第3節金屬晶體與離子晶體一、選擇題：共13小題1．下列敘述錯誤的是()A．構成金屬晶體的粒子是金屬陽離子和自由電子B．金屬晶體內部都有自由電子C．金屬晶體內自由電子分布不均勻，專屬于某個特定的金屬離子D．同一類晶體中熔點(或沸點)相差最大的是金屬晶體2．(2021·湖北武漢高二月考)下列四種性質的敘述，可能屬于金屬晶體的是()A．由分子間作用力結合而成，熔點低B．固態時或熔融后易導電，熔點在1000℃左右C．以共價鍵結合成三維骨架結構，熔點高D．固態時不導電，但溶于水或熔融后能導電3．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點高低和硬度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．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣4．下列關于晶體的說法正確的是()A．晶體中只要有陽離子，就一定有陰離子B．晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子C．有金屬光澤的晶體，一定是金屬晶體D．根據晶體能否導電，可以判斷晶體是否屬于金屬晶體5．下圖為某金屬的面心立方晶胞，則該金屬的一個晶胞中實際擁有的微粒數為()A．3B．4C．7D．96．依據“電子氣”理論的金屬鍵模型，下列對于金屬導電性隨溫度變化的解釋，正確的是()A．溫度升高，自由電子的動能變大，以致金屬導電性增強B．溫度升高，陽離子的動能變大，阻礙自由電子的運動，以致金屬導電性減弱C．溫度升高，自由電子互相碰撞的次數增加，以致金屬導電性減弱D．溫度升高，陽離子的動能變大，自由電子與陽離子間的吸引力變小，以致金屬的導電性增強7．金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞()，晶胞的邊長為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑r為()A．eq\f(a,2)B．eq\f(\r(3)a,4)C．eq\f(\r(3)a,2)D．2a8．(2021·河北冀州中學高三期中)堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60，實驗測得該物質屬于離子晶體，且有良好的超導性，下列K3C60的組成和結構分析正確的是()A．該物質分子式為K3C60B．K3C60的摩爾質量是837C．K3C60中的陰、陽離子通過靜電引力相結合D．K3C60中既有離子鍵，又有共價鍵，在熔融狀態下能導電9．如圖為NaCl和CsCl的晶體結構，下列說法錯誤的是()A．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體B．NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數比相同C．NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數分別為6和8D．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同10．石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為()A．8B．12C．24D．6011．經研究證明，PCl5在固態時由空間結構分別為正四面體和正八面體的兩種離子構成，下列關于PCl5的推斷正確的是()A．PCl5固體為分子晶體B．PCl5晶體由[PCl3]2＋和[PCl7]2－構成，且離子數之比為1∶1C．PCl5晶體由[PCl4]＋和[PCl6]－構成，且離子數之比為1∶1D．PCl5晶體具有良好的導電性12．(雙選)鋇在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體，其晶胞的結構如圖所示，下列有關說法中不正確的是()A．該晶體屬于離子晶體B．晶體的化學式為Ba2O2C．該晶體的晶胞結構與CsCl相似D．與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個13．一種離子晶體的晶胞如圖所示。其中陽離子A以表示，陰離子B以表示。關于該離子晶體的說法正確的是()A．陽離子的配位數為8，化學式為ABB．陰離子的配位數為4，化學式為A2BC．每個晶胞中含4個AD．每個A周圍有4個與它等距且最近的A二、非選擇題：共2小題14．完成下列問題。(1)鑭系合金是稀土系儲氫合金的典型代表，該合金儲氫后的晶胞結構如圖所示：1mol鑭形成的該合金能儲存________mol氫氣。(2)鎳銅合金具有優良的性能，其晶胞結構如圖所示。若晶胞的邊長為acm，NA為阿伏加德羅常數的值，則該合金的密度為________。15．(1)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖甲所示，圖中用虛線標出了石墨的一個晶胞。該晶胞中含有的碳原子數為__________。甲石墨晶胞乙石墨烯丙金剛石晶胞丁C60(2)石墨烯是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，如圖乙所示。1mol石墨烯中含有的六元環個數為__________，下列有關石墨烯的說法正確的是________________________________________________(填序號)。a．晶體中碳原子間全部是碳碳單鍵b．