資源簡介

金屬晶體與離子晶體
一、選擇題
1.澤維爾研究發現,當激光脈沖照射NaI時,Na+和I-兩核間距為1.0~1.5 nm,呈現離子鍵;當兩核靠近約相距0.28 nm時,呈現共價鍵。根據澤維爾的研究成果能得出的結論是(　　)。
A.NaI晶體是離子晶體和分子晶體的混合物
B.離子晶體可能含有共價鍵
C.NaI晶體中既有離子鍵,又有共價鍵
D.共價鍵和離子鍵沒有明顯的界線
2.有一種藍色晶體[可表示為MxFey(CN)6],通過X射線衍射實驗研究發現,它的結構特征是Fe3+和Fe2+互相占據立方體互不相鄰的頂角,而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結構單元如圖所示。下列說法正確的是(　　)。
A.該晶體的化學式為MFe3(CN)6
B.該晶體屬于離子晶體,M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體,M呈+2價
D.晶體中與每個Fe3+距離最近的CN-為3個
3.根據下列晶體的相關性質,判斷可能屬于金屬晶體的是 (　　)。
選項 晶體的相關性質
A 由分子間作用力結合而成,熔點低
B 固態或熔融態時易導電, 熔點在1 000 ℃左右
C 由共價鍵結合成三維骨架結構,熔點高
D 固體不導電,但溶于水或熔融后能導電
4.依據“電子氣”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,自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞,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,自由電子間的吸引力變小,以致導電性增強
5.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.根據晶體能否導電能判斷晶體是否屬于金屬晶體
6.根據下列實驗事實,能確定某晶體一定是離子晶體的是 (　　)。
A.晶體熔點達2 500 ℃
B.晶體不導電,溶于水導電
C.晶體不導電,熔融態能導電
D.溫度越高,溶解度越大
7.如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結構中分割出來的部分結構圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是(　　)。(球的大小不反映離子半徑的實際大小)
A.圖(1)和(3) B.圖(2)和(3)
C.圖(1)和(4) D.只有圖(4)
8.下列關于晶體的說法中錯誤的是(　　)。
A.金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低
B.離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵,分子晶體中肯定沒有離子鍵
C.CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)每個Ti4+和12個O2-緊鄰
CaTiO3的晶胞結構模型
D.氯化鈉熔化時離子鍵被破壞
9.幾種離子晶體的晶胞如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.NaCl晶體中陽離子的配位數比CsCl晶體中陽離子的配位數大
B.ZnS晶胞中,Zn2+呈面心立方最密堆積,S2-填充正四面體空隙
C.若ZnS的晶胞邊長為a pm,則Zn2+與S2-之間的最近距離為a pm
D.上述三種晶胞中,陰離子的配位數:ZnS10.有一種藍色晶體,化學式可表示為Mx[Fey(CN)6],經X射線衍射實驗發現,它的結構特征是Fe3+和Fe2+分別占據立方體互不相鄰的頂點,而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結構單元如圖所示(已知x和y均為整數)。下列說法正確的是(　　)
A.該晶體的化學式為M2[Fe2(CN)6]
B.該晶體屬于離子晶體,M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體,只存在離子鍵
D.晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有6個
11.X原子失去一個電子后,所得陽離子的電子正好充滿K、L、M三個電子層,與N3-形成的晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.X元素的價電子排布式為4s1
B.X的晶體具有良好的導電性、導熱性和延展性
C.X+是上圖中的白球
D.若該晶體的邊長為a pm,則兩個最近的X+的距離為 pm
二、非選擇題
12.參考下表中物質的熔點,回答下列問題。
物質 NaF NaCl NaBr NaI
熔點/℃ 995 801 755 651
物質 NaCl KCl RbCl CsCl
熔點/℃ 801 776 715 646
物質 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔點/℃ -90.4 -70.2 5.2 120
