第三章晶體結構與性質第三節金屬晶體與離子晶體（限時：30分鐘）一、選擇題1．下列晶體按面心立方進行緊密堆積的是A．干冰、NaCl、金屬銅 B．ZnS、金屬鎂、氮化硼C．水晶、金剛石、晶體硅 D．ZnS、NaCl、金屬鎂【答案】A【詳解】A．干冰、NaCl、Cu、ZnS均為A1型(面心立方)緊密堆積，A正確；B．Mg為A3型(六方)緊密堆積，氮化硼為共價晶體，不遵循緊密堆積原則，B錯誤；C．水晶、金剛石、晶體硅為共價晶體，不遵循緊密堆積原則，C錯誤；D．Mg為A3型(六方)緊密堆積，D錯誤；故選：A。2．下列敘述不正確的是A．活潑金屬與活潑非金屬化合時，能形成離子鍵B．離子化合物中只含離子鍵C．離子所帶電荷的符號和數目與原子成鍵時得失電子有關D．陽離子半徑比相應的原子半徑小，而陰離子半徑比相應的原子半徑大【答案】B【詳解】A．活潑金屬與活潑非金屬化合時，能形成離子鍵，如NaCl，A正確；B．離子化合物中一定含離子鍵，可能含共價鍵，如NaOH，B錯誤；C．離子所帶電荷的符號和數目與原子成鍵時得失電子有關，C正確；D．陽離子半徑比相應的原子半徑小，而陰離子半徑比相應的原子半徑大，D正確；故選：B。3．下列有關晶格能的敘述正確的是A．晶格能是氣態離子形成1mol離子晶體吸收的能量B．晶格能通常取正值，但是有時也取負值C．晶格能越大，形成的離子晶體越穩定D．晶格能越大，物質的硬度反而越小【答案】C【詳解】A．晶格能是氣態離子形成1mol離子晶體釋放的能量，A敘述錯誤；B．晶格能通常取正值，而不取負值，B敘述錯誤；C．晶格能越大，離子鍵越強，形成的離子晶體越穩定，C敘述正確；D．晶格能越大，離子鍵越強，物質的硬度越大，D敘述錯誤；答案為C。4．下列關于金屬晶體的敘述正確的是A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B．固態和熔融時易導電，熔點在1000℃左右的晶體可能是金屬晶體C．Al、Na、Mg的熔點逐漸升高D．溫度越高，金屬的導電性越好【答案】B【詳解】A．用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋，A錯誤；B．金屬晶體在固態和熔融時能導電，其熔點差異很大，故題設條件下的晶體可能是金屬晶體，B正確；C．一般來說，金屬中單位體積內自由電子的數目越多，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強，故金屬鍵的強弱順序為Al>Mg>Na，其熔點的高低順序為Al>Mg>Na，C錯誤；D．金屬的導電性隨溫度的升高而降低，溫度越高，其導電性越差，D錯誤；故選：B。5．下列關于晶體的說法正確的組合是①所有分子晶體中都存在共價鍵②在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子③金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低④離子晶體中只有離子鍵⑤SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵相結合⑥晶體中分子間作用力越大，分子越穩定⑦氯化鈉熔化時離子鍵被破壞⑧含有共價鍵的晶體熔沸點都比較高，因為熔化時需要破壞共價鍵A．①②⑤ B．③⑤⑦ C．⑤⑥⑧ D．④⑦⑧【答案】B【詳解】①稀有氣體形成的分子晶體中不存在共價鍵，①不正確；②金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，②不正確；③金剛石、SiC形成共價晶體，NaF、NaCl形成離子晶體，H2O、H2S形成分子晶體，金剛石的熔點比SiC高，NaF的熔點比NaCl高，H2O分子間能形成氫鍵，熔點比H2S高，所以晶體的熔點依次降低，③正確；④離子晶體中一定有離子鍵，可能有共價鍵，④不正確；⑤Si的最外層電子數為4，能形成4個共價鍵，所以SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵相結合，⑤正確；⑥晶體中分子間作用力越大，熔沸點越高，但不影響分子的穩定性，⑥不正確；⑦氯化鈉熔化時，離子鍵被破壞，轉化為自由移動的Na+、Cl-，⑦正確；⑧離子晶體熔化時不需要破壞共價鍵，所以含有共價鍵的晶體熔沸點不一定高，⑧不正確；通過以上分析，可確定③⑤⑦正確，故選B。6．