高中化学人教版（2019）选择性必修2：第三章第3节金属晶体与离子晶体课时作业

金属晶体与离子晶体 1．下列可能属于金属晶体的是( ) A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固态时或熔融后易导电，熔点在 1 000 ℃左右 C．由共价键结合成网状结构，熔点高 D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电 2．如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质， 其中正确的是( ) A．金属能导电是因为金属阳离子在外电场的作用下做定向运动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但由 于自由电子的存在，可以起到润滑的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以延展 性增强，硬度减小 3．下列关于离子化合物的叙述正确的是( ) A．离子化合物中都只含有离子键 B．离子化合物中的阳离子只能是金属离子 C．离子化合物如能溶于水，其所得溶液一定可以导电 D．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物 4．金属的下列性质与金属键无关的是( ) A．金属材料形成合金后性能会发生改变 B．金属易导电、传热 C．金属具有较强的还原性 D．金属具有良好的延展性 5．下列性质适合于离子晶体的是( ) ①熔点 1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 ②熔点 10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 ③能溶于 CS2，熔点 112.8 ℃，沸点 444.6 ℃ ④熔点 97.81 ℃，质软，导电，密度 0.97 g/cm3 ⑤熔点－218 ℃，难溶于水 ⑥熔点 3 900 ℃，硬度很大，不导电 ⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A．①⑧ B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤ 6．AB、CD、EF 均为 1:1 型离子化合物，根据下列数据判断它们熔点由高到低的顺序是 ( ) 物质 AB CD EF 离子电荷数 1 1 2 键长/10－10 m 2.31 3.18 2.10 A.CD＞AB＞EF B．AB＞EF＞CD C．AB＞CD＞EF D．EF＞AB＞CD 7．金刚石、石墨、C60 和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是( ) A．金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同 B．金刚石、石墨、C60 和石墨烯的关系：互为同素异形体 C．这四种物质完全燃烧后的产物都是 CO2 D．石墨与 C60 的晶体类型相同 8．如图是从 NaCl 或 CsCl 晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从 NaCl 晶体中 分割出来的结构图是( ) A．①和③ B．②和③ C．①和④ D．只有④ 9．下列叙述不正确的是( ) A．某晶体在固态与液态时均能导电，该晶体是离子晶体 B．萤石(MgF2)属于立方晶体，晶体中若每个 F－被 4 个 Mg2＋包围，则晶体中 Mg2＋的配位 数为 8 C．Na2O 固体上滴加少量水，有共价键和离子键的破坏及形成 D．虽然离子键没有方向性，但是离子晶体没有延展性 10．已知金属钠与两种卤族元素形成的化合物 Q、P，它们的离子键键能分别为 923 kJ·mol－1、786 kJ·mol－1，下列有关说法中不正确的是( ) A．Q 的熔点比 P 的高 B．若 P 是 NaCl，则 Q 一定是 NaF C．Q 中成键离子核间距较小 D．若 P 是 NaCl，则 Q 可能是 NaBr 11．有关晶体的结构如图所示，则下列说法中不正确的是( ) A．在 NaCl 晶体中，距 Na＋最近的 Cl－形成正八面体 B．在 CaF2 晶体中，每个晶胞平均占有 4 个 Ca2＋ C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数比为 1 2 D．该气态团簇分子的分子式为 EF 或 FE 12．铁有δ、γ、α三种同素异形体，如图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。 下列说法不正确的是( ) δFe 1 394 ℃ γFe 912 ℃ αFe A．δFe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有 8 个 B．αFe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有 6 个 C．若δFe 晶胞边长为 a cm，αFe 晶胞边长为 b cm，则两种晶体密度比为 2b3 a3 D．三种同素异形体的性质完全相同 13．金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的 8 个顶 点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子 的直径为 d，用 NA 表示阿伏加德罗常数，M 表示金的摩尔质量。 (1)金晶体的每个晶胞中含有________个金原子。 (2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定________。 (3)一个晶胞的体积是________。 (4)金晶体的密度是________。 14．已知下列 7 种物质：①白磷(P4) ②水晶 ③氯化铵 ④氢氧化钙 ⑤氟化钠 ⑥ 过氧化钠 ⑦石墨，固态时都为晶体，回答下列问题(填写序号)： (1)不含金属离子的离子晶体是________，只含离子键的离子晶体是________，既有离 子键又有非极性键的离子晶体是________，既有离子键又有极性键的离子晶体是________。 (2)既含范德华力又有非极性键的晶体是________，熔化时既要克服范德华力又要破坏 化学键的是________，熔化时只需破坏共价键的是________。 15．已知物质熔、沸点数据回答问题： 物质 AlF3 AlCl3 AlBr3 Al2O3 MgCl2 MgO 熔点/℃ 1 260 181(升华) 263 2 045 707 2 852 (1)下列各组物质中，熔化时所克服的粒子间作用力类型分别与氟化铝和溴化铝相同的 是______(填字母)。 A．NaCl 和 CCl4 B．Na2O 和 SiO2 C．金刚石和金属铝 D．碘和干冰 (2)MgCl2 的 熔 点 远 高 于 AlCl3 熔 点 的 原 因 是 ____________________________________________。 (3)工业上常用电解 Al2O3 与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解 AlCl3 的 方法生产铝？ (4)MgO 的熔点比 BaO 的熔点________(填“高”或“低”)。 (5) 设 计 可 靠 的 实 验 证 明 MgCl2 、 AlCl3 所 属 的 晶 体 类 型 ， 其 实 验 方 法 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 16．如图所示，直线交点的圆圈处为 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 晶体的结构示意图。 (2)在晶体中，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 M g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数 为 NA，食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为________ cm。 (5)NaCl 晶体中不存在分子，但温度达到 1 413 ℃时，NaCl 晶体形成气体，并以分子 形式存在。现有 29.25 g NaCl 晶体，强热使温度达到 1 450 ℃，测得气体体积为 5.6 L(已 折算为标准状况)，则此时氯化钠气体的化学式为________。 课时作业 12 1．解析：A 中为分子晶体；B 中固体能导电，熔点在 1 000 ℃左右，可能为金属晶 体；C 中由共价键结合成的网状结构，是共价晶体的结构特点；D 中固态时不导电、熔融后 能导电是离子晶体的特征。 答案：B 2．解析：金属能导电是因为自由电子在外电场作用下做定向运动，A 项错误；金属 能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B 项错误；合 金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙， 所以延展性减小，硬度增大，D 项错误。 答案：C 3．解析：离子化合物中的阳离子不一定是金属离子，如 NH4Cl，阳离子为 NH ＋ 4 而不是 金属离子；共价化合物溶于水也可能导电，如 NH3、SO2、HCl 等。 答案：C 4．解析：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用形成金属键，金属的导电热、导 热性、延展性及其具有金属光泽等均与金属键有关。 答案：C 5．解析：离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体 不导电，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥中熔点达 3 900 ℃，硬度很大，应是 共价晶体。故只有①⑧符合题意。 答案：A 6．解析：离子化合物形成的离子晶体中，离子键的键长越短，阴、阳离子所带电荷 数越多，则晶体的熔点越高，三种物质所带电荷：EF＞AB＝CD，键长：EF＜AB＜CD，所以熔 点由高到低的顺序是 EF＞AB＞CD。 答案：D 7．解析：金刚石中碳原子为 sp3 杂化，石墨烯中碳原子为 sp2 杂化，A 项正确；金刚 石、石墨、C60 和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，它们互为同素异形体，B 项正确；碳元 素的同素异形体完全燃烧的产物都是 CO2，C 项正确；C60 是分子晶体，石墨是混合晶体，D 项错误。 答案：D 8．解析：根据 NaCl 和 CsCl 晶体的空间结构特点分析图示。①中由黑球可知，其配 位数为 6，④图应为简单立方体结构，故①和④应为 NaCl 晶体；②中由白球知配位数为 8， ③为体心立方结构，故①和③为 CsCl 晶体，所以 C 项正确。 