鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 几种简单的晶体结构模型第1课时同步达标检测题

第3章　不同聚集状态的物质与性质

第2节　几种简单的晶体结构模型

第1课时　金属晶体与离子晶体

基础过关练

题组一　金属晶体

1.(2021山东济南德润高级中学高二下开学考试)金属晶体的形成是因为晶体中存在              (　　)

A.金属离子间的相互作用

B.金属原子间产生相互作用

C.金属离子与自由电子间的相互作用

D.金属原子与自由电子间的相互作用

2.(2020山东枣庄三中高二下月考)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最密堆积

题组二　离子晶体

3.(2021福建莆田第二十五中学高二下月考)金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是              (　　)

A.金属晶体和离子晶体都能导电

B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个自由电子存在强烈的相互作用

C.金属晶体和离子晶体都可采取密堆积方式

D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等,化学键很难断裂,因而都具有延展性

4.(2020山东淄博淄川中学高二下月考)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列关于CaF2的表述正确的是(　　)

A.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电

B.F-的半径小于Cl-,则CaF2的熔点低于CaCl2

C.阴、阳离子数目之比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同

D.在CaF2晶体中只存在Ca2+与F-间的静电吸引

5.(2021湖北孝感高二2月调研)北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属K与C60形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是              (　　)

A.K3C60晶体中既有离子键又有极性键

B.K3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低

C.该晶体熔融状态时能导电

D.C60分子中碳原子采取sp3杂化

题组三　晶格能

6.(2020山东滕州一中高二下月考)下列关于晶格能的说法中正确的是 (　　)

A.晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量

B.晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量

C.晶格能指将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量

D.晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关

7.下列关于晶体的描述不正确的是 (　　)

A.在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个

B.晶胞是晶体中最小的结构重复单元

C.离子晶体的晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大

D.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

8.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是 (　　)

A.熔点:NaF>MgF2>AlF3

B.晶格能:NaF>NaCl>NaBr

C.阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2

D.硬度:MgO>CaO>BaO

9.已知X、Y为第3周期的两种元素,其原子的部分电离能(kJ·mol-1)如下表所示:

(1)Y单质与X的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)X晶体采用的堆积方式与金属钾相同,X晶体采取下列　　　　(填字母)堆积方式。 

A

B

C

(3)NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:

四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是　　　　　　　　　　。 

能力提升练

题组一　金属晶体、离子晶体的结构

1.(2021陕西长安一中高二阶段检测,)铁有δ、γ、α三种晶体结构,以下依次是δ、γ、α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              (　　)

δ-Fe　　γ-Fe　　α-Fe

A.δ-Fe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有8个

B.γ-Fe晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有12个

C.α-Fe晶胞边长若为a cm,γ-Fe晶胞边长若为b cm,则α-Fe和γ-Fe两种晶体的密度比为b3∶a3

D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型不相同

2.(双选)(2021河北沧州一中高二学段检测,)已知某离子晶体的晶胞结构如图所示,其摩尔质量为M g/mol,令阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为d g/cm3。

则下列说法正确的是 (　　)

A.晶胞中阴、阳离子的个数都为4

B.该晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为 cm

C.阴、阳离子的配位数都是4

D.该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞

题组二　金属晶体与离子晶体的综合考查

3.(2021山东日照高三调研,)铜是人类最早使用的金属之一,其单质及化合物具有广泛的用途。

(1)基态铜原子核外有　　　　对自旋状态相反的电子。 

(2)青铜是铜与锡、铅等元素按一定比例熔铸而成的合金。第一电离能I1(Sn)　　　　I1(Pb)(填“大于”或“小于”)。 

(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中,反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)利用铜片表面催化反应,我国研究人员用六炔基苯为原料,在世界上首次通过化学方法获得全碳材料——石墨炔薄膜(结构片段如图所示),开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。石墨炔中碳原子采取　　　　杂化方式。 

(5)CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成氯化羰基亚铜(I),可用于定量测定气体混合物中CO的含量。1 mol氯化羰基亚铜(I)中含　　　　mol σ键。 

(6)Cu2O可用于半导体材料。

①Cu2O晶胞(如图所示)中,O原子的配位数为　　　;a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),则b位置Cu+坐标为　　　　。 

②Cu2S与Cu2O具有相似晶体结构,则两者的熔点Cu2O比Cu2S的　　　　(填“高”或“低”),请解释原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

4.(2020江苏徐州一中高二在线检测,)(1)基态铜原子的电子排布式为　　　　　　　。 

(2)CuO在高温时分解为O2和Cu2O,请从阳离子的结构来说明在高温时,Cu2O比CuO更稳定的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有　　　　个铜原子。 

(3)Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成的配离子如图:

该配离子中含有的化学键类型有　　　　(填字母)。 

A.配位键 B.极性键

C.离子键 D.非极性键

(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含　　　　mol σ键。 

第2节　几种简单的晶体结构模型

第1课时　金属晶体与离子晶体

基础过关练

1.C　金属晶体中主要存在金属离子和自由移动的电子间的相互作用,即金属键。

2.D　金属晶体是金属原子通过金属键形成的晶体,金属晶体中一定含有金属键,故A正确;含有阳离子的化合物一定是离子化合物,离子化合物中必定含有阴、阳离子,故B正确;含有金属元素的离子不一定是阳离子,如Mn或[Al(OH)4]-等,故C正确;金属晶体中也存在非最密堆积方式,故D不正确。