石墨烯中所有碳原子處于同一個平面內c．從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力(3)金剛石晶胞如圖丙所示，則金剛石晶胞中原子的配位數為__________，原子空間利用率為__________。(4)石墨烯可轉化為C60，C60的結構如圖丁所示，該分子是由五邊形和六邊形碳環構成的球體，其中五邊形碳環有12個，六邊形碳環有__________個。一、選擇題：共13小題1．下列敘述錯誤的是()A．構成金屬晶體的粒子是金屬陽離子和自由電子B．金屬晶體內部都有自由電子C．金屬晶體內自由電子分布不均勻，專屬于某個特定的金屬離子D．同一類晶體中熔點(或沸點)相差最大的是金屬晶體C[金屬晶體是由金屬陽離子和自由電子構成的，自由電子幾乎均勻分布在金屬晶體內，不專屬于某一個或幾個特定的金屬離子，故A、B正確，C錯誤；由于金屬鍵的強度差別很大，不同金屬晶體的熔、沸點相差較大，故D正確。]2．(2021·湖北武漢高二月考)下列四種性質的敘述，可能屬于金屬晶體的是()A．由分子間作用力結合而成，熔點低B．固態時或熔融后易導電，熔點在1000℃左右C．以共價鍵結合成三維骨架結構，熔點高D．固態時不導電，但溶于水或熔融后能導電B[由分子間作用力結合而成，熔點低，為分子晶體的特點，A錯誤；固態或熔融后能導電，熔點在1000℃左右，可能為金屬晶體，B正確；以共價鍵結合成三維骨架結構，熔點高，是共價晶體的特點，C錯誤；固態時不導電，不符合金屬晶體的特征，D錯誤。]3．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點高低和硬度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．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣C[鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點和硬度都小；從Li到Cs，離子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷相同，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點和硬度都逐漸減小；因鎂離子的半徑比鈉離子的小且所帶電荷多，使金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點和硬度都大；因鎂離子的半徑比鈣離子的小而所帶電荷相同，使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點和硬度都大。]4．下列關于晶體的說法正確的是()A．晶體中只要有陽離子，就一定有陰離子B．晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子C．有金屬光澤的晶體，一定是金屬晶體D．根據晶體能否導電，可以判斷晶體是否屬于金屬晶體B[金屬晶體中，有金屬陽離子而沒有陰離子；根據電荷守恒，晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子；有金屬光澤的晶體不一定是金屬晶體，如晶體碘、晶體硅；能導電的晶體不一定是金屬晶體，如石墨晶體。]5．下圖為某金屬的面心立方晶胞，則該金屬的一個晶胞中實際擁有的微粒數為()A．3B．4C．7D．9B[根據均攤法計算：面心立方晶胞中有8個原子位于頂點，6個原子位于面心，所以晶胞中的原子個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。]6．依據“電子氣”理論的金屬鍵模型，下列對于金屬導電性隨溫度變化的解釋，正確的是()A．溫度升高，自由電子的動能變大，以致金屬導電性增強B．溫度升高，陽離子的動能變大，阻礙自由電子的運動，以致金屬導電性減弱C．溫度升高，自由電子互相碰撞的次數增加，以致金屬導電性減弱D．溫度升高，陽離子的動能變大，自由電子與陽離子間的吸引力變小，以致金屬的導電性增強B[溫度升高，自由電子和金屬陽離子的動能均增加，金屬陽離子對自由電子的阻礙作用增大，所以金屬導電性減弱。]7．金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞()，晶胞的邊長為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑r為()A．eq\f(a,2)B．eq\f(\r(3)a,4)C．eq\f(\r(3)a,2)D．2aB[如果沿著某一面的對角線對晶胞作橫切面，可得如圖所示的結構，其中AB為晶胞的邊長，BC為晶胞的面對角線，AC為晶胞的體對角線。根據立方體的特點可知：BC＝eq\r(2)a，結合AB2＋BC2＝AC2得：r＝eq\f(\r(3)a,4)。]8．(2021·河北冀州中學高三期中)堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60，實驗測得該物質屬于離子晶體，且有良好的超導性，下列K3C60的組成和結構分析正確的是()A．該物質分子式為K3C60B．K3C60的摩爾質量是837C．K3C60中的陰、陽離子通過靜電引力相結合D．K3C60中既有離子鍵，又有共價鍵，在熔融狀態下能導電D[該物質屬于離子晶體，K3C60為其化學式而非分子式，A錯誤；摩爾質量的單位為g·mol－1，B錯誤；離子晶體中陰、陽離子通過靜電作用相互結合，靜電作用包括靜電吸引力和靜電排斥力，C錯誤；離子晶體中一定存在離子鍵，熔融狀態下能導電，K3C60中的C原子間以共價鍵連接，D正確。]