高中化学第三章 晶体结构与性质第三节 金属晶体与离子晶体随堂练习题

第三章第三节金属晶体与离子晶体同步练习

2022——2023学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．下列说法中正确的是

A．金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，它们都位于晶胞的一定位置上

B．范德华力实质上是一种静电作用，所以范德华力是一种特殊的化学键

C．因邻羟基苯甲醛分子内形成氢键，对羟基苯甲醛分子间形成氢键，所以前者熔点低于后者

D．共价晶体中只存在非极性共价键

2．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。下列说法错误的是

A．X元素的原子序数是19

B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1

C．Xn+离子中n=1

D．晶体中与Xn+最近的等距离N3-有2个

3．下列关于、的化合物的说法错误的是

A．为离子化合物，可推知也为离子化合物

B．与相比，熔点更高

C．与晶体中的配位数均为8

D．与晶体中离子的配位数不同主要原因是离子半径的差异

4．下表列出了有关晶体的认识，其中不正确的是

A．A B．B C．C D．D

5．根据下表数据判断错误的是

A．表格中的物质涉及三种晶体类型

B．含铝的化合物不一定是离子晶体

C．和的熔点差异是由于键长不同

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

6．下列有关晶体的叙述中，错误的是

A．干冰晶体中，每个CO2周围紧邻12个CO2

B．氯化铯晶体中，每个Cs+周围紧邻8个Cl-

C．氯化钠晶体中，每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个

D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子

7．下列关于过渡晶体的说法正确的是

A．石墨属于过渡晶体

B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理

C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体

D．Na2O晶体中离子键的百分数为100%

8．利用反应CCl4+4NaC(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列关于该反应的说法错误的是    

A．C(金刚石)属于共价晶体

B．该反应利用了Na的强还原性

C．CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式相同

D．NaCl晶胞如上图，NaCl晶体中每个Cl－周围有8个Na+

9．下列叙述正确的是

A．任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子

B．金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用

C．价电子数越多，金属元素的金属性越强

D．含有金属元素的离子不一定是阳离子

10．下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是

A．SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体

B．两者中心原子采取的杂化方式不同

C．SiO2和CO2都是非极性分子

D．SiO2晶体的熔点比CO2晶体高

11．图a～d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．a和c B．b和c C．b和d D．a和d

12．下列事实能说明刚玉()是共价晶体的是

①是两性氧化物；②硬度很大；③它的熔点为2045℃；④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。

A．①② B．②③ C．①④ D．③④

13．下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是

A．和 B．和 C．和 D．和

14．下列说法正确的组合是

①晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同

②离子晶体都是化合物

③共价晶体中，共价键越强，熔点越高

④分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定

⑤金属晶体能导电的原因是在外加电场作用下可失去电子

⑥分子识别是超分子的重要特征之一

A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑥ D．②④⑥

15．铁有δ、γ、α三种晶体结构，图示是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图。下列有关说法中正确的是

A．δ、γ、α三种晶体互为同分异构体

B．γ-Fe晶体为体心立方体紧密堆积

C．α-Fe晶体中，与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个

D．δ-Fe晶体中，与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个

二、填空题

16．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：简单立方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构。请回答下列问题：

(1)a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为_______。

(2)三种堆积方式的实质是金属阳离子的堆积方式，那么自由电子有无确切的堆积方式？_______(填“有”或“无”)。

(3)影响金属晶体熔点的主要因素是_______。

17．回答下列问题

(1)第三周期元素氟化物的熔点如下表：

解释表中氟化物熔点变化的原因：_______。

(2)、都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，熔点如下表所示：

解释、熔点变化的原因：_______。

(3)正戊烷、异戊烷、正丁烷、异丁烷的熔点由低到高的顺序为_______。

(4)三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为_______晶体。

18．完成下列问题。

(1)①白磷在氯气中燃烧可以得到和，其中气态分子的立体构型为_______。

②研究发现固态和均为离子晶体，但其结构分别为和，分析和结构存在差异的原因是_______。

(2)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则：

①锑酸亚铁的化学式为_______。

②晶体的密度为_______(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

三、结构与性质

19．铜元素及其化合物在生产实际中有许多重要用途。磷化铜(Cu3P2)常用于制造磷青铜(含少量锡、磷的铜合金)。请回答下列有关问题：

(1)现代化学中，常利用_______上的特征谱线来鉴定元素。

(2)铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示，铜晶体中原子的堆积模型属于_____。

(3)基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为______；该能层中具有的能量最高的电子所在能级有_____个伸展方向，原子轨道呈_____形。

