2018-2019学年鲁科版选修3第3章第2节金属晶体与离子晶体作业

一、选择题

1.在金属晶体中，自由电子与金属离子碰撞时有能量传递，可以用此来解释的金属的物理性质是( )

A.延展性 B.导电性 C.导热性 D.还原性

2.(2019·大连高二检测)离子晶体通常具有的性质是( )

A.熔点、沸点都较高，难于挥发

B.硬度很小，容易变形

C.都能溶于有机溶剂而难溶于水

D.密度很小

3.(双选)有关晶格能的叙述中正确的是( )

A.晶格能是气态原子形成1 mol离子晶体释放的能量

B.晶格能通常取正值，但是有时也取负值

C.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定

D.晶格能越大，物质的硬度越大

4.下列说法中正确的是( )

A.晶体是具有一定几何外形的，所以汞不属于金属晶体

B.金属一般具有较高的硬度，而钠可以用小刀切割，但钠属于金属晶体

C.塑料具有一定延展性，所以塑料属于金属晶体

D.金属晶体一般具有较高的硬度，所以金刚石属于金属晶体

5.离子化合物的熔点与离子的半径、离子所带的电荷数有关，离子的半径越小，离子所带的电荷数越高，则离子化合物的熔点就越高。①、②、③均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物的熔点高低顺序( ) 物 质 ① ② ③

离子电荷数 1 1 2

键长(10-10 m) 2.31 3.18

2.10

A.①>②>③ B.③>①>②

C.③>②>① D.②>①>③

6.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式中正确的是( )

A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12

7.(2019·无锡高二检测)金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是( )

A.金属原子的价电子数少

B.金属晶体中有自由电子

C.金属原子的原子半径大

D.金属键没有饱和性和方向性

8.氧化钙在2 973 K时熔化，而氯化钠在1 074 K时熔化，两者的离子间距离和晶体结构类似，有关它们的熔点差别较大的原因叙述中不正确的是( )

A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多

B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大

C.氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同 D.在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定

9.金属能导电的原因是( )

A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱

B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动

C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动

D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子

10.科学家发现的钇钡铜氧化合物在90 K时具有超导性，若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式可能是( )

A.YBa2Cu3O4

B.YBa2Cu2O5

C.YBa2Cu3O5

D.YBaCu4O4

二、非选择题

11.NaCl晶体模型如图所示，

(1)在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着 个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着个 Na+；在NaCl晶胞中含有 个Na+、 个Cl-，晶体中每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有 个。

(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是__________。

A.它是六方紧密堆积的一个例子

B.相邻的正负离子核间距等于正负离子半径之和

C.与氯化铯晶体结构相同

D.每个Na+与6个Cl-作为近邻

12.溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示：

NaBr NaCl

MgO

离子的核间距/pm 290 276 205

晶格能/kJ·mol-1 787 3 890

(1)溴化钠晶体比氯化钠晶体晶格能 (填“大”或“小”)，主要原因是

。

(2)氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大，主要原因是

。 (3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是__________。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是______________________

。

13.(2019·淮北高二检测)用X射线研究某金属晶体，测得在边长为360 pm的立方晶胞中含有4个金属原子，此时金属的密度为9.0 g·cm-3。试回答：

(1)此金属晶体属于哪一种堆积方式？

(2)每个晶胞的质量是多少克？

(3)求此金属的相对原子质量。

(4)求此原子的原子半径(pm)。

答案解析

1.【思路点拨】解答本题时要注意以下两点：

(1)金属的还原性是指金属失电子的能力。

(2)金属导电性、导热性、延展性都与金属键有关。

【解析】选C。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，各层金属原子之间仍然保持金属键的作用。金属具有导电性主要是因为金属晶体内部存在自由电子，在外电场的作用下，自由电子在金属内部发生定向运动。金属的还原性是金属的化学性质，与能量传递无关。金属的导热性主要是由于金属晶体内部，自由电子与金属离子碰撞时有能量传递。因此选C。

2.【解析】选A。离子晶体中的阴、阳离子通过一种强烈的相互作用——离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中容易断裂外，其他的必须在高温下才能断裂，所以其熔点、沸点都较高，不易挥发，硬度很大，不易变形，难溶于有机溶剂。又因为在离子晶体中，较大的离子采取密堆积形式，较小离子填隙，所以密度一般都较大。

3.【解析】选C、D。晶格能是将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量，晶格能取正值，且晶格能越大，晶体越稳定，熔沸点越高，硬度越大。

