构成的是正方形,B错;以Ca2+为中心,与之等距离且最近的是同一平面上的4个,C正确;该晶胞中含有Ca2+的个数=12×+1=4,含有的个数=8×+6×=4,D正确。7.如图表示NaCl晶体的一个晶胞,直线交点处的圆圈表示NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶胞结构示意图。(2)在NaCl晶体中,在每个Na+的周围与它最接近且距离相等的Na+共有个。

(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na+或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有。根据(1)中画出的NaCl的晶胞结构示意图分析,一个晶胞中Cl-的个数等于,即(填计算式);Na+的个数等于,即(填计算式)。

(4)设NaCl的摩尔质量为Mg·mol-1,NaCl晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA。则NaCl晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离为cm。

答案(1)答案不唯一,合理即可(2)12(3)412×+1=448×+6×=4(4)解析(1)根据题意可画出NaCl的晶胞结构示意图如下:(或其他合理的情况)(2)根据(1)中画出的NaCl晶胞结构示意图分析,每个Na+的周围最接近且距离相等的Na+共有12个。(3)根据(1)中画出的NaCl晶胞结构示意图分析,在一个NaCl晶胞中,含Cl-的个数为12×+1=4;含Na+的个数为8×+6×=4。(4)设Cl-与Na+中心之间的最近距离为acm,则两个最近的Na+中心之间的距离为acm,根据·NA=M,则a=。所以Na+间的最近距离为cm。关键能力提升练8.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式:六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积,如图甲、乙、丙分别代表这三种堆积方式的单元结构,则甲、乙、丙三种单元内金属原子个数比为()A.1∶2∶1 B.3∶2∶1C.9∶8∶4 D.21∶14∶9答案B解析由均摊思想可知,甲单元结构内金属原子的个数为3+2×+12×=6,乙单元结构内金属原子的个数为6×+8×=4,丙单元结构内金属原子的个数为1+8×=2,则甲、乙、丙三种单元结构内金属原子个数比为3∶2∶1。9.(双选)由原子序数为1~20的元素组成的离子化合物中,一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20,下列说法正确的是()A.晶体中阳离子和阴离子个数不一定相等B.晶体中一定只有离子键而没有共价键C.所含元素可能在同一主族D.晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径答案AC解析原子序数为1~20的元素形成的离子化合物,一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20,如NaOH、NH4F、Na2O、KH等,这些离子化合物中,阴、阳离子个数不一定相等,A正确。OH-、N中有共价键,B错误。从以上分析可知,所含元素可能在同一主族,如KH中两种元素均在第ⅠA族,C正确。晶体中阳离子半径不一定大于阴离子半径,如Na+的半径比O2-的半径小,D错误。10.(双选)石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是()A.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含s轨道的成分与p轨道的成分C.石墨属于混合型晶体,层与层之间存在范德华力;层内碳原子间存在共价键;石墨能导电,有类似金属晶体的性质D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子答案BC解析石墨晶体中,层与层之间的作用力为范德华力,层内存在共价键,每个C原子形成3个σ键,且每个C原子为3个环共有。石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,A错误。石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含s轨道的成分与p轨道的成分,B正确。石墨属于混合型晶体,层与层之间存在范德华力;层内碳原子间存在共价键;石墨能导电,具有类似金属晶体的性质,C正确。每个C原子为3个环共有,则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×=2,D错误。11.下表给出了几种氯化物的熔点和沸点。物质NaClMgCl2AlCl3CCl4熔点/℃801708190-23沸点/℃1413141818077关于表中4种氯化物有下列说法:(1)AlCl3在加热时可升华(2)CCl4属于分子晶体(3)MgCl2的晶体属于离子晶体(4)AlCl3是典型的离子晶体其中正确的是()A.只有(1)和(2) B.只有(3)C.只有(1)(2)(3) D.全部一致答案C解析根据各物质的熔、沸点判断,NaCl和MgCl2是离子晶体,AlCl3和CCl4为分子晶体;AlCl3的沸点低于熔点,所以易升华。12.根据下图推测,若CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a,则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为,每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为,距离为;每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为,距离为;每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为。

答案612a8a8解析根据左图的晶体结构分析,以体心的Cs+为研究对象,每个Cs+周围距离为a的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位,即6个;每个与其次近(距离为a)的Cs+分别位于通过体心Cs+的3个切面的大正方形的顶点,个数为4×3=12;与其第三近(距离为a)的Cs+分别位于大立方体的8个顶点上;每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为8。13.如图为一些晶体中的部分结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨中的某一种。(1)其中代表金刚石的是(填字母,下同),其中每个碳原子与个碳原子最近且距离相等,金刚石属于晶体。

(2)其中代表石墨的是,其中每个六元环平均占有的碳原子数为。

(3)其中表示NaCl的是,NaCl晶体中每个Na+周围与它最近且等距离的Na+有个。

(4)代表CsCl的是,它属于晶体,每个Cs+与个Cl-紧邻。

(5)代表干冰的是,它属于晶体,每个CO2分子与个CO2分子紧邻。

答案(1)D4共价(2)E2(3)A12(4)C离子8(5)B分子12解析根据不同物质晶体的结构特点来分析各图形所代表的物质。NaCl晶胞是立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,每个Na+周围与其最近且等距离的Na+有12个。CsCl晶体由Cs+、Cl-构成体心立方结构。干冰也是立方体结构,在立方体每个顶点和面心都有1个CO2分子,所以每个CO2分子在三维空间里与其紧邻的CO2分子有12个。金刚石中每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层结构中每个碳原子紧邻3个碳原子,即每个正六边形占有的碳原子数是6×=2。学科素养拔高练14.钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。下图Ⅰ、Ⅱ是一些晶体材料的结构示意图。请回答下列问题:(1)写出基态镍原子的核外电子排布式:。

(2)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图Ⅰ所示,该合金的化学式为,1mol镧形成的该合金能储存mol氢气。

(3)嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体的晶胞结构如图Ⅱ所示,该晶体经X射线分析鉴定,重复单元为立方体,边长为acm。顶点位置被Ti4+所占据,体心位置被Ba2+所占据,所有棱心位置被O2-所占据。①该晶体中的O元素与H元素形成的简单化合物的中心原子的杂化类型为,其分子的空间结构为。

②写出该晶体的化学式:。

③若该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则a=。

答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)(2)LaNi53(3)①sp3杂化V形②BaTiO3③解析(1)Ni是28号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)根据某合金储氢后的晶胞结构示意图可知,该晶胞中含有La:8×=1、Ni:8×+1=5,所以合金的化学式为LaNi5