3.C　离子晶体中没有可自由移动的带电微粒,故不能导电,A项错误;金属晶体中有自由电子,能导电,金属晶体中的自由电子属于整个晶体,B项错误;金属晶体和离子晶体都可采取密堆积方式,C项正确;离子晶体没有延展性,D项错误。

4.A　CaF2是由Ca2+和F-通过离子键形成的离子化合物,CaF2在熔融状态下能导电,故A正确;F-的半径小于Cl-,则CaF2的晶格能大于CaCl2,CaF2的熔点高于CaCl2,故B错误;阴、阳离子数目之比为2∶1的物质与CaF2晶体构型可能相同,也可能不同,故C错误;在CaF2晶体中既存在Ca2+与F-间的静电吸引,又存在电子与电子、原子核与原子核之间的同性电荷产生的排斥力,故D错误。

5.C　K3C60晶体中的共价键均是由C和C原子形成的,是非极性键,A错误;K3C60晶体为离子晶体,而C60是分子晶体,离子晶体的熔点通常比分子晶体的熔点高,B错误;K3C60晶体中有K+和,该晶体熔化时能电离出自由移动的离子,故能导电,C正确;C60分子中碳原子采取sp2杂化,故D错误。

6.C　晶格能是指将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量,故选C。

7.D　在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个,故A正确;晶胞是晶体中最小的结构重复单元,故B正确;离子晶体的晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大,故C正确;金属晶体中存在金属阳离子和自由电子,不存在阴离子,故D不正确。

8.A　离子半径:Na+>Mg2+>Al3+,离子半径越小,所带电荷越多,晶格能越大,熔点越高,故A不正确;离子半径:Br->Cl->F-,离子半径越小,晶格能越大,故B正确;在NaCl晶体中Cl-的配位数是6,在CsCl晶体中Cl-的配位数为8,在CaF2晶体中F-的配位数为4,阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2,故C正确;离子半径:Ba2+>Ca2+>Mg2+,离子半径越大,键能越小,硬度越小,故D正确。

9.答案　(1)2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑　(2)A　(3)MgO>CaO>NaCl>KCl

解析　根据电离能数据可知,X为Na元素,Y为Al元素。

(1)铝单质与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑。

(2)金属钾采取体心立方堆积,故选A。

(3)离子晶体中的离子半径越小,所带电荷数越多,晶格能越大,离子晶体的熔、沸点越高,则NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>NaCl>KCl。

能力提升练

1.C　δ-Fe中与位于体心的Fe原子距离最近的Fe原子位于立方体的顶点,共有8个,故A正确;γ-Fe中与位于顶点的Fe原子距离相等且最近的铁原子数目为3×8×=12个,故B正确;由图可知,α-Fe晶胞中铁原子数为8×=1,γ-Fe晶胞中铁原子数为8×+6×=4,α-Fe晶胞边长若为a cm,γ-Fe晶胞边长若为b cm,则两种晶体的密度比为∶=b3∶4a3,故C错误;将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却得到晶体类型不相同,故D正确。

2.AD　晶胞中白色球、黑色球的个数分别为×12+1=4、×8+×6=4,则晶胞中阴、阳离子的个数都为4,A正确;因为晶胞中阴、阳离子的个数都为4,则晶胞的体积为 cm3,晶胞的边长为 cm,晶体中两个距离最近的同种离子的核间距为 cm,B错误;由晶胞的结构可知,阴、阳离子的配位数都是6,C错误;由晶胞结构可知,该晶胞可能为NaCl晶体的晶胞,D正确。

3.答案　(1)14　(2)小于　(3)Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-　(4)sp、sp2　(5)14　(6)①4　(0.75,0.75,0.75)　②高　两者都是离子晶体,O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高

解析　(1)Cu为29号元素,其基态原子电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1,基态铜原子核外有14对自旋状态相反的电子。

(2)Sn和Pb虽然为同主族元素,但是第一电离能I1(Sn)小于I1(Pb)。

(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中,生成可溶于水的[Cu(NH3)4]2+,则反应的离子方程式是Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-。

(4)碳碳三键中碳原子的杂化方式为sp;苯环中的碳形成3个σ键,无孤电子对,采取sp2杂化。

(5)在氯化羰基亚铜(I)中C和O之间有1个σ键,H2O内有2个σ键,则1 mol氯化羰基亚铜(I)中含14 mol σ键。

(6)①Cu2O晶胞中,O原子周围最靠近的Cu原子数目是4,则O原子的配位数为4;a位置为顶点O原子和中心O原子的处,且顶点O原子与a之间的距离为体对角线的,已知a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),即晶胞边长为1,则b位置Cu+坐标为(0.75,0.75,0.75)。

②Cu2S与Cu2O都是离子晶体,O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,则Cu2O熔点更高。

4.答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s1　(2)Cu2O中Cu+的3d轨道处于全充满的稳定状态,而CuO中Cu2+的3d轨道排布为3d9,能量高,不稳定　16　(3)ABD　(4)10

解析　(1)29号元素Cu的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)在Cu2O中Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,3d轨道处于全充满的稳定状态,而若再失去1个电子后变为Cu2+时其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,是不稳定的状态,CuO在高温时分解为O2和Cu2O;该晶胞中O原子数为4+6×+8×=8,由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中Cu原子数为O原子数的2倍,所以该晶胞中含有Cu原子个数为16。

(3)由题给信息知该配离子中存在的化学键类型为配位键、极性键、非极性键。

(4)Fe与CO形成5个配位键,属于σ键,每个CO中有1个σ键,故1 mol Fe(CO)5 分子中含10 mol σ键。