《金属晶体与离子晶体》习题3.doc

金属晶体与离子晶体习题第一课时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高熔点解析：选D。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。2金属晶体堆积密度大，原子配位数大，能充分利用空间的原因是()A金属原子价电子数少B金属晶体中有自由电子C金属原子的原子半径大D金属键没有饱和性和方向性解析：选D。由于金属键无饱和性和方向性，从而导致金属晶体堆积密度大，原子配位数大，空间利用率高。3. (2011年安徽亳州高二质检)如图是金属晶体的A1型密堆积形成的面心立方晶胞示意图，在密堆积中处于同一密置层上的原子组合是()ABCD解析：选B。A1型密堆积形成的面心立方晶胞的对角线是垂直于密置层面的直线，所以要找处于同一层上的原子，必须找出垂直于体对角线的面。4铝硅合金(含硅13.5%)凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。现有下列三种晶体：铝；硅；铝硅合金。它们的熔点从低到高的顺序是()A BC D解析：选D。三种晶体中，一般合金的熔点低于成分金属单质熔点，而铝与硅比较，硅属于原子晶体具有较高熔点，故答案为D。5Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，请回答：(1)晶胞中Al原子的配位数为_，一个晶胞中Al原子的数目为_。 (2)该晶体的密度为_(用字母表示)。解析：(1)Al属于ABCABC方式堆积的面心立方最密堆积，配位数为12，一个晶胞中Al原子的数目为864。(2)把数据代入公式VM得(2d)3M，解得。利用公式求金属晶体的密度，关键是找出晶胞正方体的边长。本题中面对角线的长度为4d，然后根据边长的倍等于面对角线的长度可求得边长，进而求出所需结果。答案：(1)124(2)课时训练1下列叙述所指的物质一定是金属单质的是()A具有金属光泽并能导电的固体B晶体里有阳离子而没阴离子且具有延展性的固体C单质跟碱溶液反应有氢气生成的固体D具有显著还原性的固体解析：选B。A项可举反例，石墨有金属光泽但不是金属元素，A项不正确。B项中晶体里有阳离子而无阴离子，可推出一定不是离子晶体，而应为金属晶体。又具有延展性可知一定为金属单质。C项中可举反例单质硅，D项中可举反例单质碳等。2(2011年山东滨州高二检测)某物质熔融状态可导电，固态可导电，将其投入水中，水溶液也可导电，则可推测该物质可能是()A金属 B非金属C可溶性碱 D可溶性盐解析：选A。由固态导电可排除C、D，熔融状态导电可排除B。3下列说法中，不正确的是()A金属晶体中一定含有金属键B在含有阳离子的化合物的晶体中，一定含有阴离子C含有金属元素的离子不一定是阳离子D金属晶体中原子的堆积方式都是A3或A1型最密堆积解析：选D。金属晶体中一定含有金属键；金属晶体中只含有阳离子而没有阴离子，但此选项说的是化合物，含有阳离子的化合物只能是离子化合物，必定含有阴离子；含有金属元素的离子不一定是阳离子，如MnO或Al(OH)4等；金属晶体中也存在非最密堆积型式，如A2型密堆积，配位数只有八个。4下列关于合金的叙述不正确的是()A合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低B合金的硬度一般比它的各成分金属的大C合金的性质一般是各成分金属性质的总和D合金在工业上的用途比纯金属更广解析：选C。合金的性质不是各成分金属的简单加和，而是具有许多优良的物理、化学或机械性能。5铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列性质与这些用途无关的是()A不易生锈 B导电性好C密度小 D强度高解析：选B。由题意可知：新型建筑装潢材料的选取与合金是否坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工有关，而与合金的导电性无关。6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解析：选B。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。7金属晶体的形成是因为晶体中存在()金属原子金属阳离子自由电子阳离子A只有 B只有C D解析：选C。金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属键形成的。8(2011年河南南阳高二质检)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，A)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CGa(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解析：选D。铝、镓位于同一主族(A)，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。9某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0 gcm3。用X射线研究该固体的结构时得知：在边长为107 cm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()A32 B120C150 D180解析：选C。一个正方体的体积为(107)31021 cm3，质量为51021 g，则1 mol该元素原子的质量为51021/206.021023150.5 g，其数值与该元素的相对原子质量相等，所以选C。10铁有、三种晶体结构，以下依次是、三种晶体不同温度下转化的图示，下列有关说法不正确的是(双选)()AFe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有8个BFe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有12个CFe晶胞边长若为a cm，Fe晶胞边长若为b cm，则Fe和Fe两种晶体的密度比为b3a3D将铁加热到1500 分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同解析：选CD。Fe为体心立方，中心Fe与8个顶点上的Fe相接触，晶胞含铁原子182；Fe为面心立方，与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有8312，晶胞含铁原子864，则Fe和Fe两种晶体的密度比为b32a3；由转化温度可以看出急速冷却和缓慢冷却分别得体心立方和面心立方两种不同类型的晶体，故C、D项不正确，A、B项正确。