第3章　第2节　第1课时　金属晶体与离子晶体 试卷

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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课后篇素养形成必备知识基础练1.下列离子晶体中阴、阳离子核间距最大的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.LiCl B.NaBr C.KCl D.KBr答案D解析离子核间距即阴、阳离子半径之和。三种阳离子Li+、Na+、K+都是碱金属离子,随核电荷数的增加半径增大,故K+半径最大;两种阴离子Cl-、Br-是同主族元素形成的离子,Br-电子层数多,半径较大。综上所述,核间距最大的是KBr。2.下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)A.金属一般具有银白色光泽,是物理性质,与金属键没有关系B.金属具有良好的导电性,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子通过与金属离子发生碰撞,传递了能量D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键答案A解析金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光大部分再反射出来,因而金属一般显银白色光泽,A项错误。3.下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是(　　)A.NaCl晶体中,每个Na+周围吸引的Cl-与每个Cl-周围吸引的Na+数目相等B.NaCl晶体中,每个Na+周围吸引1个Cl-C.NaCl晶胞中的质点代表一个NaClD.NaCl晶体中存在单个的NaCl分子答案A解析氯化钠晶体中,每个Na+周围吸引6个Cl-,每个Cl-周围吸引6个Na+;NaCl晶体中的质点表示Na+或Cl-;NaCl晶体中不存在单个NaCl分子。4.下列关于金属晶体的六方最密堆积的结构型式的叙述中,正确的是(　　)A.晶胞是六棱柱结构B.晶胞是六面体结构C.每个晶胞中含有6个原子D.每个晶胞中含有17个原子答案B解析金属晶体的六方最密堆积的晶胞是平行六面体结构(),每个晶胞中含有的原子数为4×+4×+1=2。5.下列各组金属熔点高低顺序正确的是(　　)A.Mg>Al>Ca B.Al>Na>LiC.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al答案C解析离子所带电荷数:Al3+>Mg2+=Ca2+=Ba2+>Li+=Na+,金属阳离子半径:r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),故C正确,A错误,B中Li>Na,D中Al>Mg>Ba。6.(2020山东泰安第一中学高二检测)下列关于晶格能的叙述中正确的是(　　)A.晶格能是气态原子形成1 mol离子晶体所释放的能量B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C.晶格能是指相邻离子间的静电作用D.晶格能越大的离子晶体,其熔点越高、硬度越大答案D解析晶格能是将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量,晶格能不仅与形成晶体的离子半径有关,还与离子所带电荷的多少有关。晶格能越大,晶体的熔点越高,硬度也越大,所以D项正确。7.科学家通过X射线证明,MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。(1)某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中的错误:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)MgO是优良的耐高温材料,MgO的熔点比CaO的高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO　　　　(填“<”或“>”)FeO,NiO晶胞中Ni2+周围最近的O2-有　　　　个。 答案(1)空心球应为O2-,实心球应为Mg2+;8号空心球应改为实心球(2)Mg2+半径比Ca2+小,MgO的晶格能大(3)>　6解析(1)Mg2+的半径小于O2-,故空心球应为O2-,实心球应为Mg2+;图中黑、白球应该交替出现,故8号球应为实心球。(2)MgO与CaO的离子所带电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高。(3)NiO晶胞与NaCl晶胞结构相同,所以Ni2+周围最近的O2-有6个,离子半径Ni2+<Fe2+,晶格能NiO>FeO,所以熔点NiO>FeO。关键能力提升练8.下列叙述中错误的是(　　)A.金属单质或其合金在固态和液态时都能导电B.晶体中存在离子的一定是离子晶体C.金属晶体中的自由电子为整块晶体所共有D.钠比钾的熔点高是因为钠中金属阳离子与自由电子之间的作用力强答案B解析离子晶体中存在阴、阳离子,而在金属晶体中存在金属阳离子和自由电子,所以B错误;自由电子在整块金属中可自由移动,为整块晶体所共有,所以C正确;金属晶体的熔点高低取决于金属键的强弱,金属键越强,金属晶体的熔点越高,反之,越低,所以D正确。9.(双选)已知金属钠能与两种卤族元素形成化合物Q、P,它们的晶格能分别为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NaFC.Q中成键离子核间距较大D.若P是NaCl,则Q可能是NaBr答案CD解析Q的晶格能大于P的晶格能,故Q的熔点比P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的晶格能大于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,离子所带电荷数相同,故二者晶格能的差异是由成键离子核间距决定的,晶格能越大,表明离子核间距越小,C项错误。10.(2020山东昌邑文山中学高二检测)金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式,a、b、c分别代表这三种堆积方式形成的晶胞结构,则晶胞a、b、c内金属原子个数比为(　　)A.3∶2∶1 B.11∶8∶4C.9∶8∶4 D.21∶14∶9答案A解析a晶胞中,顶点的微粒被6个晶胞共用,所以a中原子个数为12×+2×+3=6;b中原子个数为8×+6×=4;c中原子个数为8×+1=2。