1、第三节金属晶体 课时演练课时演练促提升促提升 A 组 1.金属键的强弱与金属价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强,与金属阳离子的半径大小也有关, 半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是() A.Li Na KB.Na Mg Al C.Li Be MgD.Li Na Mg 解析:金属熔点的高低与金属阳离子半径大小及金属价电子数有关。价电子数越多,阳离子半径越小,金 属键越强。B 项中三种金属在同一周期,价电子数分别为 1、2、3,且半径由大到小,故熔点由高到低的顺序 是 AlMgNa。 答案:B 2.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是() O2、I2、HgCO、
2、Al、SiO2Na、K、RbNa、Mg、Al A.B.C.D. 解析:中 Hg 在常温下为液态,而 I2为固态,故错;中 SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO 是分子晶体, 其熔点最低,故正确;中 Na、K、Rb 价电子数相同,其阳离子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降 低,故错;中 Na、Mg、Al 价电子数依次增多,离子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点逐渐升高,故正 确。 答案:D 3.下列叙述正确的是() A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,这是由于金属原子之间有较强的作用 B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流 C.金属是借助自由电子的运动,把能量从温
3、度高的部分传到温度低的部分 D.金属的导电性随温度的升高而减弱 解析:金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,这是因为金属晶体中各层会发生相对滑动,但不会改 变原来的排列方式,故A项不正确;金属里的自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流,故B项 不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属原子将能量进行传递,故 C 项不正确。 答案:D 4.几种晶体的晶胞如图所示: 所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是() A.碘、锌、钠、金刚石 B.金刚石、锌、碘、钠 C.钠、锌、碘、金刚石 D.锌、钠、碘、金刚石 解析:第一种晶胞为体小立方堆积,钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式;第二种晶胞为
4、六方最密堆积, 镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式;组成第三种晶胞的粒子为双原子分子,是碘;第四种晶胞的粒子结构为 正四面体结构,为金刚石。 答案:C 5.下列有关金属晶体判断正确的是() A.简单立方、配位数 6、空间利用率 68% B.钾型、配位数 6、空间利用率 68% C.镁型、配位数 8、空间利用率 74% D.铜型、配位数 12、空间利用率 74% 解析:简单立方空间利用率为 52%,故 A 项错;钾型配位数为 8,故 B 项错;镁型配位数为 12,故 C 项错。 答案:D 6.关于右图不正确的说法是() A.此种最密堆积为面心立方最密堆积 B.该种堆积方式称为铜型 C.该种堆积方式
5、可用符号 ABCABC表示 D.该种堆积方式称为镁型 解析:从图示可看出,该堆积方式的第一层和第四层重合,所以这种堆积方式属于铜型堆积,这种堆积方 式可用符号“ABCABC”表示,属面心立方最密堆积,而镁属于六方堆积,所以选项 D 不正确。 答案:D 7.关于下列四种金属堆积模型的说法正确的是() A.图 1 和图 4 为非密置层堆积,图 2 和图 3 为密置层堆积 B.图 1图 4 分别是简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方堆积、体心立方堆积 C.图 1图 4 每个晶胞所含有原子数分别为 1、2、2、4 D.图 1图 4 堆积方式的空间利用率分别为 52%、68%、74%、74% 解析:图
6、1、图 2 为非密置层堆积,图 3、图 4 为密置层堆积,A 项错误;图 1图 4 分别是简单立方堆积、 体心立方堆积、面心立方堆积和六方最密堆积,B 项错误;图 1图 4 每个晶胞所含有的原子数(利用均摊法计 算)分别为 1、2、4、2,C 项错误;D 项正确。 答案:D 8.某固体仅由一种元素组成,其密度为 5.0 gcm-3,用 X-射线研究该固体的结构时得知:在边长 110-7cm 的正方体中含有 20 个原子,则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的() A.32B.120C.150D.180 解析:M=Vm=6.021023mol-15.0 gcm-3150 gmol-1,故 Mr
7、=150。 答案:C 9.C、Si、Ge、Sn 是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用,请回答下列问 题: (1)Ge 原子的核外电子排布式为。 (2)C、Si、Sn 三种元素的单质中,能够形成金属晶体的是。 (3)按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质。 CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式; SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式。 解析:(1)Ge 与碳同族且属第四周期,因此其电子排布式可写为 1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)C、Si、Sn 中 Sn 是金属元素,故其单质为金属晶体。(3)CO2分子为直线形,碳氧原子之间以
8、共价键(键与键)结合。 SiO 通过共价键形成四面体结构,四面体之间又通过共价键形成空间网状结构而构成原子晶体,成键方 式为共价键。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(2)Sn(3)直线形;共价键(键与键)SiO 通过共价键形成 四面体结构,四面体之间通过共价键形成空间网状结构;共价键(键) 10.金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体,如图所示,即在立方体的 8 个顶点各有一个金原子, 各个面的中心有一个金原子,每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为 d,用 NA表示阿伏加德罗常 数的值,M 表示金的摩尔质量。 (1)金晶体的每个晶胞中含有个金原子。