物質 SiCl4 GeCl4 SbCl4 PbCl4
熔點/℃ -70.2 -49.5 -36.2 -15
(1)鈉的鹵化物的熔點比相應的硅的鹵化物的熔點高得多,這與　　　　　　　有關,因為一般　　　　　的熔點比　　　　　的熔點高。
(2)鈉的鹵化物及堿金屬氯化物的熔點與鹵素離子及堿金屬離子的　　　有關,隨著　　　　　增大,熔點依次降低。
(3)硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物熔點與　　　　　　　有關,隨著　　　　　　　　增大,　　　　　增強,熔點依次升高。
13.已知物質的熔點數據如下表,請回答問題。
物質 AlF3 AlCl3 AlBr3 Al2O3 MgCl2 MgO
1 260 181(升華) 263 2 045 707 2 852
(1)下列各組物質中,熔化時所克服的粒子間作用力類型分別與氟化鋁和溴化鋁相同的是　　　　(填字母)。
A.NaCl和CCl4
B.Na2O和SiO2
C.金剛石和金屬鋁
D.碘和干冰
(2)MgCl2的熔點遠高于AlCl3熔點的原因是　　　　　　　　　　。
(3)工業上常用電解熔融MgCl2的方法生產金屬鎂,用電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產鋁。為什么不用電解MgO的方法生產鎂,也不用電解AlCl3的方法生產鋁
(4)MgO的熔點比BaO的熔點　　　　　　　(填“高”或“低”)。
(5)設計可靠的實驗證明MgCl2、AlCl3所屬的晶體類型,實驗方法是　　　　　　　　。
14.如圖,直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+或Cl-所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。
(1)請將其中代表Cl-的圓圈涂黑(不必考慮體積大小),以完成NaCl晶體結構示意圖。
(2)晶體中,在每個Na+的周圍與它距離最近的Na+共有　　　　個。
(3)在NaCl晶胞中正六面體的頂角上、面上、棱上的Na+或Cl-為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有,一個晶胞中Cl-的個數等于　　　,即　　　　　　(填計算式);Na+的個數等于　　　　,即　　　　　(填計算式)。
15.已知金屬晶體中金屬原子的空間利用率為×100%。金晶胞是面心立方體,立方體的每個面上5個金原子緊密堆砌(如圖,其余各面省略),金原子半徑為a cm。(設NA為阿伏加德羅常數的值)
(1)金晶體每個晶胞中含有　　　　個金原子。
(2)一個晶胞的體積是　　　　 cm3。
(3)金晶體的密度是　　　　 g·cm-3。
(4)金原子空間占有率為　　　。
16.鎂、銅等金屬離子是人體內多種酶的輔因子。工業上從海水中提取鎂時,先制備無水氯化鎂,然后將其熔融電解,得到金屬鎂。
(1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物,其主要作用除了降低熔點之外還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知MgO的晶體結構屬于NaCl型。某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如下圖所示,請改正圖中錯誤: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成煙火。燃放時,煙火發出五顏六色的光,請用原子結構的知識解釋發光的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)Mg是第三周期元素,該周期部分元素氟化物的熔點見下表:
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔點/K 1266 1534 183
解釋表中氟化物熔點差異的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
17.KH2PO4晶體具有優異的非線性光學性能。我國科學工作者制備的超大KH2PO4晶體已應用于大功率固體激光器,填補了國家戰略空白。回答下列問題。
(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中,核外電子排布相同的是　　　　　　　　　　(填離子符號)。
(2)原子中運動的電子有兩種相反的自旋狀態,若一種自旋狀態用+表示,與之相反的用-表示,稱為電子的自旋磁量子數。對于基態的磷原子,其價電子自旋磁量子數的代數和為　　　　。
(3)已知有關氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表:
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
從能量角度看,氮以N2而白磷以P4(結構式可表示為)形式存在的原因是
　。
(4)已知KH2PO2是次磷酸的正鹽,H3PO2的結構式為　　　　　　,其中P采取　　　　雜化方式。