答案：C 9．解析：在固态与液态时均能导电，该晶体是金属晶体，离子晶体在固态时不能导 电，故 A 错误；根据 MgF2 化学式可知，晶胞中 F－与 Mg2＋配位数之比 1:2，据此可知 Mg2＋的 配位数为 8，B 正确；氧化钠与水反应生成氢氧化钠，有水分子中的共价键的破坏，氧化钠 中离子键的破坏，形成了氢氧化钠中的离子键和共价键，故 C 正确；离子键没有方向性，但 离子晶体在外力作用下，层与层之间发生滑动后，带同种电荷的离子相邻，离子键被破坏， 所以没有延展性，D 正确。 答案：A 10．解析：Q 的离子键键能大于 P 的离子键键能，故 Q 的熔点比 P 的高，A 项正确； 因 F－的半径比 Cl－的小(其他卤素离子的半径比 Cl－的大)，故 NaF 的离子键键能强于 NaCl 的，故 B 项正确，D 项错误。因 Q、P 中成键离子均为一价离子，电荷数相同，故离子键键 能的差异是由成键离子核间距决定的，离子键键能越大，表明核间距越小，C 项正确。 答案：D 11．解析：氯化钠晶体中，距 Na＋最近的 Cl－是 6 个，即钠离子的配位数是 6,6 个氯 离子形成正八面体结构，A 项正确；Ca2＋位于晶胞顶点和面心，数目为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4，即 每个晶胞平均占有 4 个 Ca2＋，B 项正确；碳碳键被两个碳原子共有，每个碳原子形成 4 条共 价键，即平均 1 mol C 原子形成 4×1 2 ＝2 mol 碳碳键，碳原子与碳碳键的个数比为 1:2，C 项正确；该气态团簇分子不是晶胞，分子式为 E4F4 或 F4E4，D 项错误。 答案：D 12．解析： δFe 晶体、γFe 晶体和αFe 晶体中的配位数分别为 8、12、6，A、B 正确；δFe 晶胞中含 Fe 原子 1＋8×1 8 ＝2 个，αFe 晶胞含 Fe 原子 8×1 8 ＝1 个，故αFe 晶体和δFe 晶体的密度比为 2b3 a3，C 正确；三种同素异形体的化学性质相同，但物理性 质比如密度就不相同，D 错误。 答案：D 13．解析：(1)由题中对金晶体晶胞的叙述，可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数， 即 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4。 (2)金原子的排列是紧密堆积形式的，所以原子要相互接触。(3)如图是金晶体中原子 之间相互位置关系的平面图，AC 为金原子直径的 2 倍，AB 为立方体的边长，由图可得，立 方体的边长为 2d，所以一个晶胞的体积为( 2d)3＝2 2d3。(4)一个晶胞的质量等于 4 个金 原子的质量，所以ρ＝ 4M NA·2 2d3 ＝ 2M NAd3 。 答案：(1)4 (2)金原子间相互接触 (3)2 2d3 (4) 2M NAd3 14．解析：(1)属于离子晶体的有③④⑤⑥，其中③只含非金属元素，NaF 中只含离 子键，Na2O2 中有离子键和非极性共价键，NH4Cl 和 Ca(OH)2 中有离子键和极性共价键。(2)分 子晶体中含范德华力，只有白磷、石墨晶体中既有范德华力又有共价键，水晶中只含共价键。 答案：(1)③ ⑤ ⑥ ③④ (2)①⑦ ⑦ ② 15．解析：(1)由表中数据可知 AlF3 是离子化合物，熔化时需克服离子键，而 AlBr3 是分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故选 A 项。 (2)MgCl2 是离子晶体，离子间通过离子键结合，AlCl3 为共价化合物分子，分子间通 过范德华力结合，离子键作用力远大于范德华力，所以 MgCl2 的熔点远高于 AlCl3 的熔点。 (3)AlCl3 不属于离子晶体，熔融时不能导电，因而不能用电解 AlCl3 的方法生产铝。 (4)MgO 和 BaO 都是离子化合物，Mg2＋的半径比 Ba2＋小，所以 MgO 的熔点比 BaO 的熔点 高。 (5)将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2 能导电，而 AlCl3 不能导电，即可证明 MgCl2 为离子晶体，AlCl3 为分子晶体 答案：(1)A (2)MgCl2 是离子晶体，AlCl3 是分子晶体，离子键的强度远大于分子间 作用力 (3)AlCl3 不属于离子晶体，熔融时不能导电，因而不能用电解 AlCl3 的方法生产铝 (4)高 (5)将两晶体加热到熔化状态，MgCl2 能导电，AlCl3 不能导电，证明 AlCl3 为分子晶 体，MgCl2 为离子晶体 16．解析：(2)从体心 Na＋看，与它最近的且距离相等的 Na＋共有 12 个。 (3)根据立方结构的特点，可求阴、阳离子的个数。NaCl 晶胞中，含 Cl－：8×1 8 ＋6×1 2 ＝4(个)，含 Na＋：12×1 4 ＋1＝4(个)。 (4)设 Cl－和 Na＋的最近距离为 a cm，则两个最近的 Na＋间的距离为 2a cm，有 2a cm 3·ρg·cm－3 4 NA mol－1＝M g·mol－1，a＝ 3 M 2ρNA cm，所以两个 Na＋间的最近距离 为 2· 3 M 2ρNA cm。 (5)由题意可知：29.25 g 氯化钠在 1 450 ℃时为 0.25 mol，故其摩尔质量为 117 g/mol， 氯化钠气体的化学式为 Na2Cl2。 答案：(1)见下图 (2)12 (3)4 8×1 8 ＋6×1 2 4 12×1 4 ＋1 (4) 2· 3 M 2ρNA (5)Na2Cl2