高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第三节 金属晶体与离子晶体精品第1课时测试题

第三章　分层作业14　金属晶体与离子晶体

A级  必备知识基础练

1.下列说法不正确的是(　　)

A.离子晶体可能全部由非金属元素组成

B.离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键

C.金属元素与非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体

D.熔化后能导电的晶体一定是离子晶体

2.在金属晶体中,自由电子与金属原子碰撞时有能量传递,可以用此来解释金属的(　　)

A.延展性 B.导电性

C.导热性 D.还原性

3.只有阳离子而没有阴离子的晶体是(　　)

A.金属晶体 B.共价晶体

C.分子晶体 D.无法判断

4.如图是金属晶体内部结构的简单示意图,仔细观察该结构,以下有关金属能导电的理由正确的是(　　)

A.金属能导电是因为含有金属阳离子

B.金属能导电是因为含有的自由电子在外加电场作用下发生定向移动

C.金属能导电是因为含有电子且无规则运动

D.金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用

5.下列有关性质可能为金属晶体性质的是(　　)

A.由分子间作用力结合而成、熔点低

B.固体或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右

C.形成共价键三维骨架结构,熔点高

D.固体不导电,但溶于水或熔融后能导电

6.下列晶体中熔点最低的是(　　)

A.干冰 B.NaOH

C.金刚石 D.铝

7.(1)金属键的强度差别　　　　　　　　　　,物质的　　　　　　　　和　　　　　　　　是由金属键的强弱决定的。例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而　　　　　　是熔点最高、硬度很大的金属,这是由于　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)在核电荷数为1~18的元素中,其单质属于金属晶体的有　　　　　　　　　　　　(填元素符号,下同)。这些金属晶体中,密度最小的是　　　　　　　　　,地壳中含量最多的是　　　　　　　　　　　,熔点最低的是　　　　　　　　　,单质的还原性最强的是　　　　　　　　　　。 

8.如图是离子晶体的三种结构模型,根据图示回答下列问题:

(1)属于NaCl晶体的是　　　　　　　　,属于CsCl晶体的是　　　　　　　　。在这三种晶体中,与阳离子最近且等距离的阴离子围成的空间结构分别为　 　　　　　。

(2)在NaCl、CsCl晶体中,每个Cl-的周围和它等距离且最近的Cl-分别有　　　　个、

　　　　　　　　　个。 

B级  关键能力提升练

9.[2023河北唐山开滦第一中学高二期末]我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时发生的反应为2KNO3+S+3C══K2S+N2↑+3CO2↑。生成物K2S的晶体结构如图(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列有关说法正确的是(　　)

A.反应产物中只有一种非极性分子

B.1 mol CO2和1 mol N2含有的π键数目之比为1∶2

C.K2S晶体中阴、阳离子的配位数分别为4和8

D.若K2S晶体的晶胞棱长为a nm,则该晶体的密度为 g·cm-3

10.由原子序数为1~20的元素组成的离子化合物中,一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20,下列说法正确的是(　　)

A.晶体中阳离子和阴离子个数一定相等

B.晶体中一定只有离子键而没有共价键

C.所含元素可能在同一主族

D.晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径

11.以CCl4和金属钠为原料,在700℃时可制造出纳米级金刚石粉末和另一种化合物。下列相关说法错误的是(　　)

A.金刚石中C原子与C—C个数比为1∶2

B.另一种化合物的化学式为NaCl,晶体中Na+的配位数为8

C.该反应涉及的四种物质分别属于四种不同的晶体类型

D.CCl4的熔点低于金属钠的熔点

12.观察表中数据,下列说法错误的是(　　)

A.离子晶体的熔点一定高于分子晶体

B.CaO的熔点介于1 918~2 852 ℃之间

C.向离子晶体中引入有机基团可显著降低其熔点

D.离子晶体的熔点与离子所带电荷数、离子半径、是否含有机基团等因素都有关

13.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱。由此判断下列说法正确的是(　　)