11结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au其堆积方式为：简单立方堆积的是_；体心立方堆积的是_；六方最密堆积的是_；面心立方最密堆积的是_。(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_。A由金属键形成，熔点差别很大B由共价键结合形成网状结构，当受到大的外力作用会发生原子错位而断裂C固体有良好的导电性、导热性和延展性 (3)下列关于金属晶体的叙述正确的是_。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的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失C钙的熔、沸点高于钾D温度越高，金属的导电性越好解析：(1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。(2)A项属于金属晶体；B项属于原子晶体；C项是金属的通性。(3)常温下，Hg为液态，A错；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正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C正确；温度升高，金属的导电性减弱，D错。答案：(1)PoNa、K、Fe Mg、ZnCu、Au(2)AC(3)BC12(1)金属导电靠_，电解质溶液导电靠_，金属导电能力随温度升高而_，电解质溶液导电能力随温度升高而_。(2)影响金属键强弱的因素有_、_等。一般说来，金属键越强，则金属的熔点_，硬度_。解析：(1)金属能导电是金属中的自由电子在外加电场的作用下定向移动，且导电能力随温度升高而减弱。电解质溶液的导电过程实际上是阴、阳离子定向移动的过程，导电能力随温度升高而增强。(2)金属键与金属原子的半径、价电子数目有关，一般情况下，金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，则金属的熔、沸点越高，硬度越大。答案：(1)自由电子自由离子减弱增强(2)金属原子半径大小价电子的数目越高越大13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1.271010 m，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图丙中AB的长度为_m。解析：AB2BC2AC2AB2(41.271010)2AB3.591010答案：3.59101014. 金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立方结构。实际测得金属钨的密度为，钨的相对原子质量为M，假定钨原子为等直径的刚性球，请回答下列问题： (1)每一个晶胞分摊到_个钨原子。(2)晶胞的边长a为_。(3)求钨的原子半径r(只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。解析：(1)晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故每一个晶胞分摊到2个钨原子。(2)每个晶胞中含有2个钨原子，则每个晶胞的质量m，又因每个晶胞的体积Va3，所以晶胞密度，a 。(3)钨晶胞的体对角线上堆积着3个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的4倍，即4ra，r 。答案：(1)2(2) (3) 第二课时1下列性质适合于离子晶体的是()A熔点1070 ，易溶于水，水溶液能导电B熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电C能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 D熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 g/cm3解析：选A。离子晶体在液态(即熔融态)是导电的，所以B项不是离子晶体；CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，所以D项也不是离子晶体。2(2011年烟台高二月考)下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是(双选)()原子abcdefgM层电子数1234567A.a和c Ba和fCd和g Db和g解析：选BD。由原子ag的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元素ag均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素，f、g均为活泼的非金属元素，所以a与f、b与g形成的化学键为离子键。3下列关于离子键的强弱与晶格能的大小关系的叙述中正确的是()A离子键的强弱在一定程度上可用晶格能大小来衡量B晶格能的大小完全由离子键的强弱来决定C通常情况下，晶格能越大，离子键越弱D晶格能的大小与离子键的强弱没有任何关系解析：选A。离子晶体的熔点、沸点高低决定于离子键的强弱，而离子键的强弱可用晶格能的大小来衡量，晶格能，晶格能越大，则离子键越强。晶格能的大小除与离子键强弱有关外，还与晶体的结构型式有关。4氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs与Cl的个数比为11，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数比为()A861 B431C161 D131解析：选D。在此晶体的晶胞中有A：81个，有B：63个，有C：111个，即ABC131。5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：物质 ANaClKClCsCl熔点(K) 1074 1049 918物质 B Na Mg Al熔点(K) 317 923 933晶体熔、沸点的高低，决定于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组晶体属_晶体，晶体微粒之间通过_相连，微粒之间的作用力由大到小的顺序是_。B组晶体属_晶体，价电子数由少到多的顺序是_，离子半径由大到小的顺序是_。金属键强度由小到大的顺序为_。