1、第2节几种简单的晶体结构模型第1课时金属晶体和离子晶体基础过关练 题组一金属晶体的结构和性质1.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列说法中,不正确的是()A.金属晶体中一定含有金属键B.在含有阳离子的化合物的晶体中,一定含有阴离子C.含有金属元素的离子不一定是阳离子D.金属晶体中原子的堆积方式都是最密堆积题组二离子晶体的结构和性质2.(2019福建福州长乐中学高二上期末)下列物质中,属于离子晶体,并且含有共价键的是()A.CaCl2B.MgO C.N2D.NH4Cl3.(2020山东淄博淄川中学高二下月考)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列关于CaF2的表述正确的是()A.CaF2中的
2、化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电B.F-的半径小于Cl-,则CaF2的熔点低于CaCl2C.阴、阳离子数目之比为21的物质,均与CaF2晶体构型相同D.Ca2+与F-间只存在静电吸引题组三晶格能及其应用4.(2020山东滕州一中高二下月考)下列关于晶格能的说法中正确的是()A.晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量B.晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量C.晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量D.晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关5.(2019湖北沙市高二下期中)下列关于晶体的描述不正确的是()A.在NaCl晶体中,每
3、个Na+周围与其距离最近的Na+有12个B.晶胞是晶体中最小的结构重复单元C.离子晶体的晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大D.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子6.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A.熔点:NaFMgF2AlF3B.晶格能:NaFNaClNaBrC.阴离子的配位数:CsClNaClCaF2D.硬度:MgOCaOBaO题组四金属晶体和离子晶体的综合考查7.(2019安徽师范大学附中高三上月考)下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中不正确的是()A.金属钠形成的晶体中,每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个B.金属镁形成
4、的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的镁原子有6个C.在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个D.在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个8.(2018河南郑州高二下期末)离子晶体是常见的晶体类型。请回答以下问题:(1)离子晶体中阴、阳离子半径之比是决定晶体构型的重要因素之一,配位数与离子半径之比存在如下关系:已知在某离子化合物AB中,A+的半径为84 pm,B-的半径为140 pm。分析以上信息,与A+配位的所有B-,在空间构成的立体形状为。(2)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体,其中熔点较高的为(填化学式),原因是。(3)向硫酸铜溶液中加入乙二胺(H2N
5、CH2CH2NH2)溶液后,每个Cu2+可与两个乙二胺分子形成四配位离子,导致溶液由蓝色变为紫色。该四配位离子的结构为。(4)H和Mg能形成一种离子型储氢材料,晶胞结构如图所示:则该晶体中Mg的配位数是,晶体的化学式为。已知该晶体的密度为 gcm-3,则每个晶胞的体积为(用、NA表示,其中NA表示阿伏加德罗常数的值)cm3。能力提升练 题组一金属晶体的结构和性质1.(2019四川达州高二上期末,)下列有关金属的说法正确的是()A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子B.金属镁和铜的原子堆积方式空间利用率很高C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强D.温度升高,金属的导电性将
6、变强2.(2020山东济南外国语学校高二下月考,)亚铁氰化钾K4Fe(CN)6又称黄血盐,是一种重要的化工原料。检验三价铁发生的反应为K4Fe(CN)6+FeCl3 KFeFe(CN)6(滕氏蓝)+3KCl,回答下列问题:(1)写出基态Fe3+的核外电子排布式:。(2)K4Fe(CN)6中的作用力除共价键外,还有和。含有12 mol 键的K4Fe(CN)6的物质的量为mol。(3)黄血盐中C原子的杂化方式为;C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为,电负性由大到小的顺序为。(4)Fe、Na、K的晶胞结构如图所示。钠的熔点比钾高,原因是 。Fe原子半径是r cm,铁的相对原子质量为a,设阿伏加德罗
