高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体第1课时课时练习

第三章　第三节　第1课时

一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)

1．金属材料具有良好的延展性的原因是( B )

A．金属原子半径都较大，价电子数较少

B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动

C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率加快

D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量

解析：金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。故选B。

2．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是衡量金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是( C )

A．金属镁的硬度大于金属铝

B．金属镁的熔点低于金属钙

C．金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热

D．碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的

解析：镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷数少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，硬度小，A错误；因镁离子的半径小而所带电荷数与钙离子相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高，B错误；因镁离子的半径小而所带电荷数多，使金属镁比金属钠的金属键强，原子化热比钠大，C正确；碱金属单质从Li到Cs，其离子的半径是逐渐增大的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，D错误。故选C。

3．下列判断中不正确的是( A )

A．熔融态能够导电的晶体一定是离子晶体

B．不同族元素氧化物可形成同类晶体

C．同族元素氧化物可形成不同类型晶体

D．氯化铵固体属于离子晶体，加热使其分解时破坏了离子键和共价键

解析：熔融态能够导电的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，A错误；不同族元素氧化物可形成同类晶体，例如氧化钠、氧化镁等均是离子晶体，B正确；同族元素氧化物可形成不同类型晶体，例如二氧化硅是共价晶体，二氧化碳是分子晶体，C正确；氯化铵是离子化合物，氯化铵固体属于离子晶体，氯化铵中存在离子键和共价键，加热使其分解时生成氨气和氯化氢，破坏了离子键和共价键，D正确。故选A。

4．下列关于晶体的说法正确的是( D )

①金属晶体能导电，离子晶体在一定条件下也能导电

②金属晶体和离子晶体的熔、沸点都很高

③在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子

④CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻

⑤金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低

⑥分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

⑦SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合

⑧晶体状态能导电的一定是金属晶体

A．②③⑤⑧  B．①②⑥⑦

C．②④⑥⑧  D．①③④⑤

解析：①金属晶体能导电，离子晶体在熔融状态下也能导电，正确；②部分金属晶体的熔沸点很高，如钨，但有的很低，如汞，有的离子晶体的熔、沸点很高如MgO，有的很低，如离子液体，错误；③在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子，但有阳离子不一定有阴离子，如金属晶体，正确；④Ti4＋位于晶胞的顶点，O2－位于面心，每个Ti4＋和12个O2－相紧邻，正确；⑤一般共价晶体熔点高于离子晶体，离子晶体高于分子晶体。金刚石和SiC是共价晶体，原子间以共价键结合，碳原子半径比硅原子半径小，所以金刚石熔点高于SiC；NaF和NaCl都是离子晶体，F－半径比Cl－半径小，所以NaF熔点比NaCl高；H2O和H2S都是分子晶体，水分子间有氢键，熔点比H2S高，所以金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低，正确；⑥分子的稳定性和分子间作用力无关，和分子内的共价键强弱有关，错误；⑦SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合，错误；⑧晶体状态能导电的可以是金属晶体，也可以是石墨，石墨属于混合型晶体，错误。故选D。

5．铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( B )

A．铁镁合金晶胞中Fe原子数为4

B．Mg与Fe之间的最近距离为a nm

C．在铁镁合金晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个

D．储氢后的晶体密度为 g·cm－3

解析：由铁镁合金晶胞结构可知，铁原子处于面心和顶点位置，由均摊法计算可知，铁镁合金晶胞中含有铁原子数为8×＋6×＝4，A正确；该晶胞参数为a nm，Mg与Fe之间的最近距离为a nm，B错误；与铁原子最近的铁原子数有12个，C正确；储氢后的晶体化学式为FeMg2H2，晶体密度为 g·cm－3，D正确。

6．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是( B )

解析：A项，由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，错误；B项，金属晶体中有自由移动的电子，能导电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能属于金属晶体，正确；C项，相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，错误；D项，固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电粒子，则不可能为金属晶体，错误。

7．金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为( A )

A．321  B．1184

C．984  D．21149

解析：图(a)中所含原子的个数为12×＋2×＋3＝6，图(b)中所含原子的个数为8×＋6×＝4，图(c)中所含原子的个数为8×＋1＝2。

8．下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( D )

①O2、I2、Hg　②CO、KCl、SiO2　③Na、K、Rb　④Ba、Sr、Ca

A．①③  B．①④

C．②③  D．②④

解析：①中Hg在常温常压下为液态，而I2为固态，错误；②中SiO2为共价晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，错误；④中Ba、Sr、Ca的价电子数相同，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，正确。故选D。

9．根据下表提供的数据，判断可以形成合金的是( A )

A.铝与硅  B．铝与硫

C．钠与硫  D．钠与硅

解析：硅的熔点低于铝的沸点，两种金属能够形成合金，故A项正确；铝的熔点高于硫的沸点，铝熔化时硫变成气体，两种金属不能够形成合金，故B项错误；加热时钠和硫会发生反应，生成Na2S，故钠和硫不能形成合金，故C项错误；硅的熔点大于钠的沸点，硅熔融后钠变化为气体，两种金属不能够形成合金，故D项错误。故选A。

10．经研究证明，PCl5在固态时由空间结构分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，下列关于PCl5的推断正确的是( C )