11.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞(),晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球,且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为(　　)A. B. C. D.2a答案B解析如果沿着某一体对角线对晶胞进行切割,可得如图所示的结构,其中AB为晶胞的边长,BC为晶胞的面对角线,AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知:BC=a,结合AB2+BC2=AC2得:r=。12.如图所示为NaCl和CsCl的晶胞结构,下列说法错误的是(　　)A.NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同C.NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8D.NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体,所以阳离子与阴离子的半径比相同答案D解析NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体,阴、阳离子个数比都为1∶1,则都属于AB型离子晶体,故A正确;由晶胞的结构可知NaCl晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子;氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子,阴、阳离子个数比为1∶1,故B正确;结合题图可知,NaCl中钠离子的配位数为6,CsCl中铯离子的配位数为8,故C正确;NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体,但钠离子半径小于铯离子半径,则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的阳离子与阴离子的半径比,故D错误。13.Al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 cm,NA代表阿伏加德罗常数的值,Al的相对原子质量为M,请回答:(1)晶胞中一个Al原子周围最近的Al原子个数为　　 　,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) g·cm-3。 答案(1)12　4　(2)解析(1)该晶胞中,一个Al原子周围最近的Al原子个数为12,一个晶胞中Al原子的数目为8×+6×=4。(2)利用公式求金属晶体的密度,关键是找出正方体晶胞的边长。本题中面对角线的长度为4d cm,然后根据边长的倍等于面对角线的长度可求得晶胞正方体的边长,进而根据公式ρ=计算可得晶体密度。14.ZnS、NaCl、CsCl、CaF2分别代表四种常见的离子晶体结构模型,根据图示回答下列问题:(1)试写出图中三种结构分别对应的化学式:图甲　　　　　　　　　　、图乙　　　　　　、图丙　　　　　　。在这三种晶体中,每个阳离子周围的阴离子在空间构成的空间构型分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在NaCl、CsCl晶体中,每个Cl-的周围与它等距离且最近的Cl-分别有　　　个、　　　　个。 (3)下图所示是从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　　　　(填字母)。 A.Ⅰ和Ⅲ B.Ⅱ和ⅢC.Ⅰ和Ⅳ D.只有Ⅳ答案(1)CsCl　NaCl　ZnS　立方体、正八面体、正四面体　(2)12　6　(3)C解析在ZnS晶体中,阴、阳离子的配位数都是4,故图丙可表示该晶体结构,在Zn2+周围的S2-构成正四面体结构;在NaCl晶体中,每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+,故图乙可表示该晶体结构,在Na+周围的6个Cl-形成正八面体,每个Cl-周围与它等距离且最近的Cl-有12个;在CsCl晶体中,每个Cs+周围的8个Cl-形成立方体,图甲可表示该晶体结构,设定图甲中心离子为Cl-,该Cl-周围与它等距离且最近的Cl-位于该立方体前、后、左、右、上、下的6个立方体的体心。(3)根据NaCl和CsCl两种典型离子晶体的结构特点分析图示。图Ⅰ中与黑球最近的白球有6个,图Ⅳ为简单立方结构,故Ⅰ和Ⅳ应表示NaCl的晶体结构。图Ⅱ中与黑球最近的白球有8个,图Ⅲ为体心立方结构,故Ⅱ和Ⅲ应表示CsCl的晶体结构。学科素养拔高练15.回答下列问题:(1)CaC2晶体的晶胞结构如图所示,CaC2晶体中含有哑铃形,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的数目为　　　　　。 (2)已知CaO晶体密度为a g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则CaO晶胞体积为　　　　cm3。 (3)MgO具有NaCl型晶体结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为　　　　 nm。MnO也属于NaCl型晶体结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为　　　　 nm。 答案(1)4　(2)　(3)0.148　0.076解析(1)一个Ca2+吸引6个,由于晶胞沿一个方向拉长,结合图示可知,1个Ca2+周围距离最近的有4个。(2)由于CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,所以CaO晶胞中也含有4个钙离子和4个氧离子,因此CaO晶胞体积为 cm3= cm3。(3)因为O2-采用面心立方最密堆积方式排列,所以晶胞面对角线长度是O2-半径的4倍,则有[4r(O2-)]2=2a2,解得r(O2-)=×0.420 nm≈0.148 nm;MnO也属于NaCl型晶体结构,根据晶胞的结构可得2r(Mn2+)+2r(O2-)=a',代入数据解得r(Mn2+)=0.076 nm。