选择性必修2 3.3 金属晶体与离子晶体 同步练习题(含解析)

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选择性必修2 第三章 第三节 金属晶体与离子晶体 同步练习题
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）
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
2． 下列有关金属键的叙述错误的是(　　)
A．金属键没有饱和性和方向性
B．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
C．金属键中的自由电子属于整块晶体
D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
3． 氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞边长为a pm，下列说法错误的是(　　)
A．该晶体属于离子晶体
B．O原子与O原子的最短距离为a pm
C．Zn原子周围等距且最近的Zn原子数为6
D．该晶胞中含有4个O原子，4个Zn原子
4． 如下图，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
5．下表是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－107 2 073 920 801 1 291 190 －57 1 723
下列判断正确的是(　　)
A．铝的化合物的晶体中都是离子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物只能形成相同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
6． 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、面心立方堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为(　　)
A．3:2:1 B．11:8:4
C．9:8:4 D．21:4:9
7． 经研究证明，PCl5在固态时由空间构型分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，下列关于PCl5的推断中正确的是(　　)
A．PCl5固体为分子晶体
B．PCl5晶体由[PCl3]2+和[PCl7]2-构成，且离子数之比为1∶1
C．PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成，且离子数之比为1∶1
D．PCl5晶体具有良好的导电性
8． 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
9．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示，有关说法不正确的是(　　)
A．该晶体属于离子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该晶体晶胞结构与NaCl相似
D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个
10．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。下列说法中错误的是(　　)
A．Xn＋的核外电子数为19
B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3:1
C．Xn＋中n＝1
D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－
二、填空题（本题包括5个小题，共60分）
11．(12分)溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol 1 787 3 890
(1)溴化钠晶体的晶格能比氯化钠晶体的_____(填“大”或“小”)，主要原因
___________。
(2)氧化镁晶体的晶格能比氯化钠晶体的大，主要原因是___________________________。
(3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是_________(填名称)。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是__________________________________。
12．(10分)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(1)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的 Born Haber循环计算得到。
可知，Li原子的第一电离能为 kJ·mol 1，O=O键键能为 kJ·mol 1，Li2O晶格能为 kJ·mol 1。
(2)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图（b）所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为______g·cm 3（列出计算式）。
13．(12分)如图，直线交点处的圆圈为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晶体结构示意图。
(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的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，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Mr g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________ cm。
14．(12分)A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电。试回答下列问题
(1)A、B的元素符号分别是________、________。
(2)A、B所形成的化合物的晶体结构与氯化钠晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了________个阴离子；晶体中阴、阳离子个数之比为________。
(3)A、B形成的化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点________，其判断的理由是
________________________________________________________________________。
15．(14分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。
A．404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
(2)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。
(3)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。
(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。
(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。
1. 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. 答案 B
解析：A项，金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；B项，金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；C项，金属键中的自由电子被所有原子共用，属于整块晶体。
3. 答案 C
解析：氧化锌晶体属于离子晶体，选项A正确；O原子与O原子的最短距离为面对角线的一半，即 a pm，选项B正确；由晶胞示意图，取顶角Zn原子来看，其周围等距且最近的Zn原子为面上的Zn原子，顶角Zn原子属于12个面，故Zn原子周围等距且最近的Zn原子数为12，选项C错误；由图可知，该晶胞含4个O原子(晶胞内)，Zn原子位于晶胞的顶角和面上，故Zn原子的个数为8×＋6×＝4，选项D正确。
4. 答案 B
解析：首先要理解最近的离子在什么位置，以一个晶胞为例，处在中心位置上的Na＋被六个面上的Cl－所包围，这6个Cl－离中心Na＋最近将六个面心的Cl－连成一个图形即正八面体，如图，也可以有其它连接方法。
5. 答案 D
解析：AlCl3的熔点低，属于分子晶体，A项错误；表中BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，B项错误；同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，C项错误；表中Al2O3与Na2O均是离子晶体，Na与Al位于不同主族，D项正确。
6 答案 D
解析：本题考查晶胞中微粒数的计算，用均摊法。晶胞a中所含原子＝12×＋2×＋3＝6个，晶胞b中所含原子＝8×＋6×＝4个，晶胞c中所含原子＝8×＋1＝2个。
7. 答案 C
解析：由题意知，晶体由空间构型分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，所以PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-按1∶1构成，为离子化合物，A、B错误，C正确，离子晶体中虽含有离子，但不能自由移动，不能导电，只有在熔融状态或水中才能导电，D错误。
8. 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+1=4,含有的个数=8×1/8+6×1/2=4,D正确。
9. 答案 B
解析：1个晶胞中Ba2＋的个数为＝4个，O个数为＝4个，Ba2＋与O个数之比为1?1，所以化学式应为BaO2。
10. 答案 A
解析：本题主要考查晶体的结构。利用均摊法可确定该晶体的化学式，N3－的个数为8×＝1个， Xn＋的个数为12×＝3个，即晶体的化学式为X3N，根据电荷守恒可以确定Xn＋中n＝1，由Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，知Xn＋为Cu＋，其核外电子数为28，晶体中与Cu＋等距离的N3－有2个。综上分析可知A项错误。
11．答案（1）小 NaBr比NaCl离子的核间距大
（2）氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小
（3）氧化镁 氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电解时消耗电能多
解析：利用离子晶体中离子的核间距、电荷数与晶格能的关系，对离子晶体的性质进行分析。晶格能越大，则离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
12．答案：（1）520 498 2908 （2）
解析：（1）根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ/mol÷2＝520 kJ/mol；0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ，所以O＝O键能是249 kJ/mol×2＝498 kJ/mol；根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908 kJ/mol；
（2）根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是。
13.答案：(1)(答案不唯一，合理即可)
(2)12
(3)4　12×＋1＝4　4　8×＋6×＝4(答案不唯一，只要与第1问对应即可)
(4)·
解析：(1)如图所示。(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个。(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。由此可知，如图NaCl晶胞中，含Na＋：8×＋6×＝4个；含Cl－：12×＋1＝4个。(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋间的距离为a cm，又：·NA＝Mr。即a＝。所以Na＋间的最近距离为：·。
14.答案　(1)Mg　O　(2)6　1?1　
(3)高　离子半径差别不大，但MgO中离子所带电荷较多，离子键强
解析：该化合物熔融时能导电，说明A、B形成的化合物是离子化合物，A和B一种是活泼的金属元素，一种是活泼的非金属元素，再结合A的原子序数大于B，且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍，推断出A是Mg元素，B是O元素。MgO和NaF虽然离子半径差别不大，但MgO中离子所带电荷较多，离子键强。
15．答案（1）A （2）N 球形 K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
（3）V形 sp3 （4）0.315 12 （5）体心 棱心
解析：（1）紫色波长400 nm～435 nm，因此选项A正确。（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低。（3）I3+与OF2互为等电子体，OF2属于V形，因此I3+几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp3。（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个。（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，可知K处于体心，O处于棱心。
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