A．PCl5固体为分子晶体

B．PCl5晶体由[PCl3]2＋和[PCl2]2－构成，且离子数之比为11

C．PCl5晶体由[PCl4]＋和[PCl6]－构成，且离子数之比为11

D．PCl5晶体具有良好的导电性

解析：由题意知，晶体由空间结构分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，所以PCl5晶体由[PCl4]＋[PCl6]－按11构成，为离子化合物。由分析可知PCl5固体为离子晶体，A错误；结合分析可知PCl5晶体由[PCl4]＋和[PCl6]－构成，且离子数之比为11，B错误，C正确；离子晶体中虽含有离子，但不能自由移动，不能导电，只有在熔融状态下或水溶液中才能导电，D错误。故选C。

11．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( A )

A．熔点：NaF>MgF2>AlF3

B．离子半径：O2－>Na＋>Mg2＋

C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2

D．硬度：MgO>CaO>BaO

解析：由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增多，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，故熔点依次升高，A错误；O2－、Na＋、Mg2＋的电子层结构相同，则核电荷数越大，半径越小，B正确；在CsCl、NaCl、CaF2晶体中，阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO中的离子键依次减弱，硬度依次减小，D正确。故选A。

12．现有一种蓝色晶体，可表示为MxFey(CN)6，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如下图所示。下列说法中正确的是( A )

A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6

B．该晶体属于离子晶体，M呈＋3价

C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价

D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为3个

解析：Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，则该结构单元中，所含Fe3＋有4×＝个，Fe2＋有4×＝个，CN－有12×＝3个。由于该晶体的化学式为MxFey(CN)6，所以y＝2，且该晶体的化学式中含有1个Fe3＋、1个Fe2＋，所以x为1，即该化学式为MFe2(CN)6，A正确；从构成晶体的微粒来看，该晶体为离子晶体，由于化学式为MFe2(CN)6，M呈＋1价，B、C均错误；晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个，D错误。故选A。

二、非选择题

13．完成下列问题。

(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，该合金储氢后的晶胞结构如图所示：

1 mol镧形成的该合金能储存 3　mol氢气。

(2)镍铜合金具有优良的性能，其晶胞结构如图所示。若晶胞的边长为a cm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该合金的密度为  g·cm－3　。

解析：(1)由晶胞结构知，1个晶胞中含有La的个数为8×＝1，含有Ni的个数为8×＋1＝5，因此该合金的化学式为LaNi5。1个晶胞中含有H2的个数为8×＋2×＝3，因此1 mol La形成的该合金能储存3 mol H2。(2)1个晶胞中含有铜原子个数为8×＝1，镍原子个数为6×＝3，故该合金的化学式为CuNi3，该晶胞的体积为a3 cm3，则合金的密度ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3。

14．如图所示，直线交点处的圆圈为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。

NaCl晶胞

(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。

答案：

(2)在晶体中，每个Na＋的周围与它最接近且距离相等的Na＋共有_12__个。

(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、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_4__，即 8×＋6×　(填计算式)；Na＋的个数等于_4__，即 12×＋1　(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，阿伏加德罗常数的值为NA。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为 ·　cm。

解析：(1)NaCl晶体中Na＋和Cl－的配位数均是6，则晶胞结构为。

(2)从体心Na＋看，与它最近的且距离相等的Na＋共有12个。

(3)根据立方体结构的特点，可求阴、阳离子的个数。NaCl晶胞中，含Cl－：8×＋6×＝4(个)，含Na＋：12×＋1＝4(个)。

(4)设两个Na＋的最近距离为a cm，则晶胞的面对角线为2a cm，晶胞棱长为a cm，因此根据密度公式可知＝2a3，解得a＝·。

15．直接甲醇燃料电池(DMFC)具有质量轻、体积小、结构简单、比能量密度高、低温操作等优点，DMFC阳极普遍采用以铂(Pt)为基础的二元催化剂，如Pt－Cr合金等。回答下列问题：

(1)基态Cr原子的未成对电子数为 6　。

(2)与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是 K、Cu　(填元素符号)。

(3)已知金属铂的晶胞结构如图所示。

①催化剂的X射线衍射图谱分析认为：当铂中掺入Cr原子后，Cr替代了晶胞面心位置上的Pt，该催化剂的化学式为 PtCr3(或Cr3Pt)　，晶体中与1个Pt原子相紧邻的Cr原子有 12　个。

②若铂原子半径为r pm，铂的摩尔质量为M g·mol－1，铂晶体的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为 　mol－1(用有关字母列出计算式即可)。

解析：(1)基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1，所以未成对电子数为6。

(2)与Cr同周期且基态原子最外层只有1个电子的元素还有K和Cu。

(3)①由题图知，金属铂晶胞中原子数为8×＋6×＝4，当铂中掺入Cr原子后，Cr替代了晶胞面心位置上的Pt，故化学式为PtCr3或Cr3Pt；晶体中与1个Pt原子相紧邻的Cr原子有12个；

②设NA为阿伏加德罗常数的值。铂原子半径为r pm＝r×10－10cm，铂晶体的密度为ρ g·cm－3，设晶胞的边长为d pm，d＝4r，晶胞边长为2×r×10－10 cm，晶胞的体积为(2×r×10－10 cm)3，则(2×r×10－10)3＝，解得NA＝。