9、 (2)欲计算一个金晶胞的体积,除假定金原子是刚性小球外,还应假定。 (3)一个晶胞的体积是。 (4)金晶体的密度是。 解析:(1)由题中对金晶体晶胞的叙述,可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数,即 8+6=4。 (2)金原子的排列是紧密堆积形式的,每个面心的原子和四个顶点的原子要相互接触。 (3)右图是金晶体中原子之间相互位置关系的平面图,AC为金原子直径的2倍,AB为立方体的边长,由图 可得,立方体的边长为 d,所以一个晶胞的体积为(d)3=2d3。 (4)一个晶胞的质量等于 4 个金原子的质量,所以=。 答案:(1)4(2)每个面心的原子和四个顶点的原子相互接触(3)2d3(4) B 组
10、1.下列关于金属晶体的叙述正确的是() A.用铂金做首饰不能用金属键理论解释 B.固态和熔融时易导电,熔点在 1 000 左右的晶体可能是金属晶体 C.Al、Na、Mg 的熔点逐渐升高 D.温度越高,金属的导电性越好 解析:A 项,用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性,能用金属键理论解释。B 项,金属晶体在固态和熔融 时能导电,其熔点差异很大,故题设条件下的晶体可能是金属晶体。C 项,一般来说,金属中单位体积内自由电 子的数目越多,金属元素的原子半径越小,金属键越强,故金属键的强弱顺序为 AlMgNa,其熔点的高低顺序 为 AlMgNa。D 项,金属的导电性随温度的升高而降低,温度越高,其导电性
11、越差。 答案:B 2.下列有关金属元素特征的叙述中正确的是() A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.金属单质的熔点总是高于分子晶体 解析:金属在化合物中一定显正价,B 项正确;金属元素的原子只有还原性,但离子如 Fe2+既有氧化性,又 有还原性,A 项错误;金属元素有的是变价元素,有的化合价没变化,C 项错误;金属晶体的熔沸点差距较大,有 些金属晶体的熔沸点很低,如 Hg 在常温下是液体,D 项错误。 答案:B 3.物质结构理论推出:金属键越强,其金属的硬度越大,熔点越高。且研究表明,一般来说,金属阳离子
12、半径 越小,所带电荷越多,则金属键越强,由此判断下列说法错误的是() A.硬度:MgAlB.熔点:MgCa C.硬度:MgKD.熔点:CaK 解析:根据金属的物理性质与金属键的强弱进行分析。 根据题目所给信息,镁和铝原子的电子层数相同,价电子数:AlMg,离子半径:Al3+Mg2+,金属键:MgMg2+,金属键:MgCa,镁的熔点 高于钙,所以 B 项正确。用以上比较方法推出,价电子数: MgK,离子半径:Mg2+Na+K, 镁的硬度大于钾,所以 C 项正确。 钙和钾元素位于同一周期,价电子数:CaK,离子半径:K+Ca2+,金属键:CaK, 钙的熔点高于钾,所以 D 项正确。 答案:A 4.
13、金属钠晶体为体心立方晶胞,实验测得钠的密度为(gcm-3)。已知钠的相对原子质量为 a,阿伏加德罗 常数为NA(mol-1),假定金属钠原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切。 则钠原子的半径r(cm) 为() A.B. C.D. 解析:该晶胞中实际含钠原子 2 个,晶胞边长为,则=,进一步化简后可得答案。 答案:C 5.下列说法中正确的是() A.BF3和 NF3的立体构型都为平面三角形 B.互为手性异构体的分子的化学式相同 C.熔点:Na-K 合金氯化钠钠金刚石 D.空间利用率:体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积 解析:NF3为三角锥形分子,A项错误;互为手性异构体的分子,
14、其化学式相同,只是立体结构不同,B项正确; 合金的熔点比成分金属的低,钠的熔点低于氯化钠,故熔点顺序为 Na-K 合金钠氯化钠金刚石,C 项错误; 六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率均为 74%,D 项错误。 答案:B 6.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,下列有关说法正确的是() A.为简单立方堆积,为镁型,为钾型,为铜型 B.每个晶胞含有的原子数分别为1 个,2 个,2 个,4 个 C.晶胞中原子的配位数分别为6,8,8,12 D.空间利用率的大小关系为, 答案:B 7.铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问 题: (1)
15、铜原子基态电子排布式为; (2)用晶体的 X 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方 最密堆积,边长为 361 pm。又知铜的密度为 9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为列式计算,已知 Ar(Cu)=63.6; (3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限 长链结构(如下图),a 位置上 Cl 原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为 KCuCl3,另 一种的化学式为; (4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应
16、,其原因 是,反应的化学方程式为。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1 (2)4.7010-234.2310-22 NA=6.011023mol-1 (3)sp3K2CuCl3 (4) 过 氧 化 氢 为 氧 化 剂 , 氨 与 Cu 形 成 配 离 子 , 两 者 相 互 促 进 使 反 应 进 行 Cu+H2O2+4NH3Cu(NH3+2OH- 8.(2014 山东理综)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子 被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。 (1)图甲中,1 号 C 与相邻 C 形成键的个数为。 (2)
17、图乙中,1 号 C 的杂化方式是,该 C 与相邻 C 形成的键角(填“”“”或“=”)图甲 中 1 号 C 与相邻 C 形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有(填 元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M 与 C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M 原子位于 晶胞的棱上与内部。该晶胞中 M 原子的个数为,该材料的化学式为。 图丙 解析:(1)两个成键原子间有且只有一个键,1 号 C 与周围 3 个碳原子形成 3 个键。 (2)图乙中,1号C形成了4个键,杂化方式为sp3,形成四面体结构,1号C与相邻C形成的键角为109.5; 而甲中 1 号 C 形成平面三角形结构,1 号 C 与相邻 C 形成的键角为 120,因此图乙中的键角小。 (3)氧化石墨烯中的氧原子与 H2O 中的氢原子,氧化石墨烯中的氢原子与 H2O 中的氧原子都可以形成氢 键。 (4)棱上有 12 个 M 原子,内部有 9 个,晶胞中 M 原子的个数为 12+9=12,C60位于晶胞的顶点和面心上, 其个数为 8+6=4,化学式为 M3C60。 答案:(1)3 (2)sp3 (3)O、H (4)12M3C60