A.金属镁的熔点高于金属铝

B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的

C.金属镁的硬度大于金属钙

D.金属铝的硬度小于金属钠

14.下列数据是对应物质的熔点,有关判断错误的是(　　)

A.含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体

B.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

C.活泼金属元素与活泼非金属元素不一定能形成离子化合物

D.金属晶体的熔点一定比分子晶体的高

C级  学科素养拔高练

15.镁、铜等金属的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,其主要作用除降低熔点之外还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

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

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

16.钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。一些晶体材料的结构示意图如图Ⅰ、Ⅱ所示。

请回答下列问题:

(1)写出基态镍原子的核外电子排布式:　　　　　　　　　　　。 

(2)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图Ⅰ所示,该合金的化学式为　　　　　　,1 mol镧形成的该合金能储存　　　　 mol氢气。 

(3)PTC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体的晶胞结构如图Ⅱ所示,该晶体经X射线分析鉴定,重复单元为立方体,棱长为 a cm。顶角位置被Ti4+所占据,体心位置被Ba2+所占据,所有棱心位置被O2-所占据。

①该晶体中的O元素与H元素形成的简单化合物的中心原子的杂化类型为　　　　　　,其分子的空间结构为　　　　。 

②写出该晶体的化学式:　　　　。 

③若该晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则a=　　　　。 

答案：

1.D　解析 离子晶体中不一定含有金属离子,如氯化铵晶体,A项正确;离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键,如铵盐、NaOH、Na2O2等离子晶体中还存在共价键,B项正确;金属元素与非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3为分子晶体,C项正确;熔融状态下能导电的晶体可能是金属晶体或离子晶体,D项错误。

2.C　解析 金属具有延展性主要是因为金属在受到外力作用时,原子之间可以发生相对滑动,各层之间仍保持金属键的作用,A项错误;金属具有导电性主要是因为金属晶体内部存在自由移动的电子,在外加电场的作用下,自由电子在金属内部发生定向移动,B项错误;金属具有导热性主要是因为在金属晶体内部,自由电子与金属原子碰撞时有能量传递,C项正确;金属的还原性是金属的化学性质,与碰撞时能量传递无关,D项错误。

3.A　解析 分子晶体和共价晶体中不存在离子,所以B、C两项不符合题意;金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,没有阴离子,因此A项符合题意。

4.B　解析 金属中含有金属阳离子和自由电子,在外加电场的作用下,自由电子定向移动,从而能够导电。

5.B　解析 由分子间作用力结合而成、熔点低是分子晶体的性质,A不符合题意;固体或熔融后易导电是金属晶体的特性,B符合题意,D不符合题意;形成共价键三维骨架结构,熔点高为共价晶体的性质,C不符合题意。

6.A　解析 干冰为分子晶体,NaOH为离子晶体,金刚石为共价晶体,铝为金属晶体,一般来讲分子晶体的熔点要低于其他晶体,且根据常温下,CO2为气体,其余三种物质均为固体,可知干冰的熔点最低。

7.答案  (1)很大　熔点　硬度　钨　形成的金属键强弱不同

(2)Li、Be、Na、Mg、Al　Li　Al　Na　Na

8.答案  (1)乙　甲　立方体、正八面体、正四面体

(2)12　6

9.D　解析 反应产物CO2、N2的结构式分别为OCO、N≡N,正、负电中心重合,均为非极性分子,双键、三键中有1个σ键,其余为π键,则1 mol CO2和1 mol N2含有的π键数目之比为1∶1,A、B错误;K2S晶体中阴离子和阳离子的配位数分别为8和4,C错误;若K2S晶体的晶胞棱长为a nm,根据均摊法,晶胞中含有K+、S2-的数目分别为8、8×+6×=4,则该晶体的密度为 g·cm-3,D正确。

10.C　解析 原子序数为1~20的元素形成的离子化合物,一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20,如NaOH、NH4F、Na2O、KH等,这些离子化合物中,阴、阳离子个数不一定相等,A错误;OH-、N中有共价键,B错误;由以上分析可知,所含元素可能在同一主族,如KH中两种元素均在第ⅠA族,C正确;晶体中阳离子半径不一定大于阴离子半径,如Na+的半径比O2-的半径小,D错误。

