高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质 第2节 金属晶体与离子晶体练习 鲁科版选修3.docx
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高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体练习鲁科版选修3
2019-2020年高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体练习鲁科版选修3
夯基达标
1离子晶体不可能具有的性质是（ ）
A．较高的熔、沸点B．良好的导电性
C．溶于极性溶剂D．坚硬而易粉碎
2在氯化钠晶体中，与每个Na＋等距离且最近的几个Cl－所围成的空间几何构型为（ ）
A．十二面体 B．正八面体
C．正六面体 D．正四面体
3NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体，根据下列数据，这三种晶体的熔点高低顺序是（ ）
物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子电荷数
1
1
2
离子间距离/10－10m
2.31
3.18
2.10
A．①＞②＞③ B．③＞①＞②
C．③＞②＞① D．②＞①＞③
4下列性质中，可以证明某化合物形成的晶体一定是离子晶体的是（ ）
A．可溶于水 B．具有较高的熔点
C．水溶液能导电 D．熔融状态能导电
5离子晶体通常具有的性质是（ ）
A．熔点、沸点都较高，难于挥发
B．硬度很小，容易变形
C．都能溶于有机溶剂而难溶于水
D．密度很小
6下列指定微粒的个数比为2∶1的是（ ）
A．Be2＋离子中的质子和电子
B.
H原子中的中子和质子
C．NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子
D．BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
7下面的图像是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于NaCl晶体结构的是…（ ）
A．图1和图3 B．图2和图3
C．图1和图4 D．只有图1
8如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小重复单元），已知晶体中两个最近的Cs＋核间距为acm，氯化铯的式量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为（ ）
A.
g·cm－3B.
g·cm－3
C.
g·cm－3D.
g·cm－3
9下面列出的是一些离子晶体空间结构示意图（○阴离子，●阳离子）：
用M和N分别代表阳离子和阴离子，分别写出各离子晶体的化学式：
A：
__________ B：
__________ C：
__________ D：
__________
10．镁、铜等金属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，其主要作用除了降低熔点之外还有__________。
（2）已知MgO的晶体结构属于NaCl型。
某同学画出的MgO晶胞结构示意图如上图所示，请改正图中错误：
____________________。
（3）Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
氟化物
NaF
MgF2
SiF4
熔点/K
1266
1534
183
解释表中氟化物熔点差异的原因：
________________________________________。
能力提升
11某离子化合物DxEC6，晶体结构如下图所示，阳离子D＋位于正方体的棱的中点和正方体内部，阴离子EC
位于该正方体的顶点和面心。
该化合物中x值为（ ）
A．1 B．2
C．3 D．4
12已知：
硅酸盐和石英的晶格能如下表：
硅酸盐矿物和石英
晶格能（kJ·mol－1）
橄榄石
4400
辉石
4100
角闪石
3800
云母
3800
长石
2400
石英
2600
回答下列问题：
（1）橄榄石和云母晶出的顺序是__________。
（2）石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因是__________。
（3）推测云母和橄榄石的熔点顺序为__________，硬度大小为__________。
13
（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2＋与最临近O2－的核间距离为a×10－8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g·mol－1）。
（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：
一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代。
其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3＋与Ni2＋的离子个数之比。
参考答案
1解析：
离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而成的，在固态时，阴、阳离子受到彼此的束缚不能自由移动，因而不导电。
只有在离子晶体溶于水或熔融后，电离成可以自由移动的阴、阳离子，才可以导电。
答案：
B
2解析：
认真观察NaCl晶体的一个晶胞，并且发挥空间想象能力，不难得出所得空间构型为正八面体。
答案：
B
3解析：
离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量。
晶格能∝
，即离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。
故答案为B项。
答案：
B
4解析：
熔融状态能导电的化合物形成的晶体一定是离子晶体。
分子晶体和原子晶体熔融状态成为分子和原子，不导电。
金属晶体在固态和熔融状态均能导电，但金属晶体是单质。
答案：
D
5解析：
离子晶体中的阴、阳离子通过一种强烈的相互作用——离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中容易断裂外，其他的必须在高温下才能断裂，所以其熔点、沸点都较高，不挥发，硬度很大，不易变形，难溶于有机溶剂；又因为在离子晶体中，较大的离子采取密堆积型式，较小离子填隙，所以密度一般都较大。
答案：
A
6解析：
A项中Be中质子数为4，电子数为2，所以质子数与电子数的个数比为2∶1，符合题意；B项中
H中中子数为1，质子数为1，质量数为2，中子数与质子数之比为1∶1，不符合题意；C项中，NaHCO3晶体中阳离子与阴离子之比为1∶1；D项中，BaO2（过氧化钡）中阳离子与阴离子（O