解析：A组NaCl、KCl、CsCl为同一主族的卤化物且为离子化合物，故离子键越弱，熔沸点越低，而Na、K、Cs离子半径逐渐增大，故离子键Na与Cl、K与Cl、Cs与Cl的键能逐渐减小，熔沸点依次降低；而B组中为Na、Mg、Al，是金属晶体且为同一周期，因此金属原子核对外层电子束缚能力越来越大，形成金属键时，金属键越来越牢固，故熔沸点依次升高，价电子数依次增多，离子半径逐渐减小。答案：离子离子键NaClKClCsCl金属NaMgAlNaMg2Al3NaMgAl课时训练1泽维尔研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na和I两核间距1.01.5 nm，呈离子键；当两核靠近约距0.28 nm时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是()ANaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物B离子晶体可能含有共价键CNaI晶体中既有离子键，又有共价键D共价键和离子键没有明显的界线解析：选D。由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈离子键，而核间距较小时，呈共价键，当核间距改变时，键的性质会发生改变，这说明离子键和共价键并没有明显的界线。但NaI晶体是典型的离子晶体，说明其晶体中核间距在1.01.5 nm 之间。2(2011年安徽阜阳一中高二质检)碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是()高沸点能溶于水水溶液能导电低熔点熔融状态不导电ABC D解析：选A。碱金属与卤素形成的化合物为离子化合物。3下列物质中，属于离子晶体，并且含有共价键的是()ACaCl2 BMgOCN2 DNH4Cl解析：选D。属于离子化合物的为CaCl2、MgO、NH4Cl，而CaCl2与MgO中只含有离子键，NH4Cl中既有离子键又有共价键。4下列有关离子晶体的叙述中不正确的是()A1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Cl共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD平均每个NaCl晶胞中有4个Na、4个Cl解析：选A。离子晶体采取密堆积型式，晶体中并不存在单独的“NaCl”分子，只有阴、阳离子的个数比，“NaCl”是化学式，表示晶体的组成。5下列指定微粒的个数比为21的是()ABe2离子中的质子和电子B.H原子中的中子和质子CNaHCO3晶体中的阳离子和阴离子DBaO2(过氧化钡)固体中的阴离子和阳离子解析：选A。A项Be2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21，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11；D项中，BaO2(过氧化钡)中阳离子与阴离子(O)之比为11，不符合题意；C项中，NaHCO3晶体中阳离子与阴离子之比为11，不符合题意。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)。6(2011年广东深圳高二质检)萤石(CaF2)属于立方晶系，萤石晶体中每个Ca2被8个F包围，则每个F周围距离最近的Ca2数目是()A2B4C6 D8解析：选B。Ca2、F个数比为12，每个Ca2周围有8个F，则每个F周围的Ca2就是4个。也可以依据离子晶体的离子电荷比等于配位数之比来确定正确的选项。7在NaCl晶体中，距离最近的Na组成的最小多面体是()A正四面体 B正六面体C正八面体 D正十二面体解析：选A。在NaCl晶体中，距离最近的同种离子是晶体中最小的立方体中的8个顶点上的4个离子，这4个离子构成了正四面体。8下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO解析：选A。掌握好离子半径的大小变化规律是分析离子晶体性质的一个关键点。由于r(Na)r(Mg2)r(Al3)，且Na、Mg2、Al3所带电荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2)r(Ca2)r(Ba2)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小。9NaCl晶体的熔点比NaBr晶体高，其中的原因主要是()ACl半径比Br半径小BCl元素的相对原子质量比Br的小CCl所带的电荷数比Br多DCl元素在NaCl中的含量比Br元素在NaBr中的含量低解析：选A。影响离子晶体熔点的因素是离子键的强弱，它可用离子晶体的晶格能来衡量，离子半径越小，离子所带电荷数越多，晶格能越大，晶体的熔点越高。Cl和Br所带电荷数相同，而Cl的半径比Br的小，故NaCl的熔点比NaBr高。10HgCl2的稀溶液可用做手术刀的消毒剂，已知HgCl2的熔点为277 ，熔融态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，则下列有关HgCl2的叙述中正确的是()HgCl2属于共价化合物HgCl2属于离子化合物HgCl2属于非电解质HgCl2属于弱电解质A BC D解析：选B。由题中条件HgCl2熔点不高、熔融态不导电可知HgCl2应属于共价化合物，故对错；又从HgCl2的水溶液有弱的导电能力可知HgCl2属于弱电解质，故对错。11(2011年宁夏吴忠高二调研)下列为离子晶体空间示意图：(阳离子，阴离子)以M表示阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_，B_，C_，D_。解析：在A中含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中含M：41个，含N：424个；在C中含M：4个，含N：1个；在D中含M：81，含N为1个(体心)。答案：MNMN3MN2MN12根据下图推测，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_。解析：以图中大立方体中心的Cs为基准，与其最近的Cs分别位于其上、下、前、后、左、右六个方位；与其次近的Cs分别位于通过中心Cs的三个切面的大正方形的顶点，个数为4312；与其第三近的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。答案：612a8a813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：NaBrNaClMgO离子的核间距/pm290276205晶格能/kJmol17873890(1)溴化钠晶体比氯化钠晶体晶格能_(填 “大”或“小”)，主要原因是_。(2)