第三節(jié)金屬晶體與離子晶體

第三節(jié)金屬晶體與離子晶體必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(2021·山西忻州高二檢測)金屬晶體和離子晶體是重要的晶體類型。下列說法正確的是()A.金屬晶體和離子晶體都能導(dǎo)電B.在鎂晶體中,1個(gè)Mg2+只與2個(gè)價(jià)電子存在強(qiáng)烈的相互作用C.金屬晶體和離子晶體都可采取“緊密堆積”的方式D.金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子鍵等強(qiáng)烈的相互作用,很難斷裂,因而都具有延展性2.(2021·山西太原高二檢測)在金屬晶體中,自由電子與金屬原子碰撞時(shí)有能量傳遞,可以用此來解釋金屬的()A.延展性 B.導(dǎo)電性C.導(dǎo)熱性 D.還原性3.(2021·內(nèi)蒙古包頭高二檢測)只有陽離子而沒有陰離子的晶體是()A.金屬晶體 B.共價(jià)晶體C.分子晶體 D.無法判斷4.下列性質(zhì)能說明石墨具有分子晶體的性質(zhì)的是()A.晶體能導(dǎo)電 B.熔點(diǎn)高C.硬度小 D.燃燒產(chǎn)物是CO25.下列有關(guān)性質(zhì)可能為金屬晶體性質(zhì)的是()A.由分子間作用力結(jié)合而成、熔點(diǎn)低B.固體或熔融后易導(dǎo)電,熔點(diǎn)在1000℃左右C.形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu),熔點(diǎn)高D.固體不導(dǎo)電,但溶于水或熔融后能導(dǎo)電6.(2021·山東濟(jì)南高二檢測)下列說法正確的是()A.Na2O與Na2O2所含的化學(xué)鍵類型完全相同B.離子晶體中一定存在共價(jià)鍵C.分子晶體中共價(jià)鍵鍵能越大,該分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高D.石墨晶體中有共價(jià)鍵、范德華力、金屬鍵等幾種電性作用7.(2021·江西南昌高二檢測)金屬鍵的強(qiáng)度差別,是由金屬鍵的強(qiáng)弱決定的。例如,金屬鈉的熔點(diǎn)較低、硬度較小,而是熔點(diǎn)最高、硬度很大的金屬,這是由于。

關(guān)鍵能力提升練以下選擇題中有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。8.(2022·山東威海高二期末)下列關(guān)于晶體的說法錯(cuò)誤的是()A.分子晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定B.溫度越高,金屬晶體的導(dǎo)電性越弱C.離子晶體中一定含有離子鍵,共價(jià)晶體中一定含有共價(jià)鍵D.在SiO2晶體中,由Si原子、O原子構(gòu)成的最小單元環(huán)中共有12個(gè)原子9.由原子序數(shù)為1~20的元素組成的離子化合物中,一個(gè)陽離子和一個(gè)陰離子的核外電子數(shù)之和為20,下列說法正確的是()A.晶體中陽離子和陰離子個(gè)數(shù)不一定相等B.晶體中一定只有離子鍵而沒有共價(jià)鍵C.所含元素可能在同一主族D.晶體中陽離子半徑一定大于陰離子半徑10.(2021·江蘇徐州高二檢測)石墨烯是從石墨材料中剝離出來,由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關(guān)于石墨與石墨烯的說法中正確的是()A.從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學(xué)鍵B.石墨中的碳原子采取sp2雜化,每個(gè)sp2雜化軌道含13s軌道的成分與23C.石墨屬于混合型晶體,層與層之間存在范德華力;層內(nèi)碳原子間存在共價(jià)鍵;石墨能導(dǎo)電,具有類似金屬晶體的性質(zhì)D.石墨烯中平均每個(gè)六元碳環(huán)中含有3個(gè)碳原子11.(2022·山東青島萊西高二期末)金屬K與C60形成的一種低溫超導(dǎo)材料的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞邊長都為apm,K原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。下列說法正確的是()A.該材料的化學(xué)式為KC60B.C60周圍等距且最近的C60的個(gè)數(shù)為4個(gè)C.棱上K原子處在C60構(gòu)成的八面體空隙中D.C60與C60的最短距離是22a12.如圖為一些晶體中的部分結(jié)構(gòu),它們分別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨中的某一種。(1)其中代表金剛石的是(填字母,下同),其中每個(gè)碳原子與個(gè)碳原子最近且距離相等,金剛石屬于晶體。

(2)其中代表石墨的是,其中每個(gè)六元環(huán)平均占有的碳原子數(shù)為。

(3)其中表示NaCl的是,NaCl晶體中每個(gè)Na+周圍與它最近且等距離的Na+有個(gè)。

(4)代表CsCl的是,它屬于晶體,每個(gè)Cs+與個(gè)Cl緊鄰。

(5)代表干冰的是,它屬于晶體,每個(gè)CO2分子與個(gè)CO2分子緊鄰。

13.(2021·湖北武漢高二檢測)鉀的化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉栴}:(1)原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置,金屬鉀是體心立方晶系,其構(gòu)型如圖所示。其中原子坐標(biāo)參數(shù)A(0,0,0)、B(1,0,0),則C處原子的坐標(biāo)參數(shù)為。