）之比为1∶1，不符合题意。
所以选择A项。
离子晶体中不存在单个的分子，它的化学式是晶体中的阴阳离子的最简个数比。
本题易错的地方主要有两个，其一是NaHCO3中阴离子和阳离子分别是HCO
、Na＋而不是CO
、H＋和Na＋；其二是，BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子是过氧根离子（O
）而不是氧离子（O2－）。
答案：
A
7解析：
理解离子晶体结构是从分析晶体中阴、阳离子间的空间位置关系入手的。
若平时对CsCl晶体结构模型作过仔细观察，很容易辨认出题中图3就是CsCl晶体结构模型示意图，把图3向上或向下延伸后，再进行分割后就可得到图2。
若平时对氯化钠晶体结构模型图作过观察研究，就可发现：
图1可看成是氯化钠晶胞中以体心的钠离子为中心和跟这个钠离子直接相连的6个氯离子构成的正八面体；图4恰好是氯化钠晶胞分割成八个小立方体所得到的一个单元。
所以答案应选C。
答案：
C
8解析：
晶体的密度等于晶体的质量与晶体在该质量下的体积的比值（即晶体的密度＝
），据式量可知，1molCsCl的质量为M克，故需求出1molCsCl的体积。
因晶体是由晶胞构成的，而1个CsCl晶胞的体积为a3cm3，因此，此题解题的关键是找出1molCsCl晶体中的晶胞数目。
由晶胞的示意图可知，1个晶胞中含1个Cs＋和1个Clˉ，所以，在1molCsCl晶体中含NA个晶胞。
由此可得，晶体的密度为
＝
g·cm－3。
答案：
C
9解析：
A中M与N的个数比为
＝
；B中M与N的个数比为
＝
；C中M与N的个数比为
＝
＝
；D中M与N的个数比为
＝
。
答案：
MN M2N3 MN2 MN
10解析：
（1）以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备Mg时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有：
增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性。
（2）⑧应为黑色。
（3）表中氟化物熔点差异的原因：
NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2熔点远比SiF4熔点要高。
又因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径，其电荷数又是Na＋的两倍，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MaF2的熔点大于NaF。
答案：
见解析。
11解析：
n（D＋）＝12×
＋9＝12，n（EC
）＝8×
＋6×
＝4，可得该物质的化学式为D3EC6,D为＋1价，故x＝3，所以选C。
其他选项均不正确。
答案：
C
12解析：
解此类题目要求我们：
通过认真分析科学数据，从中找出科学规律。
晶格能高的晶体，熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶析出；先晶出橄榄石后晶出云母。
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
此题使我们从定量的角度加深了对晶格能的认识，并更加深刻地体会到晶格能影响离子晶体的性质。
答案：
（1）先橄榄石后云母
（2）石英的晶格能较小，所以石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出
（3）橄榄石高于云母 橄榄石高于云母
13解析：
（1）要确定NiO的密度，就应确定单位体积中NiO分子的个数，再结合NiO的摩尔质量求算出该晶体中NiO的质量，最后求出密度。
如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni2＋——O2－离子数为：
4×
＝
（个），所以1molNiO晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷
＝12.04×1023（个），又因一个此结构的体积为（a×10－8cm）3，所以1molNiO的体积为12.04×1023×（a×10－8cm）3，NiO的摩尔质量为74.7g·mol－1，所以NiO晶体的密度为
＝
（g·cm－3）
（2）解法一（列方程法）：
设1molNi0.97O中含Ni3＋为xmol，Ni2＋为ymol，则得
x＋y＝0.97（Ni原子个数守恒）
3x＋2y＝2（电荷守恒）
解得x＝0.06,y＝0.91 故n（Ni3＋）∶n（Ni2＋）＝6∶91
解法二（直接分析法）：
依题意，一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋取代。
由Ni0.97O可知，每100个氧离子，就有97个镍离子，有3个Ni2＋空缺，也就有6个Ni2＋被Ni3＋所取代，所以Ni3＋有6个，Ni2＋为97－6＝91个，即Ni3＋与Ni2＋之比为6∶91。
答案：
见解析。
2019-2020年高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体练习2鲁科版选修3
夯基达标
1下列不属于金属晶体共性的是（ ）
A．易导电 B．易导热
C．有延展性 D．高熔点
2金属能导电的原因是（ ）
A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
3下列晶体中，含有离子的有（ ）
A．离子晶体 B．分子晶体
C．原子晶体 D．金属晶体
4金属的下列性质中和金属晶体无关的是（ ）
A．良好的导电性B．反应中易失电子
C．良好的延展性D．良好的导热性
5下列有关金属元素特征的叙述正确的是（ ）
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．金属元素一般在化合物中只显正价
C．金属元素在不同的化合物中的化合价均不同
D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
6要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。
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，而金属键与金属阳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．金属镁的硬度大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C．金属镁的熔点大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
7最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。