(5)磷酸通過分子間脫水縮合形成多磷酸,如
++
如果有n個磷酸分子間脫水形成環狀的多磷酸,則相應的酸根可寫為　　　　　　　　。
(6)分別用、表示H2P和K+,KH2PO4晶體的四方晶胞如圖(a)所示,圖(b)、圖(c)分別顯示的是H2P、K+在晶胞xz面、yz面上的位置。
①若晶胞底邊的邊長均為a pm、高為c pm,阿伏加德羅常數的值為NA,晶體的密度為　　　　 g·cm-3(寫出表達式)。
②晶胞在x軸方向的投影圖為　　(填字母)。
金屬晶體與離子晶體
一、選擇題
1.澤維爾研究發現,當激光脈沖照射NaI時,Na+和I-兩核間距為1.0~1.5 nm,呈現離子鍵;當兩核靠近約相距0.28 nm時,呈現共價鍵。根據澤維爾的研究成果能得出的結論是(　　)。
A.NaI晶體是離子晶體和分子晶體的混合物
B.離子晶體可能含有共價鍵
C.NaI晶體中既有離子鍵,又有共價鍵
D.共價鍵和離子鍵沒有明顯的界線
答案D
解析由題中信息可知,離子的核間距較大時,呈離子鍵,而核間距較小時,呈共價鍵,當核間距改變時,鍵的性質會發生改變,這說明離子鍵和共價鍵并沒有明顯的界線。
2.有一種藍色晶體[可表示為MxFey(CN)6],通過X射線衍射實驗研究發現,它的結構特征是Fe3+和Fe2+互相占據立方體互不相鄰的頂角,而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結構單元如圖所示。下列說法正確的是(　　)。
A.該晶體的化學式為MFe3(CN)6
B.該晶體屬于離子晶體,M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體,M呈+2價
D.晶體中與每個Fe3+距離最近的CN-為3個
答案B
解析由題圖可推出,晶體中陰離子的最小結構單元中含Fe2+個數為4×,含Fe3+個數也為,CN-的個數為12×=3,因此陰離子的化學式為[Fe2(CN)6]-,則該晶體的化學式只能為MFe2(CN)6,A項錯誤。由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體,M的化合價為+1價,B項正確,C項錯誤。由題圖可看出與每個Fe3+距離最近的CN-為6個,D項錯誤。
3.根據下列晶體的相關性質,判斷可能屬于金屬晶體的是 (　　)。
選項 晶體的相關性質
A 由分子間作用力結合而成,熔點低
B 固態或熔融態時易導電, 熔點在1 000 ℃左右
C 由共價鍵結合成三維骨架結構,熔點高
D 固體不導電,但溶于水或熔融后能導電
答案B
解析由分子間作用力結合而成的晶體屬于分子晶體,A項不符合題意。金屬晶體中有自由移動的電子,能導電,絕大多數金屬在常溫下為固體,熔點較高,所以固態或熔融態時易導電,熔點在1000℃左右的晶體可能屬于金屬晶體,B項符合題意。相鄰原子之間通過共價鍵結合形成的三維骨架結構的晶體屬于共價晶體,C項不符合題意。固體不導電,說明晶體中無自由移動的帶電粒子,則不可能為金屬晶體,D項不符合題意。
4.依據“電子氣”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,自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞,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,自由電子間的吸引力變小,以致導電性增強
答案B
解析溫度升高時,自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞,故溫度越高,導電性越弱。
5.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.根據晶體能否導電能判斷晶體是否屬于金屬晶體
答案B
解析金屬晶體中,有金屬陽離子而沒有陰離子,A項錯誤。晶體中只要有陰離子,就一定有陽離子,B項正確。有金屬光澤的晶體不一定是金屬晶體,如晶體碘、晶體硅,C項錯誤。能導電的晶體不一定是金屬晶體,如石墨,D項錯誤。
6.根據下列實驗事實,能確定某晶體一定是離子晶體的是 (　　)。
A.晶體熔點達2 500 ℃
B.晶體不導電,溶于水導電
C.晶體不導電,熔融態能導電
D.溫度越高,溶解度越大
答案C
解析熔點為2500℃的可以是金屬晶體、共價晶體或離子晶體;晶體不導電,水溶液導電可以是離子晶體或分子晶體;溫度升高,多數固體的溶解度增大。
7.如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結構中分割出來的部分結構圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是(　　)。(球的大小不反映離子半徑的實際大小)
A.圖(1)和(3) B.圖(2)和(3)
C.圖(1)和(4) D.只有圖(4)
答案C
解析本題考查了離子晶體的代表物質NaCl、CsCl的晶體結構。NaCl晶體中,每個Na+周圍最鄰近的Cl-有6個,構成正八面體;同理,每個Cl-周圍最鄰近的6個Na+也構成正八面體,由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來的結構圖,C項正確。