(2)鉀晶體的晶胞參數(shù)為apm。假定金屬鉀原子為等徑的剛性小球且處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切,則鉀原子的半徑為pm,晶體鉀的密度計(jì)算式是g·cm3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

學(xué)科素養(yǎng)拔高練14.鈦(Ti)、釩(V)、鎳(Ni)、鑭(La)等在儲(chǔ)氫材料方面具有廣泛的用途。如圖Ⅰ、Ⅱ是一些晶體材料的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)回答下列問題:(1)寫出基態(tài)鎳原子的核外電子排布式:。

(2)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表。某合金儲(chǔ)氫后的晶胞如圖Ⅰ所示,該合金的化學(xué)式為,1mol鑭形成的該合金能儲(chǔ)存mol氫氣。

(3)“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星上的PTC元件(熱敏電阻)的主要成分——鋇鈦礦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示,該晶體經(jīng)X射線分析鑒定,重復(fù)單元為立方體,邊長為acm。頂點(diǎn)位置被Ti4+所占據(jù),體心位置被Ba2+所占據(jù),所有棱心位置被O2所占據(jù)。①該晶體中的O元素與H元素形成的簡單化合物的中心原子的雜化類型為,其分子的空間結(jié)構(gòu)為。

②寫出該晶體的化學(xué)式:。

③若該晶體的密度為ρg·cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則a=。

參考答案第三節(jié)金屬晶體與離子晶體1.C離子晶體固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,如氯化鈉固體不導(dǎo)電,故A錯(cuò)誤;金屬晶體中有“電子氣”,能導(dǎo)電,金屬晶體中的“電子氣”屬于整個(gè)晶體,不屬于哪一個(gè)離子,故B錯(cuò)誤;金屬晶體和離子晶體都可采取“緊密堆積”的方式,共價(jià)晶體可采取“非緊密堆積”的方式,故C正確;離子晶體沒有延展性,易斷裂,故D錯(cuò)誤。2.C金屬具有延展性主要是因?yàn)榻饘僭谑艿酵饬ψ饔脮r(shí),原子之間可以發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),各層之間仍保持金屬鍵的作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬具有導(dǎo)電性主要是因?yàn)榻饘倬w內(nèi)部存在自由移動(dòng)的電子,在外加電場的作用下,自由電子在金屬內(nèi)部發(fā)生定向移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬具有導(dǎo)熱性主要是因?yàn)樵诮饘倬w內(nèi)部,自由電子與金屬原子碰撞時(shí)有能量傳遞,C項(xiàng)正確;金屬的還原性是金屬的化學(xué)性質(zhì),與碰撞時(shí)能量傳遞無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.A分子晶體和共價(jià)晶體中不存在離子,所以B、C兩項(xiàng)不符合題意;金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子,沒有陰離子,因此A項(xiàng)符合題意。4.C分子晶體一般具有硬度小、熔點(diǎn)低的特點(diǎn),因此C項(xiàng)能說明石墨具有分子晶體的性質(zhì)。石墨晶體能導(dǎo)電是碳原子未參與雜化的2p電子在電場作用下定向移動(dòng);熔點(diǎn)高是共價(jià)晶體的性質(zhì);燃燒產(chǎn)物是CO2只能說明石墨中含有碳元素,能燃燒是石墨的化學(xué)性質(zhì)。5.B由分子間作用力結(jié)合而成、熔點(diǎn)低是分子晶體的性質(zhì),A不符合題意;固體或熔融后易導(dǎo)電是金屬晶體的特性,B符合題意,D不符合題意;形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu),熔點(diǎn)高為共價(jià)晶體的性質(zhì),C不符合題意。6.DNa2O中只含離子鍵,Na2O2中既有離子鍵又有非極性鍵,所以化學(xué)鍵類型不相同,故A錯(cuò)誤;離子晶體中不一定存在共價(jià)鍵,如NaCl為離子晶體,不存在共價(jià)鍵,故B錯(cuò)誤;分子晶體的熔、沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān),與共價(jià)鍵的鍵能無關(guān),故C錯(cuò)誤;石墨層狀結(jié)構(gòu)中的碳原子與碳原子之間是以共價(jià)鍵相連,片層結(jié)構(gòu)之間的作用力是范德華力,石墨可以導(dǎo)電,有自由移動(dòng)的電子,所以也存在金屬鍵,故D正確。7.