人教版高中化学选修3同步练习（附答案+全解全析）：3.3　金属晶体.doc

1、 - 1 - 金属晶体金属晶体同步检测试题同步检测试题 练基础练基础 1金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是( ) A易导电 B易导热 C有延展性 D易锈蚀 2下列有关金属晶体的说法不正确的是( ) A金属晶体是一种“巨分子” B电子气为所有原子所共有 C简单立方堆积的空间利用率最低 D体心立方堆积的空间利用率最高 3某晶体的堆积方式如下图所示，下列说法不正确的是( ) A此种堆积方式为面心立方最密堆积 B该种堆积方式每一层上为密置层 C该种堆积方式可用符号“ABCABCABC”表示 D金属 Mg 就属于此种堆积方式 4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(

2、 ) A金属原子的价电子数较少 B金属晶体存在自由移动的电子 C金属原子的原子半径较大 D金属键不具有方向性和饱和性 5金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是( ) A钋 Po简单立方堆积52%8 B钠 Na体心立方堆积74%12 C锌 Zn六方最密堆积68%8 D银 Ag面心立方最密堆积74%12 6下列四种性质的叙述，可能属于金属晶体的是( ) A由分子间作用力结合而成，熔点低 B固态时或熔融后易导电，熔点在 1 000 左右 - 2 - C由共价键结合成网状结构，熔点高 D固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电 7下列对各组物质性质的比较中，正确的是( ) A熔点：LiNaCu

3、AlFe C密度：NaMgAl 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 8已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为( ) 铜晶胞 A14、6 B14、8 C4、8 D4、12 9石墨的片层结构如图所示。在片层结构中，碳原子数、CC 键数、六元环数之比为 ( ) A1:1:1 B2:2:3 C1:2:3 D2:3:1 提素养提素养 10石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。 其结构如图所示，下列有关说法正确的是( ) A石墨烯中碳原子的杂化方式为 sp3 B石墨烯中每个六元碳环平均占有 3 个碳原子 C从石墨中剥离石墨烯

4、需要破坏化学键 - 3 - D石墨烯具有导电性 11石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。 比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为 CxK，其平面图形如图所示。 x 的值为( ) A8 B12 C24 D60 12金属晶体的原子堆积方式常有以下四种，请认真观察模型图，回答下列问题： (1)四种堆积模型的堆积名称依次是_、_、_、_。 (2)如图甲中的堆积方式， 空间利用率为_， 只有金属_采用这种堆积方式。 (3)如图乙与丙中两种堆积方式中金属原子的配位数_(填“相同”或“不相 同”)；乙中的空间利用率为_，丙中按_的方式进行堆积。 (4)采

5、取图丁中堆积方式的金属通常有_(任写三种金属元素的符号)，每个晶胞中 所含有的原子数为_。 13(1)1 183 K 以下纯铁晶体的基本结构单元如图 1 所示，1 183 K 以上转变为图 2 所示 的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。 铁原子的简化电子排布式为_；铁晶体中铁原子以_键相互结合。 图 1 和图 2 中，铁原子的配位数之比为_。 纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的边长之比为(1 183 K 以下与 1 183 K - 4 - 以上之比)_。 转变温度前后两者的密度之比为(1 183 K 以下与 1 183 K 以上之比)_。 (2)金晶体的晶胞是面心立方

6、体，金原子的直径为 d cm，用 NA表示阿伏加德罗常数，M 表示金的摩尔质量(单位：g mol 1)。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还 应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有_个金原子。1 个晶胞的体积为_cm3。金晶体的密度为_g cm 3。 14铜和金是重要的金属，在生产和生活中有重要应用。请回答下列问题： (1)用金属键理论解释金属铜能导电的原因是 _ _。 (2)金属铜采取如图所示堆积方式，可称为_堆积，则 Cu 晶体中 Cu 原子的配位数 为_。 (3)Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示，则该化合物 的化学

7、式为_。 (4)铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为 127.8 pm，列式计算晶体铜的密度为 _ _。 15(1)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与 Cu 同族，Au 原子最外层电子排布式为 _；一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中 Cu 原子处于面心，Au 原子处于顶角位置，则该合金中 Cu 原子与 Au 原子数量之比为_；该晶体中，原子之 间的作用力是_，若该晶胞的边长为 a cm，则该合金密度为_g cm 3(阿伏加德罗常数的值为 N A)。 (2)上述晶体具有储氢功能， 氢原子可进入到由 Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。 - 5 - 若将 Cu

8、原子与 Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构相似，该晶体储氢 后的化学式应为_。 - 6 - 金属晶体金属晶体 1解析：组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子，在外加电场作用下电子可发 生定向移动，故能导电，能用金属晶体结构加以解释，A 正确；金属晶体的导热是由于晶体内 部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构加以解释，B 正确；金属发生形变时， 自由电子仍然可以在金属阳离子之间流动，使金属不易断裂，能用金属晶体结构加以解释，C 正确；金属易锈蚀与金属晶体结构无关，属于化学性质，金属的化学性质比较活泼，容易被 空气中的氧气所氧化，故金属易腐蚀不能用金属晶体结构

9、加以解释，D 错误。 答案：D 2答案：D 3解析：观察题图，该晶体为“ABCABCABC”的面心立方最密堆积，每一层上为 密置层，金属 Mg 属于六方最密堆积方式，所以 D 错误。 答案：D 4解析：金属晶体中微粒之间的作用力是金属键，金属键不具有方向性和饱和性，所 以金属原子以最紧密的方式堆积，故原子的配位数高。 答案：D 5解析：应记住金属晶体中原子堆积模型以及各种堆积的典型代表金属、空间利用率 以及相应的配位数。A 项中配位数应为 6，B 项中体心立方堆积的空间利用率为 68%，配位数 为 8；C 项中 Zn 为六方最密堆积，空间利用率为 74%，配位数为 12。 答案：D 6解析：A