8.下列關于晶體的說法中錯誤的是(　　)。
A.金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低
B.離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵,分子晶體中肯定沒有離子鍵
C.CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)每個Ti4+和12個O2-緊鄰
CaTiO3的晶胞結構模型
D.氯化鈉熔化時離子鍵被破壞
答案B
解析離子晶體內可能有共價鍵,B項錯誤。
9.幾種離子晶體的晶胞如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.NaCl晶體中陽離子的配位數比CsCl晶體中陽離子的配位數大
B.ZnS晶胞中,Zn2+呈面心立方最密堆積,S2-填充正四面體空隙
C.若ZnS的晶胞邊長為a pm,則Zn2+與S2-之間的最近距離為a pm
D.上述三種晶胞中,陰離子的配位數:ZnS答案BD　
解析 NaCl晶體中陽離子的配位數為6,CsCl晶體中陽離子的配位數為8,A錯誤;由ZnS晶胞圖可知,Zn2+呈面心立方最密堆積,S2-填充在Zn2+圍成的正四面體空隙里,B正確;若ZnS的晶胞邊長為apm,則Zn2+與S2-之間的最近距離為體對角線的,即pm,C錯誤;ZnS中陰離子配位數為4,NaCl中陰離子配位數為6,CsCl中陰離子配位數為8,D正確。
10.有一種藍色晶體,化學式可表示為Mx[Fey(CN)6],經X射線衍射實驗發現,它的結構特征是Fe3+和Fe2+分別占據立方體互不相鄰的頂點,而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結構單元如圖所示(已知x和y均為整數)。下列說法正確的是(　　)
A.該晶體的化學式為M2[Fe2(CN)6]
B.該晶體屬于離子晶體,M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體,只存在離子鍵
D.晶體中與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有6個
答案BD　
解析 由題圖可得出,晶體中陰離子的最小結構單元中Fe2+及Fe3+個數均為4×,CN-的個數為12×=3,因此陰離子的化學式為[Fe2(CN)6]-,由于x和y均為整數,則該晶體的化學式為M[Fe2(CN)6],A項錯誤;由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體,M的化合價為+1,B項正確;CN-中C、N之間存在共價鍵,C項錯誤;由題圖可看出與每個Fe3+距離最近且相等的CN-有6個,D項正確。
11.X原子失去一個電子后,所得陽離子的電子正好充滿K、L、M三個電子層,與N3-形成的晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.X元素的價電子排布式為4s1
B.X的晶體具有良好的導電性、導熱性和延展性
C.X+是上圖中的白球
D.若該晶體的邊長為a pm,則兩個最近的X+的距離為 pm
答案AC　
解析 X+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,X+的K、L、M層依次排有2、8、18個電子,X+核外有28個電子,X原子核外有29個電子,X為Cu,其價電子排布式為3d104s1,A項錯誤;Cu屬于金屬晶體,金屬晶體具有良好的導電性、導熱性和延展性,B項正確;用“切割法”計算,白球在頂點上:8×=1個,灰球在棱上:12×=3個,根據正負化合價代數和為0,X+與N3-的個數比為3∶1,X+是圖中的灰球,C項錯誤;如圖可知,兩個相互垂直的棱上的Cu+的距離最近,距離為pm,D項正確。
二、非選擇題
12.參考下表中物質的熔點,回答下列問題。
物質 NaF NaCl NaBr NaI
熔點/℃ 995 801 755 651
物質 NaCl KCl RbCl CsCl
熔點/℃ 801 776 715 646
物質 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔點/℃ -90.4 -70.2 5.2 120
物質 SiCl4 GeCl4 SbCl4 PbCl4
熔點/℃ -70.2 -49.5 -36.2 -15
(1)鈉的鹵化物的熔點比相應的硅的鹵化物的熔點高得多,這與　　　　　　　有關,因為一般　　　　　的熔點比　　　　　的熔點高。
(2)鈉的鹵化物及堿金屬氯化物的熔點與鹵素離子及堿金屬離子的　　　有關,隨著　　　　　增大,熔點依次降低。
(3)硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物熔點與　　　　　　　有關,隨著　　　　　　　　增大,　　　　　增強,熔點依次升高。
答案(1)晶體類型　離子晶體　分子晶體
(2)半徑　半徑
(3)相對分子質量　相對分子質量　分子間作用力