(4)磷化铜与水反应产生有毒的磷化氢(PH3)气体，PH3分子的空间构型为____；P、S的第一电离能(I1)的大小为I1(P)______I1(S)(填“＞”“＜”或“＝”)；PH3的沸点______(填“高于”或“低于”)NH3的沸点，原因是______。

(5)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中P原子位于由铜原子形成的______的空隙中。若晶体密度为agcm-3，则P与最近的Cu原子的核间距为______nm(用含NA的代数式表示)。

20．下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图

请回答下列问题：

(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。

(2)冰、金刚石、、、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________。

(3)晶胞与晶胞相同，晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”) 晶体的晶格能，原因是_______。

(4)每个晶胞中实际占有_______个原子，晶体中每个周围距离最近且相等的有_______个。

(5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是______。

参考答案：

1．C

【详解】A．金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，金属原子脱落下来的价电子形成遍布正块晶体的电子气，被所有原子共用，因此电子不在固定位置上，A错误；

B．范德华力属于分子间作用力，不是化学键，B错误；

C．分子内氢键会降低物质的熔沸点，分子间氢键可以升高物质的熔沸点，C正确；

D．共价晶体如SiO2中存在Si和O的极性共价键，D错误；

故选C。

2．A

【分析】该晶胞中Xn+个数=12×=3、N3-个数=8×=1，所以N3-、Xn+个数之比为1∶3，根据化合价的代数和为0知n=+1，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，则X原子核外电子数=2+8+18+1=29，为Cu元素，该化合物为Cu3N，据此分析解答。

【详解】A．根据上述分析，X为Cu元素，原子序数为29，故A错误；

B．该晶胞中Xn+个数=12×=3、N3-个数=8×=1，所以该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1，故B正确；

C．N3-、Xn+个数之比为1∶3，根据化合物中化合价的代数和为0判断n=1，故C正确；

D．以一个棱上的Xn+为中心，该离子被4个晶胞共用，与晶体中每个Xn+周围等距离且最近的N3-只有其相邻顶点上的离子，有2个，故D正确；

故选A。

3．C

【详解】A．与是同一主族元素，元素的金属性：>，若为离子化合物，则可推知也为离子化合物，故A正确；

B．由于半径比半径小，NaCl中的离子键比中的离子键强，离子键越强，断裂离子键消耗的能量就越高，物质的熔点就越高，所以的熔点比高，故B正确；

C．是离子晶体，1个被6个吸引，1个被6个吸引，所以晶体中的配位数为6，在晶体中，1个被8个吸引，1个被8个吸引，所以晶体中的配位数为8，故C错误；

D．NaCl 晶体和CsCl晶体中正负离子半径比不相等，所以两晶体中离子的配位数不相等，即与晶体中离子的配位数不同主要在于离子半径的差异，故D正确；

故答案选C。

4．B

【详解】A．氯化钾属于离子晶体，组成微粒是阴阳离子，晶体微粒间的作用力是离子键，故A正确；

B．干冰属于分子晶体，组成微粒是分子，晶体微粒间的作用力是范德华力，故B错误；

C．金刚石属于原子晶体，组成微粒是原子，晶体微粒间的作用力是共价键，故C正确；

D．碘属于分子晶体，组成微粒是分子，晶体微粒间的作用力是范德华力，故D正确；

答案为B。

5．C

【详解】A．干冰是分子晶体、二氧化硅是原子晶体、氟化铝为离子晶体，则表格中的物质涉及三种晶体类型，A项正确；

B．由表格中的数据可知，氯化铝的熔点较低，属于分子晶体，而氧化铝、氟化铝为离子晶体，B项正确；

C．和均为分子晶体，两者熔点差异是由于分子间的作用力不同，C项错误；

D．氧化钠和氧化铝都是离子晶体，所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，D项正确；

答案选C。

6．C

【详解】A．干冰晶胞为面心立方晶胞，每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子，A正确；

B．氯化铯晶胞为体心立方晶胞，每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cl-共有8个，B正确；