下列關于晶體的說法正確的組合是①在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子②CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)每個Ti4＋和12個O2-相緊鄰③金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低④分子晶體中分子間作用力越大，分子越穩定⑤SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合⑥離子晶體熔化時晶格能越大，熔點越高⑦晶體狀態能導電的一定是金屬晶體A．①②③④ B．①②⑥⑦ C．②③④⑤ D．①②③⑥【答案】D【詳解】①晶體呈不帶電，在晶體中只要有陰離子、就一定有陽離子,對應的晶體為離子晶體，說法正確；②CaTiO3晶體中，過每個Ti4＋且相互垂直的3個平面內各有4個O2-相緊鄰,則每個Ti4＋和12個O2-相緊鄰,說法正確；③金剛石、SiC屬于共價晶體、NaF、NaCl屬于離子晶體、H2O、H2S晶體屬于分子晶體，共價晶體受熱熔化后，共價鍵被克服、共價晶體熔點高；離子晶體受熱熔化后，離子鍵被克服、離子晶體熔點較高；受熱熔化后化學鍵不發生變化的只有分子晶體、克服的是氫鍵或分子間作用力、分子晶體熔點低。碳碳鍵比碳硅鍵牢固，故金剛石的熔點比碳化硅的高，NaF的離子鍵比NaCl強，NaF熔點比NaCl高、水分子間的氫鍵比硫化氫分子間的作用力強些，故冰的熔點高些，則金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低,說法正確；④分子晶體中分子間作用力越大，熔沸點越高，分子內共價鍵越牢固則分子越穩定，說法錯誤；⑤硅原子最外層有4個電子，SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵相結合，說法錯誤；⑥離子晶體內金屬鍵越強、熔化時晶格能越大，熔點越高,說法正確；⑦晶體狀態能導電的除了金屬晶體，還有石墨，說法錯誤；則說法正確的是①②③⑥；則答案選D。7．在金屬晶體中，金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高。由此判斷下列各組金屬熔、沸點高低順序，其中正確的是A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【答案】C【分析】電荷數：Al3+>Mg2+＝Ca2+>Li+＝Na+；而金屬陽離子半徑：r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+)，原子半徑越小，金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高。【詳解】A．通過分析可知，選項中熔、沸點：Al>Mg，A錯誤；B．通過分析可知，選項中熔、沸點：Li>Na，B錯誤；C．通過分析可知，C正確；D．通過分析可知，選項中熔、沸點：Al>Mg>Ba，D錯誤；答案選C。8．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方堆積，下圖分別代表著三種晶體的晶體結構，其晶胞內金屬原子個數比為A．1∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．9∶14∶9【答案】A【詳解】根據均攤法可推知，第一個為六方最密堆積的晶胞，此晶胞中有兩個金屬原子；第二個為面心立方最密堆積的晶胞，此晶胞中有4個金屬原子；第三個為體心立方堆積的晶胞，此晶胞中有2個金屬原子；所以原子個數比為2∶4∶2，化簡為1∶2∶1，所以選A。9．下列關于氯化銫晶體的敘述不正確的是A．l氯化銫中有個分子B．氯化銫晶體中，每個周圍與它最近且等距離的有6個C．氯化銫晶體的硬度較大是由于和存在著較強的離子鍵D．每個晶胞中平均含有1個和1個【答案】A【詳解】A．氯化銫屬于離子晶體，不含分子，A錯誤；B．每個周圍與它最近且等距離的有前、后、左、右、上、下共6個，B正確；C．由于和存在著較強的離子鍵，所以氯化銫晶體的硬度較大，C正確；D．化學式表示氯化銫晶體中和的個數比為1:1，D正確。故選：A。10．在冰晶石()晶胞中，占據的位置相當于晶胞中占據的位置，則冰晶石晶胞中含個數為A．12 B．8 C．4 D．3【答案】A【詳解】晶胞中所含個數為，由題意知，冰晶石晶胞中的個數也應為4，化學式中和的個數比為3：1，所以冰晶石晶胞中含個數為。故選：A。11．下表給出兩種化合物的熔點和沸點。物質熔點/℃190-22.9沸點/℃17876.8關于表中兩種化合物的說法正確的是①在加熱時可升華②屬于分子晶體③是典型的離子晶體A．僅① B．僅③ C．僅①② D．①②③【答案】C【詳解】和為分子晶體；的沸點低于熔點，所以可升華；