7、常数的值为NA,则铁单质的密度是 gcm-3。题组二离子晶体的结构和性质3.(2020山东滕州一中高二下月考,)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图,X、Y、Z分别处于立方体的顶点、棱心、体心。则下面关于该化合物的说法正确的是()A.该晶体的化学式可能为ZXY3B.该晶体的熔点一定比金属晶体的熔点高C.每个X周围距离最近的Y有8个D.每个Z周围距离最近的X有16个题组三晶格能及其应用4.(2019福建宁德同心顺联盟高二下期中,)已知X、Y为第3周期的两种元素,其原子的部分电离能(kJmol-1)如下表所示:I1I2I3I4X4964 5626 9129 540Y5771 8
8、172 75411 578(1)Y单质与X的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为。(2)X晶体采用的堆积方式与金属钾相同,X晶体采用下列(填字母)堆积方式。ABC(3)NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:晶体NaClKClCaO晶格能/kJmol-17867153 401四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是。题组四金属晶体和离子晶体的综合考查5.(2020广西南宁高三一模,)铜及其化合物具有广泛的应用。回答下列问题:(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子的基态核外电子排布式为 ,S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的
9、顺序为。(2)Cu(NO3)2溶液中通入足量NH3能生成配合物Cu(NH3)4(NO3)2。其中NH3中心原子的杂化轨道类型为,Cu(NH3)4(NO3)2中存在的化学键除了极性共价键外,还有。(3)CuSO4溶液中加入过量KCN能生成配离子Cu(CN)42-,1 mol CN-中含有的键数目为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。与CN-互为等电子体的离子有(写出一种即可)。(4)CuSO4的熔点为560 ,Cu(NO3)2的熔点为115 ,CuSO4熔点更高的原因可能是 。(5)已知Cu2O晶胞结构如图所示,该晶胞离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,0,0),C为(12,12,12),
10、则D离子的坐标参数为,它代表(填离子符号)。(6)金属铜是面心立方最密堆积方式,则晶体中铜原子的配位数是,每个晶胞中Cu原子的空间利用率是。答案全解全析基础过关练1.D2.D3.A4.C5.D6.A7.B1.D金属晶体是金属原子通过金属键形成的晶体,金属晶体中一定含有金属键,故A正确;含有阳离子的化合物一定是离子化合物,离子化合物中必定含有阴、阳离子,故B正确;含有金属元素的离子不一定是阳离子,如MnO4-或Al(OH)4-等,故C正确;金属晶体中也存在非最密堆积方式,故D不正确。2.D氯化钙为离子晶体,只含有离子键,故A错误;MgO为离子晶体,只含有离子键,故B错误;N2中只含共价键,其晶体
11、类型为分子晶体,故C错误;NH4Cl属于离子晶体,并且含有共价键,故D正确。3.ACaF2是由Ca2+和F-通过离子键形成的离子化合物,CaF2在熔融状态下能导电,故A正确;F-的半径小于Cl-,则CaF2的晶格能大于CaCl2,CaF2的熔点高于CaCl2,故B错误;阴、阳离子数目之比为21的物质与CaF2晶体构型可能相同,也可能不同,故C错误;Ca2+与F-间既存在静电吸引,又存在电子与电子、原子核与原子核之间的同性电荷产生的排斥力,故D错误。4.C晶格能是指将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量,所以1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时
12、所放出的能量也为晶格能,离子晶体的晶格能越大,晶体的熔点越高,硬度越大,故选C。5.D在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个,故A正确;晶胞是晶体中最小的结构重复单元,故B正确;离子晶体的晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大,故C正确;金属晶体中存在金属阳离子和自由电子,不存在阴离子,故D不正确。6.A离子半径:Na+Mg2+Al3+,离子半径越小,所带电荷越多,晶格能越大,熔点越高,故A不正确;离子半径:Br-Cl-F-,离子半径越小,晶格能越大,故B正确;在NaCl晶体中Cl-的配位数是6,在CsCl晶体中Cl-的配位数为8,在CaF2晶体中F-的配位
13、数为4,阴离子的配位数:CsClNaClCaF2,故C正确;离子半径:Ba2+Ca2+Mg2+,离子半径越大,键能越小,硬度越小,故D正确。7.B金属钠的晶体中每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个,故A正确;金属镁晶体中每个镁原子周围与其距离最近的镁原子有12个,故B错误;氯化钠晶胞中,每个钠离子周围距离最近的钠离子个数=382=12,故C正确;氯化铯晶体中每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个,故D正确。8.答案(1)正八面体(2)Cu2O氧离子半径小于硫离子半径(3)(4)652NA解析(1)r(A+)r(B-)=84 pm140 pm=0.6,可知A+的配位数为6,每个A+周围有6
