高中化学第三节 金属晶体与离子晶体精品第1课时同步练习题

第1课时　金属晶体与离子晶体

课后·训练提升

基础巩固

1.下列关于晶体的说法正确的是(　　)。

A.晶体中只要有阳离子,就一定有阴离子

B.晶体中只要有阴离子,就一定有阳离子

C.有金属光泽的晶体一定是金属晶体　

D.根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体

答案:B

解析:金属晶体中,有金属阳离子而没有阴离子,A项错误。晶体中只要有阴离子,就一定有阳离子,B项正确。有金属光泽的晶体不一定是金属晶体,如晶体碘、晶体硅,C项错误。能导电的晶体不一定是金属晶体,如石墨,D项错误。

2.根据下列晶体的相关性质,判断可能属于金属晶体的是 (　　)。

答案:B

解析:由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体,A项不符合题意。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,B项符合题意。相邻原子之间通过共价键结合形成的三维骨架结构的晶体属于共价晶体,C项不符合题意。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,D项不符合题意。

3.根据下列实验事实,能确定某晶体一定是离子晶体的是 (　　)。

A.晶体熔点达2 500 ℃

B.晶体不导电,溶于水导电

C.晶体不导电,熔融态能导电

D.温度越高,溶解度越大

答案:C

解析:熔点为2 500 ℃的可以是金属晶体、共价晶体或离子晶体;晶体不导电,水溶液导电可以是离子晶体或分子晶体;温度升高,多数固体的溶解度增大。

4.依据“电子气”的金属键模型,下列对于金属导电性随温度变化的解释,正确的是(　　)。

A.温度升高,自由电子的动能变大,以致金属导电性增强

B.温度升高,自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞,以致金属导电性减弱

C.温度升高,自由电子互相碰撞的次数增加,以致金属导电性减弱

D.温度升高,自由电子间的吸引力变小,以致导电性增强

答案:B

解析:温度升高时,自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞,故温度越高,导电性越弱。

5.如图所示是从NaCl或CsCl的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(　　)。(球的大小不反映离子半径的实际大小)

A.图(1)和(3) B.图(2)和(3)

C.图(1)和(4) D.只有图(4)

答案:C

解析:本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl的晶体结构。NaCl晶体中,每个Na+周围最邻近的Cl-有6个,构成正八面体;同理,每个Cl-周围最邻近的6个Na+也构成正八面体,由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图,C项正确。

6.为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中合理、可靠的是(　　)。

A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物

B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物

C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物

D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物

答案:B

解析:离子化合物与物质状态、颜色无关;离子化合物一般熔、沸点较高,熔融态可导电;分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电,如HCl等;HCl溶于水电离产生Cl-,也能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D项都不可靠。

7.泽维尔研究发现,当激光脉冲照射NaI时,Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm,呈现离子键;当两核靠近约相距0.28 nm时,呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　)。

A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物

B.离子晶体可能含有共价键

C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键

D.共价键和离子键没有明显的界线

答案:D

解析:由题中信息可知,离子的核间距较大时,呈离子键,而核间距较小时,呈共价键,当核间距改变时,键的性质会发生改变,这说明离子键和共价键并没有明显的界线。

8.已知物质的熔点数据如下表,请回答问题。

(1)下列各组物质中,熔化时所克服的粒子间作用力类型分别与氟化铝和溴化铝相同的是　　　　(填字母)。 

A.NaCl和CCl4 　B.Na2O和SiO2

C.金刚石和金属铝 　D.碘和干冰

(2)MgCl2的熔点远高于AlCl3熔点的原因是  　                    。 

(3)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁,也不用电解AlCl3的方法生产铝?

(4)MgO的熔点比BaO的熔点　　　(填“高”或“低”)。 

(5)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型,实验方法是  　     。 

答案:(1)A

(2)MgCl2是离子晶体,AlCl3是分子晶体,离子键的强度远大于分子间作用力

(3)氧化镁晶体的熔点比氯化镁晶体的熔点高,电解时消耗电能大。AlCl3不属于离子晶体,熔融时不能导电,因而不能用电解AlCl3的方法生产铝。

(4)高

(5)将两晶体加热到熔化状态,MgCl2能导电,AlCl3不能导电,证明AlCl3为分子晶体,MgCl2为离子晶体

解析:(1)由表中数据可知AlF3是离子化合物,熔化时需克服离子键,而AlBr3是分子晶体,熔化时需克服分子间作用力,故A项符合题目要求。

(2)MgCl2是离子晶体,离子间通过离子键结合,AlCl3为共价化合物分子,分子间通过范德华力结合,离子键作用力远大于范德华力,所以MgCl2的熔点远高于AlCl3的熔点。