故選C。12．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點的高低和硬度的大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是A．金屬鎂的熔點大于金屬鋁 B．堿金屬的熔點從到是逐漸增大的C．金屬鋁的硬度大于金屬鈉 D．金屬鈣的硬度小于金屬鋇【答案】C【詳解】A．鎂離子的半徑比鋁離子大且所帶電荷數少，所以金屬鎂的金屬鍵比金屬鋁弱，熔點和硬度都小，A錯誤；B．從到，離子的半徑是逐漸増大的，所帶電荷數相同，金屬鍵逐漸減弱，熔點和硬度都逐漸減小，B錯誤；C．因離子的半徑小而所帶電荷數多，故金屬鋁的金屬鍵比金屬鈉強，所以金屬鋁的熔點和硬度比金屬鈉都大，C正確；D．鈣離子的半徑比鋇離子小而所帶電荷數相同，則金屬鈣的金屬鍵比金屬鋇強，所以金屬鈣的熔點和硬度比金屬鋇都大，D錯誤；故選C。13．下列有關說法不正確的是A．水合銅離子的模型如圖1所示，1個水合銅離子中有4個配位鍵B．CaF2晶體的晶胞如圖2所示，每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2+C．H原子的電子云圖如圖3所示，H原子核外的大多數電子在原子核附近運動D．金屬Cu中Cu原子堆積模型如圖4所示，該金屬晶體為最密堆積，每個Cu原子的配位數均為8【答案】CD【詳解】A．由圖可以看出，1個銅離子與4個水分子結合成[Cu(H2O)4]2+，Cu2+與H2O分子之間通過配位鍵相結合，則1個水合銅離子中有4個配位鍵，A正確；B．CaF2晶體的晶胞中，每個CaF2晶胞平均占有Ca2+的數目為=4，B正確；C．H原子核外只有1個電子，所以電子云圖中，黑點不表示電子，只表示電子出現的機會多少，H原子核外電子大多在原子核附近運動，C不正確；D．金屬Cu原子形成的金屬晶體為最密堆積，每個Cu原子周圍同一層有6個Cu原子，上、下層各有3個Cu原子，所以其配位數均為12，D不正確；故選CD。14．已知某離子晶體的晶胞結構如圖所示，其摩爾質量為Mg/mol，阿伏加德羅常數的值為NA，晶體的密度為dg/cm3。則下列說法正確的是A．晶胞中陰、陽離子的個數都為4B．該晶體中兩個距離最近的同種離子的核間距為cmC．陰、陽離子的配位數都是4D．該晶胞可能是NaCl晶體的晶胞【答案】AD【詳解】A．晶胞中白色球、黑色球的個數分別為，，則晶胞中陰、陽離子的個數都為4，A正確；B．因為晶胞中陰、陽離子的個數都為4，則晶胞的體積為cm3，晶胞的邊長為，因為兩個距離最近的同種離子的核間距為晶胞面對角線長度的一半，所以晶體中兩個距離最近的同種離子的核間距為，B錯誤；C．由晶胞的結構可知，陰、陽離子的配位數都是6，C錯誤；D．由晶胞結構可知，該晶胞可能為NaCl晶體的晶胞，D正確；故選AD。二、非選擇題15．(1)鈉的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于該晶胞的Na原子數目是_______。氯化銫晶體的晶胞如圖1，則的配位數是_______。(2)鈦的一種氟化物晶胞結構如圖2所示，其化學式為_______。(3)元素X的某價態離子與形成的晶體結構如圖3所示。該晶體中陽離子與陰離子個數比為_______，中_______，晶體中每個被_______個等距離的包圍。【答案】2816【詳解】(1)鈉的晶胞屬于體心立方，則鈉處于晶胞的頂點和體心，則屬于該晶胞的Na原子數目是。由氯化銫晶體的晶胞示意圖知，Cs處于立方體的體心時，氯離子處于頂點，則的配位數是8。(2)由鈦晶胞結構知，Ti處于頂點和面心，數目為，F處于晶胞的體心，數目為8，則其化學式為。(3)Xn+處于棱邊的中點，數目為，N3-處于頂點，數目為，則該晶體中陽離子與陰離子個數比為3:1，按化合價代數和為0知，中1，由結構示意圖知：晶體中每個被6個等距離的包圍。16．上世紀60年代，第一個稀有氣體化合物Xe[PtF6]被合成出來后，打破了“絕對惰性”的觀念。在隨后的幾年內，科學家又相繼合成了氙的氟化物、氧化物等。(1)Pt與Ni在周期表中位于同一族，寫出基態Ni原子的核外電子排布式_______。