第三节金属晶体与离子晶体

第三节金属晶体与离子晶体必备知识基础练1.(2021·山西忻州高二检测)金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列说法正确的是()A.金属晶体和离子晶体都能导电B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用C.金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”的方式D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性2.(2021·山西太原高二检测)在金属晶体中,自由电子与金属原子碰撞时有能量传递,可以用此来解释金属的()A.延展性 B.导电性C.导热性 D.还原性3.(2021·内蒙古包头高二检测)只有阳离子而没有阴离子的晶体是()A.金属晶体 B.共价晶体C.分子晶体 D.无法判断4.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CO25.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6.(2021·山东济南高二检测)下列说法正确的是()A.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同B.离子晶体中一定存在共价键C.分子晶体中共价键键能越大,该分子晶体的熔、沸点越高D.石墨晶体中有共价键、范德华力、金属键等几种电性作用7.(2021·江西南昌高二检测)金属键的强度差别,是由金属键的强弱决定的。例如,金属钠的熔点较低、硬度较小,而是熔点最高、硬度很大的金属,这是由于。

关键能力提升练以下选择题中有1~2个选项符合题意。8.(2022·山东威海高二期末)下列关于晶体的说法错误的是()A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定B.温度越高,金属晶体的导电性越弱C.离子晶体中一定含有离子键,共价晶体中一定含有共价键D.在SiO2晶体中,由Si原子、O原子构成的最小单元环中共有12个原子9.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10.(2021·江苏徐州高二检测)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13s轨道的成分与23C.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D.石墨烯中平均每个六元碳环中含有3个碳原子11.(2022·山东青岛莱西高二期末)金属K与C60形成的一种低温超导材料的立方晶胞结构如图所示,晶胞边长都为apm,K原子位于晶胞的棱上与内部。下列说法正确的是()A.该材料的化学式为KC60B.C60周围等距且最近的C60的个数为4个C.棱上K原子处在C60构成的八面体空隙中D.C60与C60的最短距离是22a12.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。

13.(2021·湖北武汉高二检测)钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置,金属钾是体心立方晶系,其构型如图所示。其中原子坐标参数A(0,0,0)、B(1,0,0),则C处原子的坐标参数为。

(2)钾晶体的晶胞参数为apm。假定金属钾原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切,则钾原子的半径为pm,晶体钾的密度计算式是g·cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

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。如图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·cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则a=。

参考答案第三节金属晶体与离子晶体1.C离子晶体固态时不导电,如氯化钠固体不导电,故A错误;金属晶体中有“电子气”,能导电,金属晶体中的“电子气”属于整个晶体,不属于哪一个离子,故B错误;金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”的方式,共价晶体可采取“非紧密堆积”的方式,故C正确;离子晶体没有延展性,易断裂,故D错误。2.C金属具有延展性主要是因为金属在受到外力作用时,原子之间可以发生相对滑动,各层之间仍保持金属键的作用,A项错误;金属具有导电性主要是因为金属晶体内部存在自由移动的电子,在外加电场的作用下,自由电子在金属内部发生定向移动,B项错误;金属具有导热性主要是因为在金属晶体内部,自由电子与金属原子碰撞时有能量传递,C项正确;金属的还原性是金属的化学性质,与碰撞时能量传递无关,D项错误。3.A分子晶体和共价晶体中不存在离子,所以B、C两项不符合题意;金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,没有阴离子,因此A项符合题意。4.C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。5.B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;固体或熔融后易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。6.DNa2O中只含离子键,Na2O2中既有离子键又有非极性键,所以化学键类型不相同,故A错误;离子晶体中不一定存在共价键,如NaCl为离子晶体,不存在共价键,故B错误;分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,故C错误;石墨层状结构中的碳原子与碳原子之间是以共价键相连,片层结构之间的作用力是范德华力,石墨可以导电,有自由移动的电子,所以也存在金属键,故D正确。7.答案很大物质的熔、沸点和硬度钨形成金属键的强弱不同解析金属键的强度差别很大;由金属键的强弱决定物质的熔、沸点和硬度,例如,金属钠的熔点较低、硬度较小,而钨是熔点最高、硬度很大的金属,这是由于形成金属键的强弱不同。8.A分子晶体中分子内共价键越强,分子越稳定,故A错误;温度越高,金属晶体的导电性越弱,故B正确;离子晶体中一定含有离子键,共价晶体中一定含有共价键,故C正确;在SiO2晶体中,每个环上有6个Si原子,每2个Si原子之间含有1个O原子,所以由Si原子、O原子构成的最小单元环中共有12个原子,故D正确。9.AC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、NH4+中有共价键,B错误;由以上分析可知,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10.BC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13s轨道的成分与23p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中含有碳原子数为6×111.CD由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点和面心的C60个数为8×18+6×12=4,位于棱上、体心和体内的钾原子的个数为12×14+1+8=12,则该材料的化学式为K3C60,故A错误;由晶胞结构可知,位于顶点的C60与位于面心的C60距离最近,则一个晶胞中有3个位于面心的C60与顶点C60等距且最近,顶点C60可以形成8个晶胞,每个面心C60为2个晶胞共有,所以C60周围等距且最近的C60的个数为3×82=12,故B错误;棱上K原子处在顶点和面心的C60构成的八面体空隙中,故C正确;由晶胞结构可知,C60与C60的最短距离是面对角线的12,则C60与C60的最短距离是12.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6×13=213.答案(1)(12,12解析(1)C处原子位于体心处,则C处原子的坐标参数为(12,12,12)。(2)钾晶体的晶胞参数为apm,则体对角线是3apm,所以钾原子的半径为34apm。晶胞中含有钾原子的个数为8×1814.答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)(2)LaNi53(3)①sp3杂化V形②BaTiO3③3解析(1)Ni是28号元素,其基态原子的核外电子排布式为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:8×18=1、Ni:8×12+1=5,所以合金的化学式为LaNi5;1mol该合金吸附氢气的