解析(1)表中第一欄和第二欄中物質的熔點明顯高于第三、四欄其余物質的熔點,前者為第ⅠA族元素與第ⅦA族元素組成的離子晶體,而后者為分子晶體。
(2)物質熔化實質是減弱晶體內粒子間的作用力,故離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關。對鈉的鹵化物進行比較:鹵素離子半徑是r(F-)(3)分子晶體內的粒子是分子,因此分子晶體的熔點與分子間的作用力有關。硅的鹵化物分子具有相似的結構,從SiF4到SiI4,相對分子質量逐步增大,說明熔點隨相對分子質量的增加而增大。硅、鍺、錫、鉛的氯化物具有相似的結構,從SiCl4到PbCl4,相對分子質量逐步增大,說明熔點隨相對分子質量的增加而增大。
13.已知物質的熔點數據如下表,請回答問題。
物質 AlF3 AlCl3 AlBr3 Al2O3 MgCl2 MgO
1 260 181(升華) 263 2 045 707 2 852
(1)下列各組物質中,熔化時所克服的粒子間作用力類型分別與氟化鋁和溴化鋁相同的是　　　　(填字母)。
A.NaCl和CCl4
B.Na2O和SiO2
C.金剛石和金屬鋁
D.碘和干冰
(2)MgCl2的熔點遠高于AlCl3熔點的原因是　　　　　　　　　　。
(3)工業上常用電解熔融MgCl2的方法生產金屬鎂,用電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產鋁。為什么不用電解MgO的方法生產鎂,也不用電解AlCl3的方法生產鋁
(4)MgO的熔點比BaO的熔點　　　　　　　(填“高”或“低”)。
(5)設計可靠的實驗證明MgCl2、AlCl3所屬的晶體類型,實驗方法是　　　　　　　　。
答案(1)A
(2)MgCl2是離子晶體,AlCl3是分子晶體,離子鍵的強度遠大于分子間作用力
(3)氧化鎂晶體的熔點比氯化鎂晶體的熔點高,電解時消耗電能大。AlCl3不屬于離子晶體,熔融時不能導電,因而不能用電解AlCl3的方法生產鋁。
(4)高
(5)將兩晶體加熱到熔化狀態,MgCl2能導電,AlCl3不能導電,證明AlCl3為分子晶體,MgCl2為離子晶體
解析(1)由表中數據可知AlF3是離子化合物,熔化時需克服離子鍵,而AlBr3是分子晶體,熔化時需克服分子間作用力,故A項符合題目要求。
(2)MgCl2是離子晶體,離子間通過離子鍵結合,AlCl3為共價化合物分子,分子間通過范德華力結合,離子鍵作用力遠大于范德華力,所以MgCl2的熔點遠高于AlCl3的熔點。
(3)因為MgO的熔點遠高于MgCl2,故電解熔融MgO將需要更高的溫度,消耗更多的能量,因而不用電解MgO的方法生產鎂。AlCl3不屬于離子晶體,熔融時不能導電,因而不能用電解AlCl3的方法生產鋁。
(4)MgO和BaO都是離子化合物,Mg2+的半徑比Ba2+的半徑小,所以MgO的熔點比BaO的熔點高。
(5)將兩種晶體加熱到熔化狀態,MgCl2能導電,而AlCl3不能導電,即可證明MgCl2為離子晶體,AlCl3為分子晶體。
14.如圖,直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+或Cl-所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。
(1)請將其中代表Cl-的圓圈涂黑(不必考慮體積大小),以完成NaCl晶體結構示意圖。
(2)晶體中,在每個Na+的周圍與它距離最近的Na+共有　　　　個。
(3)在NaCl晶胞中正六面體的頂角上、面上、棱上的Na+或Cl-為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有,一個晶胞中Cl-的個數等于　　　,即　　　　　　(填計算式);Na+的個數等于　　　　,即　　　　　(填計算式)。
答案(1)(答案不唯一,合理即可)
(2)12
(3)4　8×+6×=4　4　12×+1=4(答案不唯一,只要與第1問對應即可)
解析(1)如圖所示:
(2)從體心Na+看,離它距離最近的Na+共有12個。
(3)根據離子晶體的晶胞,求陰、陽離子個數比的方法是均攤法。由此可知,如圖NaCl晶胞中,含Na+數目為12×+1=4;含Cl-數目為8×+6×=4。
15.已知金屬晶體中金屬原子的空間利用率為×100%。金晶胞是面心立方體,立方體的每個面上5個金原子緊密堆砌(如圖,其余各面省略),金原子半徑為a cm。(設NA為阿伏加德羅常數的值)
(1)金晶體每個晶胞中含有　　　　個金原子。
(2)一個晶胞的體積是　　　　 cm3。
(3)金晶體的密度是　　　　 g·cm-3。
(4)金原子空間占有率為　　　。
答案(1)4　(2)(2a)3
(3)　(4)74%
解析(1)根據晶胞結構可知,一個金晶胞中含有(8×+6×)=4個金原子。
(2)金原子半徑為acm,則晶胞中面對角線是4acm,所以晶胞的邊長是2acm,所以晶胞體積為(2a)3cm3。
(4)晶胞的體積是(2a)3cm3,而金原子占有的體積是4×πa3cm3,所以金原子空間占有率為×100%=×100%=74%。
16.鎂、銅等金屬離子是人體內多種酶的輔因子。工業上從海水中提取鎂時,先制備無水氯化鎂,然后將其熔融電解,得到金屬鎂。