9．如圖為NaCl和CsCl的晶體結構，下列說法錯誤的是()A．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體B．NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數比相同C．NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數分別為6和8D．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同D[NaCl和CsCl都是由陰、陽離子通過離子鍵構成的晶體，陰、陽離子個數之比都為1∶1，則都屬于AB型的離子晶體，故A、B正確；結合題圖可知，NaCl為面心立方結構，鈉離子的配位數為6，CsCl為體心立方結構，銫離子的配位數為8，故C正確；NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，但鈉離子半徑小于銫離子半徑，則NaCl的陽離子與陰離子的半徑比小于CsCl的，故D錯誤。]10．石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為()A．8B．12C．24D．60A[可選取題圖中6個鉀原子圍成的正六邊形為結構單元，每個鉀原子被3個這樣的正六邊形共用，則該結構單元中實際含有的鉀原子數為6×eq\f(1,3)＋1＝3，該六邊形內實際含有的碳原子數為24，故鉀原子數與碳原子數之比為1∶8。]11．經研究證明，PCl5在固態時由空間結構分別為正四面體和正八面體的兩種離子構成，下列關于PCl5的推斷正確的是()A．PCl5固體為分子晶體B．PCl5晶體由[PCl3]2＋和[PCl7]2－構成，且離子數之比為1∶1C．PCl5晶體由[PCl4]＋和[PCl6]－構成，且離子數之比為1∶1D．PCl5晶體具有良好的導電性C[由題意知，晶體由空間結構分別為正四面體和正八面體的兩種離子構成，所以PCl5晶體由[PCl4]＋和[PCl6]－按1∶1構成，為離子化合物，A、B項錯誤，C項正確；離子晶體中雖含有離子，但不能自由移動，不能導電，只有在熔融狀態下或水溶液中才能導電，D項錯誤。]12．(雙選)鋇在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體，其晶胞的結構如圖所示，下列有關說法中不正確的是()A．該晶體屬于離子晶體B．晶體的化學式為Ba2O2C．該晶體的晶胞結構與CsCl相似D．與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個BC[圖示晶體中含有Ba2＋和Oeq\o\al(2－,2)，則該晶體屬于離子晶體，A項正確；根據晶胞結構計算Ba2＋、Oeq\o\al(2－,2)的個數均為4，則該晶體的化學式為BaO2，B項錯誤；該晶體的晶胞結構與NaCl的晶胞結構相似，所以與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個，C項不正確，D項正確。]13．一種離子晶體的晶胞如圖所示。其中陽離子A以表示，陰離子B以表示。關于該離子晶體的說法正確的是()A．陽離子的配位數為8，化學式為ABB．陰離子的配位數為4，化學式為A2BC．每個晶胞中含4個AD．每個A周圍有4個與它等距且最近的AC[用均攤法可知，晶胞中含有陽離子數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，陰離子顯然是8個，故化學式為AB2，A、B項錯誤；每個A周圍最近且等距離的A有12個(類似于干冰晶體)，D項錯誤。]二、非選擇題：共2小題14．完成下列問題。(1)鑭系合金是稀土系儲氫合金的典型代表，該合金儲氫后的晶胞結構如圖所示：1mol鑭形成的該合金能儲存________mol氫氣。(2)鎳銅合金具有優良的性能，其晶胞結構如圖所示。若晶胞的邊長為acm，NA為阿伏加德羅常數的值，則該合金的密度為________。[解析](1)由晶胞結構知，1個晶胞中含有La的個數為8×eq\f(1,8)＝1，含有Ni的個數為8×eq\f(1,2)＋1＝5，因此該合金的化學式為LaNi5。1個晶胞中含有H2的個數為8×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝3，因此1molLa形成的該合金能儲存3molH2。(2)1個晶胞中含有銅原子個數為8×eq\f(1,8)＝1，鎳原子個數為6×eq\f(1,2)＝3，故該合金的化學式為CuNi3，該晶胞的體積為a3cm3，則合金的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(64＋59×3,NA×a3)g·cm－3＝eq\f(241,a3NA)g·cm－3。[答案](1)3(2)eq\f(241,a3NA)g·cm－315．(1)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖甲所示，圖中用虛線標出了石墨的一個晶胞。該晶胞中含有的碳原子數為__________。甲石墨晶胞乙石墨烯丙金剛石晶胞丁C60(2)石墨烯是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，如圖乙所示。1mol石墨烯中含有的六元環個數為__________，下列有關石墨烯的說法正確