(3)因为MgO的熔点远高于MgCl2,故电解熔融MgO将需要更高的温度,消耗更多的能量,因而不用电解MgO的方法生产镁。AlCl3不属于离子晶体,熔融时不能导电,因而不能用电解AlCl3的方法生产铝。

(4)MgO和BaO都是离子化合物,Mg2+的半径比Ba2+的半径小,所以MgO的熔点比BaO的熔点高。

(5)将两种晶体加热到熔化状态,MgCl2能导电,而AlCl3不能导电,即可证明MgCl2为离子晶体,AlCl3为分子晶体。

能力提升

1.下列关于晶体的说法中错误的是(　　)。

A.金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低

B.离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键

C.CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4+和12个O2-紧邻

CaTiO3的晶胞结构模型

D.氯化钠熔化时离子键被破坏

答案:B

解析:离子晶体内可能有共价键,B项错误。

2.(2020河南洛阳一模)据报道,科学家将氢气冷却到极低温度后,在极高压下,用金刚石对氢气进行压缩,成功获得了一小块金属氢,但由于操作失误,这块金属氢最后消失了,因此无法进行进一步的性质测定,则下列关于金属氢性质的推测肯定错误的是(　　)。

A.金属氢为高能储能材料,可用于制造新式武器

B.在固体金属氢的结构中H2分子紧密而有序地排列

C.金属氢的密度比液态氢更大,可广泛运用于航天事业中

D.金属氢具有导电性,甚至可能是超导体

答案:B

解析:氢气分子中含有共价键,金属氢中含有金属键,则氢气变成金属氢的过程中,共价键转变为金属键,结构发生变化, B项错误。

3.有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],通过X射线衍射实验研究发现,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图所示。下列说法正确的是(　　)。

A.该晶体的化学式为MFe3(CN)6

B.该晶体属于离子晶体,M呈+1价

C.该晶体属于离子晶体,M呈+2价

D.晶体中与每个Fe3+距离最近的CN-为3个

答案:B

解析:由题图可推出,晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2+个数为4×,含Fe3+个数也为,CN-的个数为12×=3,因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,A项错误。由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体,M的化合价为+1价,B项正确,C项错误。由题图可看出与每个Fe3+距离最近的CN-为6个,D项错误。

4.如图,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。

(1)请将其中代表Cl-的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶体结构示意图。

(2)晶体中,在每个Na+的周围与它距离最近的Na+共有　　　　个。 

(3)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　　　,即　　　　　(填计算式);Na+的个数等于　　　,即　　　　　　(填计算式)。 

答案:(1)(答案不唯一,合理即可)

(2)12

(3)4　12×+1=4　4　8×+6×=4(答案不唯一,只要与第1问对应即可)

解析: (1)如图所示:

(2)从体心Na+看,离它距离最近的Na+共有12个。

(3)根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。由此可知,如图NaCl晶胞中,含Na+数目为8×+6×=4;含Cl-数目为12×+1=4。

5.镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时,先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。

(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误:　                                           。 

(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟火。燃放时,烟火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因: 　                                                        。 

(4)Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表:

解释表中氟化物熔点差异的原因:   　             。 

答案:(1)增强熔融盐的导电性

(2)8号白色空心球应改为黑色实心球

(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以发光的形式释放能量

(4)离子晶体粒子间的作用力随阳离子半径的减小、电荷的增大而增大,故MgF2的熔点高于NaF的熔点;SiF4是分子晶体,晶体中粒子间的作用力为范德华力,因而熔点较低

解析:(1)这些物质不能实际参与反应,是为了降低熔点及增强熔融盐的导电性。

(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以发光的形式释放能量。

(4)离子晶体中粒子间的作用力随阳离子半径的减小、电荷的增大而增大,故MgF2的熔点高于NaF的熔点;SiF4是分子晶体,晶体中粒子间的作用力为范德华力,因而熔点较低。