2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第三章第三节 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体　离子晶体 课时练（含答案）

第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属晶体　离子晶体
题组一　金属键及金属晶体
1．下列有关金属晶体的说法正确的是(　　)
A．金属晶体所有性质均与金属键有关
B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属
C．任何状态下都有延展性
D．都能导电、传热
2．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是(　　)
选项 晶体的相关性质
A 由分子间作用力结合而成，熔点低
B 固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右
C 由共价键结合成空间网状结构，熔点高
D 固体不导电，但溶于水或熔融后能导电
3.下列关于金属键或金属的性质说法正确的是(　　)
①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③第三周期金属元素Na、Mg、Al的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
题组二　离子晶体及其性质
4．下列有关离子晶体的说法不正确的是(　　)
A．离子晶体在熔融状态时都能导电
B．离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度
C．离子晶体中阴、阳离子个数比为1∶1
D．氯化钠溶于水时离子键被破坏
5．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　)
A．离子键：NaF＞NaCl＞NaBr
B．硬度：MgO＞CaO＞BaO
C．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3
D．1个阴离子周围等距离且最近的阳离子数：CsCl＞NaCl
6．北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是(　　)
A．K3C60中只有离子键
B．K3C60中不含共价键
C．该晶体在熔融状态下能导电
D．C60与12C互为同素异形体
题组三　金属晶体、离子晶体晶胞的分析
7．铁有δ-Fe、γ-Fe、α-Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是(　　)
δ-Fe　　γ-Fe　　α-Fe
A．三种同素异形体的性质相同
B．γ-Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
C．α-Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
D．将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
8.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(灰球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是(　　)
A．铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe
B．晶胞中有14个铁原子
C．晶体中存在的化学键类型为金属键
D．该晶胞的质量是 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
9.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是(　　)
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该晶体的晶胞结构与CsCl相似
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有8个
10．已知食盐的密度为ρ g·cm－3，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，则在食盐晶体中Na＋和Cl－的核间距大约是(　　)
A. cm B. cm
C. cm D. cm
11．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是(　　)
A．观察常温下的状态，SbCl5与SnCl4均为液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物
B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、－33 ℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物
C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
12.有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx[Fey(CN)6]，经X射线衍射实验发现，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。其晶体中阴离子的基本结构单元如图所示。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
13．(1)结合金属晶体的结构和性质，下列关于金属晶体的叙述正确的是________(填字母)。
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔、沸点比钾高
D．温度越高，金属的导电性越好
(2)同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：
A组物质 NaCl KCl CsCl
熔点/K 1 074 1 049 918
B组物质 Na Mg Al
熔点/K 370 922 933
晶体熔、沸点的高低，取决于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组物质是________晶体，晶体中微粒之间通过__________相连。B组物质是________晶体，价电子数由少到多的顺序是__________，粒子半径由大到小的顺序是______________________________________。
14．氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
(1)铁镁合金的化学式为_________________________________________________。
(2)距离Mg原子最近的Fe原子个数是______________________________________。
(3)若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 96 g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为__________L。
(4)若该晶胞的晶胞参数为d nm，则该合金的密度为__________ g·cm－3(列表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
15．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 1 266 1 534 183
解释表中氟化物熔点差异的原因：_________________________________________
________________________________________________________________________。
第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属晶体　离子晶体
1．D
2．B　[A项，由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，错误；B项，金属晶体中有自由电子，能导电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能属于金属晶体，正确；C项，相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，错误；D项，固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电微粒，则不可能为金属晶体，错误。]
3．C　[金属的导电性是因为在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动，而金属阳离子并没有移动，①错误；金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，②错误。]
4．C　[在熔融状态下，离子晶体中存在自由移动的离子，故能导电，A项正确；离子晶体具有较高的熔、沸点和较大的硬度，B项正确；离子晶体中阴、阳离子个数比各不相同，C项不正确；氯化钠溶于水时，电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏，D项正确。]
5．C　6.C
7．C　[由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，A项错误；γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，B项错误；α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，C项正确；将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不同的铁，D项错误。]
8．B　[1个晶胞中含有铁原子的数目为8×＋6×＝4，含有镁原子的数目为8，故化学式可表示为Mg2Fe，A项正确、B项错误；金属合金仍为金属，晶体中有金属键，C项正确；一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为 g＝ g，D项正确。]
9．A　[晶体中含有Ba2＋和O，则该晶体属于离子晶体，A正确；该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个，C、D不正确；该氧化物的1个晶胞中含有4个Ba2＋和4个O，则晶体的化学式应为BaO2，B不正确。]
10．B　[已知一个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－，且食盐晶体中Na＋与Cl－的核间距的2倍正好是晶胞的边长。设晶胞的边长为a，故有×NA＝4，解得a＝ cm，则＝
cm。]
11．B　12.B
13．(1)BC　(2)离子　离子键　金属　NaMg>Al
解析　(1)常温下，Hg为液态，A项错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B项正确；钙的金属键强于钾，故钙的熔、沸点比钾高，C项正确；温度升高，金属的导电性减弱，D项错误。
(2)A组物质为离子晶体，离子之间通过离子键相结合。B组物质为金属晶体，是由金属键结合而成的，价电子数排列顺序：NaMg>Al。
14．(1)Mg2Fe　(2)4　(3)44.8
(4)
解析　(1)该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，Mg的个数为8，故铁镁合金的化学式为Mg2Fe。(3)Mg的物质的量为＝4 mol，故储存H2为4 mol×＝2 mol，标准状况下H2的体积约为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L。(4)该合金的密度为＝ g·cm－3。
15．(1)增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电性　(2)⑧应为黑色　(3)NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高，又因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径，且Mg2＋的电荷数大于Na＋的电荷数，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF的熔点
解析　(1)NaCl、KCl、CaCl2等金属氯化物在熔融盐中电离，所以其作用除了可变成混合物而降低熔点外，还能够增大熔融盐中的离子浓度，增强导电性。(2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个O2－，每个O2－周围应该有6个Mg2＋，根据此规则可得⑧应该改为黑色。(3)物质的熔点与晶体的类型有关，如果形成的是分子晶体，则其熔点较低，而如果形成的是离子晶体，则其熔点较高。在离子晶体中，离子半径越小，所带电荷数越多，则形成的离子键越强，所得物质的熔、沸点越高。三种物质中，氟化钠和氟化镁是离子晶体，而氟化硅是分子晶体。