答案很大物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)和硬度鎢形成金屬鍵的強(qiáng)弱不同解析金屬鍵的強(qiáng)度差別很大;由金屬鍵的強(qiáng)弱決定物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)和硬度,例如,金屬鈉的熔點(diǎn)較低、硬度較小,而鎢是熔點(diǎn)最高、硬度很大的金屬,這是由于形成金屬鍵的強(qiáng)弱不同。8.A分子晶體中分子內(nèi)共價(jià)鍵越強(qiáng),分子越穩(wěn)定,故A錯(cuò)誤;溫度越高,金屬晶體的導(dǎo)電性越弱,故B正確;離子晶體中一定含有離子鍵,共價(jià)晶體中一定含有共價(jià)鍵,故C正確;在SiO2晶體中,每個(gè)環(huán)上有6個(gè)Si原子,每2個(gè)Si原子之間含有1個(gè)O原子,所以由Si原子、O原子構(gòu)成的最小單元環(huán)中共有12個(gè)原子,故D正確。9.AC原子序數(shù)為1~20的元素形成的離子化合物,一個(gè)陽離子和一個(gè)陰離子的核外電子數(shù)之和為20,如NaOH、NH4F、Na2O、KH等,這些離子化合物中,陰、陽離子個(gè)數(shù)不一定相等,A正確;OH、NH4+中有共價(jià)鍵,B錯(cuò)誤;由以上分析可知,所含元素可能在同一主族,如KH中兩種元素均在第ⅠA族,C正確;晶體中陽離子半徑不一定大于陰離子半徑,如Na+的半徑比O2的半徑小10.BC石墨晶體中,層與層之間的作用力為范德華力,層內(nèi)存在共價(jià)鍵,每個(gè)C原子形成3個(gè)σ鍵,且每個(gè)C原子為3個(gè)環(huán)共有。石墨晶體中,層與層之間的作用力為分子間作用力,從石墨中剝離石墨烯需要破壞分子間作用力,A錯(cuò)誤。石墨中的碳原子采取sp2雜化,每個(gè)sp2雜化軌道含13s軌道的成分與23p軌道的成分,B正確。石墨屬于混合型晶體,層與層之間存在范德華力;層內(nèi)碳原子間存在共價(jià)鍵;石墨能導(dǎo)電,具有類似金屬晶體的性質(zhì),C正確。每個(gè)C原子為3個(gè)環(huán)共有,則石墨烯中平均每個(gè)六元碳環(huán)中含有碳原子數(shù)為6×111.CD由晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞中位于頂點(diǎn)和面心的C60個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,位于棱上、體心和體內(nèi)的鉀原子的個(gè)數(shù)為12×14+1+8=12,則該材料的化學(xué)式為K3C60,故A錯(cuò)誤;由晶胞結(jié)構(gòu)可知,位于頂點(diǎn)的C60與位于面心的C60距離最近,則一個(gè)晶胞中有3個(gè)位于面心的C60與頂點(diǎn)C60等距且最近,頂點(diǎn)C60可以形成8個(gè)晶胞,每個(gè)面心C60為2個(gè)晶胞共有,所以C60周圍等距且最近的C60的個(gè)數(shù)為3×82=12,故B錯(cuò)誤;棱上K原子處在頂點(diǎn)和面心的C60構(gòu)成的八面體空隙中,故C正確;由晶胞結(jié)構(gòu)可知,C60與C60的最短距離是面對(duì)角線的12,則C60與C60的最短距離是12.答案(1)D4共價(jià)(2)E2(3)A12(4)C離子8(5)B分子12解析根據(jù)不同物質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分析各圖形所代表的物質(zhì)。NaCl晶胞是立方單元,每個(gè)Na+與6個(gè)Cl緊鄰,每個(gè)Cl又與6個(gè)Na+緊鄰,每個(gè)Na+周圍與其最近且等距離的Na+有12個(gè)。CsCl晶體由Cs+、Cl構(gòu)成體心立方結(jié)構(gòu)。干冰也是立方體結(jié)構(gòu),在立方體每個(gè)頂點(diǎn)和面心都有1個(gè)CO2分子,所以每個(gè)CO2分子在三維空間里與其緊鄰的CO2分子有12個(gè)。金剛石中每個(gè)碳原子緊鄰4個(gè)其他碳原子。石墨的片層結(jié)構(gòu)中每個(gè)碳原子緊鄰3個(gè)碳原子,即每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)是6×13=213.答案(1)(12,12解析(1)C處原子位于體心處,則C處原子的坐標(biāo)參數(shù)為(12,12,12)。(2)鉀晶體的晶胞參數(shù)為apm,則體對(duì)角線是3apm,所以鉀原子的半徑為34apm。晶胞中含有鉀原子的個(gè)數(shù)為8×1814.答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)(2)LaNi53(3)①sp3雜化V形②BaTiO3③3解析(1)Ni是28號(hào)元素,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)根據(jù)某合金儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,該晶胞中含有La:8×18=1、Ni:8×12+1=5,所以合金的化學(xué)式為LaNi5;1mol該合金吸附氫氣的