14、个B-,这6个B-在空间构成正八面体。(2)二者均为离子晶体,离子所带的电荷数相同,氧离子半径小于硫离子半径,Cu2O的晶格能大于Cu2S,故Cu2O的熔点较高。(3)每个Cu2+可与两个乙二胺分子形成四配位离子,乙二胺分子中的N原子提供孤电子对形成配位键,该四配位离子的结构为。(4)该晶体中Mg原子的配位数为6,每个晶胞中Mg原子数目=1+818=2,H原子数目=2+412=4,故化学式为MgH2,每个晶胞的质量=224+41NA g,每个晶胞的体积=224+41NA g gcm-3=52NA cm3。能力提升练1.B3.A1.B金属原子的核外电子在金属晶体中不全是自由电子,故A错误;金属C
15、u的原子堆积为面心立方最密堆积,金属Mg的原子堆积为六方最密堆积,空间利用率很高,故B正确;还原性强弱与金属原子失去电子的能力大小有关,与失去电子的多少无关,故C错误;金属单质的导电性随温度升高而减弱,故D错误。2.答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)离子键配位键1(3)spNOCONC(4)K和Na的价电子数相同,但Na原子半径小于K原子半径,所以Na金属键更强,熔点更高33a32r3NA解析(1)Fe原子核外有26个电子,失去3个电子得到Fe3+,基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)K4Fe(CN)6是离子化合物
16、,存在离子键,其中Fe(CN)64-含有共价键和配位键;1个Fe(CN)64-中含有6个配位键,1个键中含有1个键、2个键,所以1个Fe(CN)64-中含有12个键,含有12 mol 键的K4Fe(CN)6的物质的量为1 mol。(3)CN-的中心原子C的价电子对数=1+4+1-132=2,即CN-为直线形结构,采用sp杂化;同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但是第A族、第A族元素第一电离能大于其同周期相邻元素,所以C、N、O第一电离能大小顺序为NOC;同一周期主族元素电负性随着原子序数增大而增大,所以C、N、O的电负性大小顺序为ONC。(4)K和Na都为金属晶体,Na原子半
17、径小于K原子半径,对核外电子的吸引能力更强,金属键更强,熔点更高。设晶胞的边长为x cm,则4r=3x,x=4r3,每个晶胞的体积V=x3 cm3=64r333 cm3,每个晶胞中的Fe原子数为818+1=2,每个晶胞的质量m=nM=2NAa g,晶体密度=mV=2aNA64r333 gcm-3=33a32r3NA gcm-3。3.AX位于晶胞的顶点,顶点为8个晶胞共用,所以每个晶胞中X的个数为818=1,Z位于晶胞的体心,个数为1,Y位于立方体晶胞的棱心,棱为4个晶胞共用,所以每个晶胞中Y的个数为1214=3,该晶体的化学式可能为ZXY3,故A正确;离子晶体的熔点不一定比金属晶体的熔点高,故
18、B不正确;根据晶胞结构可知,每个X周围距离最近的Y有6个,故C不正确;Z位于晶胞的体心,X位于晶胞的顶点,每个Z周围距离最近的X有8个,故D不正确。4.答案(1)2Al+2NaOH+6H2O 2NaAl(OH)4+3H2(2)A(3)MgOCaONaClKCl解析根据电离能数据可知,X为Na元素,Y为Al元素。(1)铝单质与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O 2NaAl(OH)4+3H2。(2)金属钠属于体心立方堆积,故选A。(3)离子半径:Mg2+Na+O2-Ca2+K+Cl-;离子所带电荷数Na+=K+=Cl-CaONaClKCl。5.答案(1)1s22s22p63
19、s23p63d9或Ar3d9NOS(2)sp3配位键、离子键(3)2NAC22-(4)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO42-所带电荷比NO3-多,故CuSO4的晶格能较大,熔点较高(5)(14,14,14)Cu+(6)1274%解析(1)阳离子为Cu2+,Cu2+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9;同主族元素自上而下第一电离能减小,N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素的,所以第一电离能由大到小的顺序为NOS。(2)NH3中N原子形成3个NH键,还含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,N原子采取sp3杂化;Cu(NH3)
20、42+与NO3-形成离子键,Cu2+与NH3形成配位键,NH3中N原子与H原子之间形成极性键。(3)CN-中C、N之间形成键,1个键中含有1个键、2个键,所以1 mol CN-中含有的键数目为2NA;若将N原子用碳原子与1个单位负电荷替换可得到与CN-互为等电子体的离子C22-。(4)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO42-所带电荷比NO3-多,所以CuSO4的晶格能较大,熔点较高。(5)晶胞离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,0,0),C为(12,12,12),A处于坐标系的原点,C处于晶胞体心位置,A、D、C的连线处于体对角线上,且D处于A、C连线的中点位置,所以D离子的坐标参数为(14,14,14);每个晶胞中白色球数目=1+818=2,灰色球数目=4,二者数目之比为12,由化学式为Cu2O可知,灰色球为Cu+,白色球为O2-。(6)金属铜是面心立方最密堆积方式,Cu原子处于顶点与面心,顶点Cu原子与面心Cu原子相邻,每个顶点为8个晶胞共用,每个面为2个晶胞共用,所以该晶体中Cu原子配位数为3812=12;设Cu原子半径为r,则晶胞棱长为22r,每个晶胞体积=(22r)3,每个晶胞中Cu原子数目=818+612=4,每个晶胞中Cu原子总体积=443r3,所以每个晶胞中Cu原子的空间利用率为443r3(22r)3100%=74%。