(2)金屬Pt內部原子的堆積方式與銅及干冰中的CO2相同，如圖(正方體)是Pt晶胞的示意圖，試說出Pt原子在晶胞中的位置_______。(3)稀有氣體(氡除外)中，只有較重的氙能合成出多種化合物，其原因可能是_______。A．氙的含量比較豐富B．氙的相對原子質量大C．氙原子半徑大，電離能小D．氙原子半徑小，電負性大(4)已知XeO3分子中氙原子上有1對孤電子對，則XeO3為_______(填“極性”或“非極性”)分子。【答案】1s22s22p63s23p63d84s2正方體的八個頂點和六個面心C極性【詳解】(1)Ni的原子序數為28，根據能量最低原理和洪特規則可寫出基態Ni原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2；(2)銅的堆積模型為最緊密堆積，配位數為12，銅原子位于頂點和面心，與二氧化碳分子晶胞結構相似，Pt原子在晶胞中的位置為正方體的八個頂點和六個面心；(3)氙能合成出多種化合物，即發生氧化還原反應，則與F、O形成的化合物中，氙顯正化合價，答案為C；(4)XeO3分子中含有3個δ鍵和一個孤電子對，為三角錐形分子，結構不對稱，為極性分子。17．已知A、B、C、D、E、F為元素周期表中原子序數依次增大的前20號元素，A與B，C、D與E分別位于同一周期。A原子L層上有2對成對電子，B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C3DB6型離子晶體X，CE、FA為電子數相同的離子晶體。(1)A元素的基態原子價電子排布式：_______。(2)X的化學名稱為_______。(3)試解釋工業冶煉D不以DE3而是以D2A3為原料的原因：______________。(4)CE、FA的晶格能分別為786kJ·mol-1、3401kJ·mol-1，試分析導致兩者晶格能差異的主要原因是_______。(5)F與B可形成離子化合物，其晶胞結構如下圖所示。F與B形成的離子化合物的化學式為_______；該離子化合物晶體的密度為ag·cm-3，則晶胞的體積是_______(只要求列出算式)。【答案】2s22p4六氟合鋁酸鈉Al2O3為離子晶體(或者離子化合物)，而AlCl3為分子晶體(或者共價化合物)CaO晶體中Ca2+、O2-帶的電荷大于NaCl晶體中Na+、Cl-帶的電荷CaF2【分析】已知A、B、C、D、E、F為元素周期表中原子序數依次增大的前20號元素，A原子L層上有2對成對電子，所以A為O元素，其基態原子電子排布式為1s22s22p4；由于B與A同周期且原子序數比A大，則B為F元素；B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C3DB6型離子晶體X，且C、D分別位于同一周期，所以X為Na3AlF6，即C是Na元素、D是Al元素；CE、FA為電子數相同的離子晶體，則E為Cl元素、F為Ca元素。【詳解】(1)根據分析，A為O元素，其基態原子價電子排布式為2s22p4；(2)根據分析，X的化學式為Na3AlF6，名稱為六氟合鋁酸鈉；(3)因為Al2O3為離子晶體，熔融狀態可導電，而AlCl3為分子晶體，熔融狀態不導電，故工業上工業冶煉Al不以AlCl3而是以Al2O3為原料；(4)根據分析，CE、FA分別為NaCl、CaO，其晶格能分別為786kJ·mol-1、3401kJ·mol-1，導致兩者晶格能差異的主要原因是因為Ca2＋和Cl－電子層結構相同，O2－和Na＋電子層結構相同，且Ca2＋、O2－帶的電荷數大于NaCl晶體中Na＋、Cl－，故NaCl晶格能低于CaO晶格能；(5)根據晶胞結構，用均攤法進行計算，每個晶胞中鈣原子的個數＝×8+×6＝4(個)，F原子位于晶胞內部，未被其他晶胞共用，故F原子的個數為8，所以該化合物的化學式為CaF2。假設現有1molCaF2，其中含有NA個鈣離子，則含有個晶胞，再假設一個晶胞的體積為Vcm3，則1molCaF2的體積為×Vcm3，根據質量關系列關系式得×V×a＝78，解得該晶胞的體積V＝。18．A、B、C、D、E是短周期元素，原子序數依次增大，B、C同周期，C的非金屬性在元素周期表中最強，A、D同主族、隔周期，E元素原子最外層的p能級電子數是最外層的s能級電子數的一半。A、B能形成常溫常壓下兩種液態化合物甲和乙，原子個數比分別為2：1和1：1.根據以上信息回答下列問題：(1)甲、乙兩種化合物中含有非極性共價鍵的物質的電子式是________