(1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物,其主要作用除了降低熔點之外還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知MgO的晶體結構屬于NaCl型。某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如下圖所示,請改正圖中錯誤: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成煙火。燃放時,煙火發出五顏六色的光,請用原子結構的知識解釋發光的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)Mg是第三周期元素,該周期部分元素氟化物的熔點見下表:
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔點/K 1266 1534 183
解釋表中氟化物熔點差異的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案(1)增強熔融鹽的導電性
(2)8號白色空心球應改為黑色實心球
(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以發光的形式釋放能量
(4)離子晶體粒子間的作用力隨陽離子半徑的減小、電荷的增大而增大,故MgF2的熔點高于NaF的熔點;SiF4是分子晶體,晶體中粒子間的作用力為范德華力,因而熔點較低
解析(1)這些物質不能實際參與反應,是為了降低熔點及增強熔融鹽的導電性。
(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以發光的形式釋放能量。
(4)離子晶體中粒子間的作用力隨陽離子半徑的減小、電荷的增大而增大,故MgF2的熔點高于NaF的熔點;SiF4是分子晶體,晶體中粒子間的作用力為范德華力,因而熔點較低。
17.KH2PO4晶體具有優異的非線性光學性能。我國科學工作者制備的超大KH2PO4晶體已應用于大功率固體激光器,填補了國家戰略空白。回答下列問題。
(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中,核外電子排布相同的是　　　　　　　　　　(填離子符號)。
(2)原子中運動的電子有兩種相反的自旋狀態,若一種自旋狀態用+表示,與之相反的用-表示,稱為電子的自旋磁量子數。對于基態的磷原子,其價電子自旋磁量子數的代數和為　　　　。
(3)已知有關氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表:
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
從能量角度看,氮以N2而白磷以P4(結構式可表示為)形式存在的原因是
　。
(4)已知KH2PO2是次磷酸的正鹽,H3PO2的結構式為　　　　　　,其中P采取　　　　雜化方式。
(5)磷酸通過分子間脫水縮合形成多磷酸,如
++
如果有n個磷酸分子間脫水形成環狀的多磷酸,則相應的酸根可寫為　　　　　　　　。
(6)分別用、表示H2P和K+,KH2PO4晶體的四方晶胞如圖(a)所示,圖(b)、圖(c)分別顯示的是H2P、K+在晶胞xz面、yz面上的位置。
①若晶胞底邊的邊長均為a pm、高為c pm,阿伏加德羅常數的值為NA,晶體的密度為　　　　 g·cm-3(寫出表達式)。
②晶胞在x軸方向的投影圖為　　(填字母)。
答案(1)K+、P3-
(2)+或-
(3)N2中N≡N鍵能較大、分子較穩定;P4中有6個P—P鍵,鍵能較大,較穩定
(4)　sp3
(5)Pn
(6)①　②B
解析(1)在KH2PO4的四種組成元素各自形成的簡單離子中,K+與P3-的核外電子排布相同。
(2)基態磷原子的價層電子排布式為3s23p3,3s2的兩個電子的自旋磁量子數一個是+、一個是-,代數和為0;3p3的三個電子的自旋狀態相同,若自旋磁量子數都是+,則其價電子的自旋磁量子數的代數和為+,若自旋磁量子數都是-,其價電子的自旋磁量子數的代數和為-。
(3)由鍵能數據可知,N≡N的鍵能(946kJ·mol-1)大于3個N—N的鍵能之和(579kJ·mol-1),而P≡P的鍵能(489kJ·mol-1)小于3個P—P的鍵能之和(591kJ·mol-1),共價鍵鍵能越大,鍵越牢固,分子越穩定。
(4)由信息“KH2PO2是次磷酸的正鹽”,說明次磷酸(H3PO2)為一元酸,則其結構式為,中心原子P采取sp3雜化。
(5)由圖所示結構得,n個磷酸分子形成環狀多磷酸脫去n分子H2O,則多磷酸的分子式中H、P、O對應的分子數目為3n-2n=n、n、4n-n=3n,即多磷酸分子式為HnPnO3n,故酸根可寫為Pn。
(6)①根據均攤法計算得,一個晶胞中有8×+4×+1=4個白球,6×+4×=4個黑球,則晶體的密度為ρ=g·cm-3=g·cm-3。
②根據晶胞空間結構中原子的位置關系可知,其在x軸上投影圖為B。

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