11.B　解析 每个碳原子形成四个C—C,每个碳碳键由两个碳原子共用,所以金刚石晶体中碳原子个数与碳碳键个数之比为1∶2,故A正确;推出另一种化合物是NaCl,根据氯化钠的晶胞结构知Na+和Cl-的配位数均为6,故B错误;CCl4和Na反应生成NaCl和金刚石,CCl4属于分子晶体,Na属于金属晶体,NaCl属于离子晶体,金刚石属于共价晶体,故C正确;CCl4是分子晶体,常温下是液态,金属钠是金属晶体,常温下是固态,故D正确。

12.A　解析 离子晶体的熔点有高有低,不一定都比分子晶体高,故A错误;Mg、Ca、Ba属于同一主族,氧化物的组成结构相似,离子晶体熔点与离子所带电荷数成正比、与离子半径成反比,离子半径:Mg2+<Ca2+<Ba2+,因此CaO的熔点应介于MgO和BaO之间,故B正确;根据题表中数据分析,C2H5NH3NO3的熔点低于NH4NO3,说明在NH4NO3中引入有机基团(—C2H5),熔点降低,故C正确;离子晶体的熔点与离子所带电荷数成正比、与离子半径成反比,引入有机基团也会对离子晶体的熔点产生影响,故D正确。

13.C　解析 镁离子带2个正电荷,而铝离子带3个正电荷,且铝离子半径小于镁离子,所以镁的金属键比铝弱,金属镁的熔点低于金属铝,故A错误;碱金属都属于金属晶体,从Li到Cs金属阳离子半径逐渐增大,对外层电子束缚能力逐渐减弱,金属键逐渐减弱,所以熔点逐渐降低,故B错误;因为镁离子的半径比钙离子小,所以镁的金属键比钙强,则金属镁的硬度大于金属钙,故C正确;因为铝离子带3个正电荷,而钠离子带1个正电荷,且铝离子半径小于钠离子,所以铝的金属键比钠强,则金属铝的硬度大于金属钠,故D错误。

14.D　解析 金属单质含有金属阳离子是金属晶体,所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体,故A正确;C和Si同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和共价晶体,故B正确;活泼金属元素Al与活泼非金属元素Cl形成的AlCl3属于共价化合物,故C正确;Na的熔点比AlCl3低,所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高,故D错误。

15.答案  (1)增大熔融盐中的离子浓度,从而增强熔融盐的导电能力　

(2)⑧应改为表示O2-的黑色球　

(3)基态原子中的电子获得能量后,向高能级跃迁,跃迁到高能级的电子处于一种不稳定的状态,会回到较低能级,并向外界释放能量(光能)

解析 (2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞结构相似,所以在晶体中每个Mg2+周围应该有6个最邻近的O2-,每个O2-周围应该有6个最邻近的Mg2+,根据此规律可得⑧应该改为表示O2-的黑色球;(3)烟花燃放时五颜六色的光本质为电子的跃迁。

16.答案  (1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)

(2)LaNi5　3

(3)①sp3杂化　V形　②BaTiO3　③

解析 (1)Ni是28号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。

(2)根据该合金储氢后的晶胞结构示意图可知,该晶胞中含有La的数目为8×=1,含有Ni的数目为8×+1=5,所以合金的化学式为LaNi5;1 mol该合金吸附氢气的物质的量是8 mol×+2 mol×=3 mol。

(3)①该晶体中的O元素与H元素形成的简单化合物是H2O,中心原子O原子的杂化类型为sp3杂化,其分子空间结构为V形;②根据晶胞结构示意图可知,一个晶胞中Ba2+的数目为1,Ti4+的数目为8×=1,O2-的数目为12×=3,所以该晶体的化学式是BaTiO3;③由于该晶胞为立方体,边长为a cm,1 mol 晶胞中含有1 mol BaTiO3,若该晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则根据晶体的密度ρ g·cm-3= g·cm-3,可得a=。