C．氯化钠晶体中，每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有12个，C错误；

D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环由6个碳原子构成，D正确；

答案选C。

7．B

【详解】A．石墨为混合晶体，只含一种物质，不属于过渡晶体，故A错误；

B．SiO2属于过渡晶体，但性质上更偏向共价晶体，故当作共价晶体来处理，故B正确；

C．大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，故C错误；

D．金属性越强，氧化物中离子键的百分数越大，电负性相差越大，离子键百分数越大，与电负性有关，Na2O晶体中离子键的百分数是62%，故D错误；

故选：B。

8．D

【详解】A．C(金刚石)属于共价晶体，故A正确；

B．该反应Na化合价升高，失去电子，发生氧化反应，利用了Na的强还原性，故B正确；

C．CCl4中心原子价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化，C(金刚石)中的C的杂化方式为sp3杂化，两者杂化方式相同，故C正确；

D．NaCl晶胞如上图，根据图中信息得到NaCl晶体中每个Cl－周围有6个Na+，故D错误。

综上所述，答案为D。

9．D

【详解】A．金属晶体中存在阳离子，没有阴离子，A错误；

B．金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用，B错误；

C．价电子数多的金属元素的金属性不一定强，如Fe的价电子数比Na多，但Fe的金属性却没有Na的强，C错误；

D．含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlO是阴离子，D正确；

故选D。

10．C

【详解】A．二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体，故A正确；

B．二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3杂化，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp杂化，则两者中心原子采取的杂化方式不同，故B正确；

C．二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，故C错误；

D．原子晶体的熔沸点高于分子晶体，二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳，故D正确；

故选C。

11．D

【详解】NaCl晶体是简单立方体结构，每个Na＋周围有6个Cl－，每个Cl－周围有6个Na＋；与每个Na＋等距离的Cl－有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl－等距离的6个Na＋也构成正八面体，由图可知，a和d属于从NaCl晶体中分割出来的结构图，故选D。

12．B

【详解】Al2O3 是两性氧化物，属于物质的分类，与晶体类型无关，①错误；

硬度很大、熔点为2045℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；

红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式，与晶体类型无关，④错误，正确的组合是②③；

故选B。

13．C

【详解】A． CO2形成的晶体为分子晶体，SiO2形成的晶体为原子晶体，晶体类型不相同，故A错误；

B．NaCl形成的晶体为离子晶体，HCl形成的晶体为分子晶体，晶体类型不相同，故B错误；

C．CO2形成的晶体为分子晶体，CS2形成的晶体为分子晶体，晶体类型相同，故C正确；

D．CCl4形成的晶体为分子晶体，MgCl2形成的晶体为离子晶体，晶体类型不相同，故D错误；

故选C。

14．C

【详解】①晶体具有各向异性，所以晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性不同，①错误；

②离子晶体由常见的离子化合物形成的晶体，所以都是化合物，②正确；

③共价晶体熔化时需要破坏共价键，所以共价键越强，熔点越高，③正确；

④分子晶体中，分子间作用力越大，物质熔沸点越高，④错误；

⑤金属晶体能导电的原因是在外加电场作用下电子形成电子气，发生定向移动，⑤错误；

⑥分子识别是超分子的重要特征之一，⑥正确；

答案为：C。

15．C

【详解】A．Fe是单质，δ、γ、α三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，A项错误；

B．γ-Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方体紧密堆积，B项错误；

C．α－Fe晶体中Fe原子处于顶点，属于简单立方堆积，与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个，C项正确；

D．δ-Fe晶体中，与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个，D项错误；

答案选C。

16．(1)1:4:2

(2)无

(3)金属键的强弱

【详解】（1）a中原子位于顶点，数目为；b中原子位于顶点和面心，数目为；c中原子位于顶点和体心，数目为2；a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为1:4:2；

（2）由于金属晶体中的自由电子不属于每个固定的原子，而是在整个晶体中自由移动，故自由电子无确切的堆积方式，答案为：无；

（3）金属晶体是金属原子通过金属键形成的，金属键的强弱直接影响佥属晶体的熔点。金属键越强，晶体的熔点越高，故答案为：金属键的强弱。

17．(1)前三种氟化物为离子晶体，、、的半径依次减小，离子键依次增强；后三种氟化物为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大