这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车提供原料、为潜水艇提供燃料等。
该技术通过向铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气。
合金中镓（Ga，ⅢA）是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。
下列关于铝、镓的说法正确的是（ ）
A．铝的金属性比镓强
B．铝的熔点比镓低
C．Ga（OH）3与Al（OH）3性质相似，一定能与NaOH溶液反应
D．铝、镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝
8某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·cm－3。
用X射线研究该固体的结构时得知：
在边长为10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近于下列数据中的（ ）
A．32 B．120
C．150 D．180
9最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（ ）
A．TiCB．Ti13C14
C．Ti4C7D．Ti14C13
10碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释。
能力提升
11已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示。
若铁原子的半径为1.27×10－10m，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图丙中AB的长度为__________m。
12某些金属晶体（Cu、Ag、Au）的原子按面心立方的形式紧密堆积，即金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。
13A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。
A元素的原子最外层电子排布为ns1，B元素的原子价电子排布为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p亚层中有1个电子。
（1）C原子的电子排布式为__________，若A元素的原子最外层电子排布为1s1，则按原子轨道的重叠方式，A与C形成的化合物中的共价键属于__________键。
（2）当n＝2时，B的原子结构示意图为__________，B与C形成的化合物晶体属于__________晶体。
当n＝3时，B与C形成化合物的晶体中微粒间的作用力是__________。
（3）若D元素与Fe形成某种晶体，该晶体的晶胞如下图所示，则晶体的化学式是__________（用元素符号表示）；若晶胞的边长为anm，则合金的密度为__________g·cm－3。
参考答案
1解析：
金属晶体的共性是易导电、易导热、有延展性，但金属晶体的熔点差别较大，有的比原子晶体还高，有的比分子晶体还低。
答案：
D
2解析：
金属原子失去电子后变为金属离子，失去的电子称为自由电子，自由电子可以在金属晶体中自由移动，在外加电场的作用下，自由电子就会定向移动而形成电流。
答案：
B
3解析：
构成离子晶体的微粒是阴、阳离子；构成分子晶体的微粒是分子；构成原子晶体的微粒是原子；构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，所以含有离子的晶体有离子晶体和金属晶体。
答案：
AD
4解析：
A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的。
金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。
答案：
B
5解析：
A项对于变价金属，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2＋。
B项金属元素的原子只具有还原性，故一般在化合物中只显正价。
C项金属元素有的有变价，有的无变价，如Na＋。
D项金属汞常温下为液体。
答案：
B
6解析：
镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因离子的半径小而所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因离子的半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。
答案：
C
7解析：
铝、镓位于同一主族（ⅢA），铝的金属性比镓弱，但由于铝的金属键比镓的金属键强，所以铝的熔点比镓高；由于铝的金属性比镓弱，所以Ga（OH）3的碱性比Al（OH）3强，因此Ga（OH）3不一定能与NaOH溶液反应；铝、镓合金与水反应后的物质中含有氧化铝，可以回收利用冶炼铝，故D项正确。
答案：
D
8解析：
一个正方体的体积为（10－7）3＝10－21cm3，质量为5×10－21g，则1mol该元素原子的质量为5×10－21/20×6.02×1023＝150.5g，其数值与该元素的相对原子质量相等，所以选C。
答案：
C
9解析：
此题一定要注意此结构为一个具有规则结构的大分子，不是晶胞。
在这个题目中，我们只需数出两种原子的数目就可以了（Ti14C13）。
答案：
D
10解析：
金属晶体的熔点高低取决于晶体中金属离子与自由电子之间的作用力大小，由库仑定律F＝k
可知，作用力的大小又取决于金属离子的半径和自由电子的数量，显然，半径越小，作用力越强，熔点越高。
而离子的半径顺序为Li＋＜Na＋＜K＋＜Rb＋＜Cs＋，因此锂的熔点最高。
答案：
见解析。
11解析：
AB2＋BC2＝AC2
AB2＝
×（4×1.27×10－10）2
AB＝3.59×10－10
答案：
3.59×10－10
12解析：
依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。
原子半径r＝
，每个正立方体包括金属原子8×
＋6×
＝4（个），球体体积共4×
π×（
a）3＝0.74a3，空间利用率为：
×100%＝74%。
答案：
74%
13解析：
A元素位于第ⅠA族，B元素位于第ⅣA族，C元素为氧，D元素为铝。
根据Al与Fe形成的某种合金晶体的晶胞结构，晶体中Al与Fe的原子个数比＝4∶（8×
＋12×
＋6×
＋1）＝4∶8＝1∶2，因此晶体的化学式是AlFe2；合金的密度为ρ＝
＝
＝5.56×1023/a3NA。
答案：
（1）1s22s22p4 σ
（2） 分子 共价键或极性共价键
（3）AlFe2 5.56×1023/a3NA
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