4.【解析】选B。汞在固态时也是金属晶体，A错误；钠是金属，所以是金属晶体，B正确；塑料和金刚石不是金属，不可能是金属晶体，C、D错误。

5.【解析】选B。离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量。晶格能12qqr，即离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。故答案为B。

【方法技巧】晶格能与离子晶体性质的关系

因为晶格能的大小标志着离子晶体裂解成气态阴、阳离子的难易程度，反映着离子晶体中离子键的强度，故它与离子晶体的性质有着密切联系。

对于相同类型的离子晶体：晶格能越大，离子键越强，熔、沸点越高。

6.【解析】选A。处于立方体顶点的微粒同时为8个晶胞所共有，处于立方体棱上的微粒同时为4个晶胞所共有，

处于立方体面上的微粒同时为2个晶胞所共有，处于立方体内部的微粒，完全属于该晶胞。故晶胞中X的原子数为1818，Y原子数为11234，Z原子数为1，该化合物的化学式为ZXY3。

7.【解析】选D。这是因为分别借助于没有方向性的金属键形成的金属晶体的结构中，都趋向于使原子尽可能吸引多的原子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。

8.【解析】选C。氧化钙和氯化钠都属于离子晶体，熔点的高低可根据晶格能的大小判断。晶格能的大小与离子所带电荷多少、离子间距离、晶体结构类型等因素有关。氧化钙和氯化钠的离子间距离和晶体结构都类似，所以晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定。

9.【解析】选B。金属原子失去电子后变为金属离子，失去的电子称为自由电子，自由电子可以在金属晶体中自由移动，在外加电场的作用下，自由电子将会定向移动而形成电流。

10.【解析】选C。位于顶点的铜原子 (最上层平面和最下层平面)的共8个，这个晶胞中只分摊到8×1/8=1个；位于棱线(中间两个平面)的也是8个，这个晶胞分摊到的份额是8×1/4=2个。所以，每个晶胞单独占有的铜原子数为3个。氧原子共13个，位于晶胞面上(不含棱)的是7个，位于晶胞棱上的是6个，所以，每个晶胞单独含有的氧原子数共为7×1/2+6×1/4=5个。所以该晶体每个晶胞中平均分摊到(即单独占有)的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5，化学式为YBa2Cu3O5。

【互动探究】(1)晶胞中拥有的粒子数目就是晶体的化学式吗？

提示：不是，比如金属晶体的化学式是用金属的元素符号来表示，与金属晶胞中拥有的粒子数目没有关系，而离子晶体的化学式则是晶体中的阴阳离子的个数之比，也不一定是晶体中拥有的阴阳离子个数。

(2)位于棱上的粒子一定是被4个晶胞共用吗？

提示：这个结论对于平行六面体是正确的，但是对于其他的晶胞形式，此结论不一定成立。

11.【解析】(1)在氯化钠晶体中，一个Na+位于晶胞的中心，12个Na+分别位于晶胞的12条棱上，则属于该晶胞的Na+相当于3个(11234＝，棱边上的每个Na+同时被4个晶胞共用，属于该晶胞的Na+仅占1)4，因此一个晶胞中共含有4个Na+；8个Cl-分别位于晶胞的8个顶点上，则属于该晶胞的Cl-相当于1个(1818＝，顶点上的每个Cl-同时被8个晶胞共用，属于该晶胞的Cl-仅占1),86个Cl-分别位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl-相当于3个(1632＝，面心上的每个Cl-同时被2个晶胞共用，属于该晶胞的Cl-仅占1)2，所以一个晶胞中共含有4个Cl-。可见NaCl晶体中Na+、Cl-的个数比为1∶1。图中位于晶胞中心的Na+实际上共有3个平面通过它，通过中心Na+的每个平面都有4个Na+位于平面的四角，这4个Na+与中心Na+距离最近且距离相等。所以在NaCl晶体中，每个Na+周围与它距离最近且距离相等的Na+共有12个，按相似的方法可推出每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-也共有12个。

(2)氯化钠晶体是面心立方堆积，故A错，氯化铯晶体结构呈体心立方堆积，所以C也不正确，氯化钠晶体中以Na+为中心向三维方向伸展，有6个Cl-近邻，所以D正确。相邻的正负离子核间距不等于正负离子半径之和，故B不正确。

答案：(1)6 6 4 4 12 (2)D

【互动探究】(1)上题中的NaCl在晶胞中拥有的离子个数是多少？

提示：晶胞中有4个阳离子和4个阴离子。