(2)二者属于共价晶体，半径，键长，键能，故熔点比的高

(3)异丁烷<正丁烷<异戊烷<正戊烷

(4)分子

【解析】（1）

从题表中各物质熔点可判断前三种氟化物均为离子晶体，其熔点逐渐升高是因为、、的半径依次减小，故它们的离子键依次增强，熔点逐渐升高；后三种氟化物熔点很低，为分子晶体，由于相对分子质量越大，分子间作用力越强，故其熔点逐渐升高；

（2）

、都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，都属于共价晶体，原子半径，键长，键能，故熔点前者高；

（3）

烷烃中碳原子数越多，熔点越高；相同碳原子数的烷烃，支链越多，熔点越低，故答案为：异丁烷<正丁烷<异戊烷<正戊烷；

（4）

根据题目中的信息知，的熔、沸点低，易溶于水等，它符合分子晶体的特征，故属于分子晶体。

18．(1)     三角锥形     Br-的半径较大，P周围无法容纳6个Br-

(2)         

【详解】（1）①中P原子价层电子对数为，含1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。

②半径较大，而半径较小，所以P周围可以容纳6个，而无法容纳6个，所以无法形成。

（2）①根据均摊原则，一个晶胞中含有Sb的个数为，含有O的个数为，含有Fe的个数为，所以锑酸亚铁的化学式为；

②一个晶胞中含有Sb的个数为4，含有O的个数为12，含有Fe的个数为2，晶胞的质量为，晶体的体积为，所以晶体的密度为。

19．     原子光谱     面心立方最密堆积     M     3     哑铃     三角锥形     >     低于     NH3分子间能形成氢键，而PH3不能     正八面体     ××107

【详解】(1)光谱分析是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，所以现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故答案为：原子光谱；

(2)由图可知，铜晶体中原子的堆积模型属于面心立方最密堆积，故答案为：面心立方最密堆积；

(3)基态磷原子核外有三层电子，故最高能层符号为M，能量最高的电子在3p能级，在空间有3个伸展方向，原子轨道为哑铃形，故答案为：M；3；哑铃；

(4)N、P为同主族元素，和NH3的分子构型相同，NH3为三角锥形，则PH3为三角锥形；第一电离能在同周期中随原子序数的递增，有增大的趋势，但核外电子排布满足全充满或半充满状态时，第一电离能大于其后面的元素的第一电离能，故I1(P)>I1(S)；氢键为分子间的作用力，对物质的熔沸点影响较大，氨分子间存在氢键，磷化氢中无氢键，则磷化氢的沸点低于氨，故答案为：三角锥形；>；低于；NH3分子间能形成氢键，而PH3不能；

(5)观察磷青铜晶体的晶胞结构，Cu原子位于正方体的六个面的中心位置，形成正八面体的结构；P原子与最近的Cu原子之间的距离为：棱长，Sn原子：8×=1，Cu原子：6×=3，P为1，化学式为：SnCu3P，摩尔质量为：342g/mol，1mol时的体积为：，晶胞的体积为：，棱长=cm，P与最近的Cu原子的核间距为××107nm，故答案为：正八面体；××107；

20．     金刚石晶体     金刚石冰干冰     小于     在、晶体中，离子半径、，且晶体中离子所带电荷数大于晶体中离子所带电荷数     4     8     分子之间存在氢键

【详解】(1)冰、干冰晶体属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合：金刚石属于共价晶体，原子之间以共价键结合；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子之间以金属键结合；、属于离子晶体，离子之间以离子键结合；故这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是金刚石晶体；

(2)一般情况下，微粒间的作用力：共价晶体离子晶体分子晶体．在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔，沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔、沸点比金刚石的低，由于离子半径，，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强，断裂消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于分子之间存在氢键，分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰干冰；故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石冰干冰；

(3)在MgO、NaCl晶体中，离子半径、，且MgO晶体中离子所带电荷数大于NaCl晶体中离子所带电荷数，即NaCl的晶格能小于MgO的晶格能；原因是在、晶体中，离子半径、，且晶体中离子所带电荷数大于晶体中离子所带电荷数；

(4)每个Cu晶胞中含有的Cu原子个数为；CaCl2胞中，周围最近的Cl-构成正八面体形结构，所以每个周围距离最近且相等的Cl-有8个；

(5)冰、干冰都是分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于冰中水分子间形成了氢键，使冰的熔点远高于干冰的熔点。