10、 中为分子晶体；B 中固体能导电，熔点在 1 000 左右，可能为金属晶体； C 中共价键结合成的网状结构，是原子晶体的结构特点；D 中固态时不导电，熔融能导电是离 子晶体的特征。 答案：B 7解析：同主族的金属单质，原子序数越大，熔点越低，这是因为它们的价电子数相 同，随着原子半径的增大，金属键逐渐减弱，A 项错；Na、Mg、Al 是同周期的金属单质，密 度逐渐增大，故 C 项错；不同堆积方式的金属晶体空间利用率分别是：简单立方堆积 52%， 体心立方堆积 68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为 74%，因此 D 项错；常用的金属 导体中，导电性最好的是银，其次是铜，再次是铝、铁，故 B

11、 正确。 答案：B 8解析：(1)晶胞中所含原子的计算方法：晶胞顶角上的原子占1 8，棱上的原子占 1 4，面 上的原子占1 2， 体心上的原子为 1， 根据以上规律就可计算晶胞所含的原子数。 在 Cu 的晶胞中， 顶角原子为 8 个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子 - 7 - 数为 81 86 1 24。(2)金属晶体中金属原子的配位数即为距离该原子最近的金属原子的数 目。在 Cu 的晶胞中，与每个顶角的 Cu 原子距离相等的铜原子共有 12 个，因此其配位数为 12。 答案：D 9解析：在石墨的片层结构中，我们以一个六元环为研究对象，由于一个碳原子为三 个

12、六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为 61 32 个；另外一个碳碳键为二个六元环 共用，即属于每个六元环的碳碳键键数为 61 23 个。 答案：D 10解析：石墨烯是平面结构，碳原子的杂化方式为 sp2，故 A 错误；石墨烯中每个六 元碳环平均占有 2 个碳原子，故 B 错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故 C 错误；石墨烯中每个碳原子有 1 个与碳环平面垂直的未参与杂化的 2p 轨道，并含有 1 个未成 对电子，形成遍及整个平面的大 键，这些电子可以在整个网状平面上运动，该大 键具有 金属键的性质，所以石墨烯具有导电性，故 D 正确。 答案：D 11解析：可选取题图中 6 个

13、钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被 3 个正 六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为 61 313，该六边形内实际含有的碳 原子数为 24，故钾原子数与碳原子数之比为 1:8。 答案：A 12解析：(1)甲中的堆积方式是将非密置层的金属原子上下对齐，形成的晶胞是 1 个立 方体，在立方体的每个顶角有 1 个金属原子，称为简单立方堆积。乙和丙中都是密置层原子 的堆积方式，乙中上面 A 层和下面 A 层的 3 个原子组成的三角形方向相同。称为六方最密堆 积。丙中 A 层和 C 层的 3 个原子组成的三角形方向相反，称为面心立方最密堆积。丁中的堆 积方式是将非密置层的上层金属原子填

14、入下层金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，形 成的晶胞是 1 个立方体，在立方体的每个顶角有 1 个原子，立方体的中心含有 1 个金属原子， 称为体心立方堆积。(2)简单立方堆积的空间利用率最低，为 52%，采取这种堆积方式的只有 Po(钋)。(3)乙和丙中两种堆积方式，金属原子的配位数均为 12，且其空间利用率均为 74%。 (4)丁中是体心立方堆积，采取这种堆积方式的金属有 K、Na、Fe 等。用“均摊法”可求得每 个晶胞中含有金属原子的个数为 181 82。 答案：(1)简单立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 体心立方堆积 (2)52% Po(钋) (3)相同 74% ABCAB

15、CABC (4)K、Na、Fe(合理即可) 2 13解析：(1)在 1 183 K 以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是 - 8 - 8 个顶点的铁原子；在 1 183 K 以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有 12 个，即配位数之比为 2:3。设铁原子半径为 a，在 1 183 K 以下的纯铁晶体中，基本结构单 元的边长为4 3a 3 ；在 1 183 K 以上的纯铁晶体中，基本结构单元的边长为 2 2a。根据 1 183 K 以下的纯铁晶体和 1 183 K 以上的纯铁晶体的基本结构单元的边长比为 6 3 ， 可知两者基本结 构单元的体积比为2 6 9 ，又

16、因为两者一个基本结构单元分别包含 2 个和 4 个铁原子，可知两者 的密度之比为1 2 2 6 9 3 6 8 。 (2)如图是取金晶胞中某一面的平面部分， AC 为 2 倍金原子的直径， AB 为立方体的棱长， 由图可得，立方体的棱长为 2d cm，所以晶胞的体积为( 2d)32 2d3cm3。 密度质量 体积，质量用晶胞中 4 个金原子的质量，体积用晶胞的体积，即密度为 4M NA 2 2d3g cm 3 2M d3NAg cm 3。 答案：(1)Ar3d64s2 金属 2:3 6 3 3 6 8 (2)4 2 2d3 2M d3NA 14解析：(3)该晶胞中，铜原子个数为 321 212

17、 1 66，H 原子个数为 136 1 3 6，所以该化合物的化学式为 CuH。 (4)铜晶体为面心立方最密堆积，则每个晶胞中含有铜原子数目为 81 86 1 24，Cu 原子半径 r127.8 pm127.810 10 cm，假设晶体铜的密度为 ，晶胞的边长为 d，则 d4r 2 2 2r， 晶胞的体积是 d3， 则 d3464 NA g， 解得 464 NA2 2127.810 103g cm 39.0 g cm 3。 答案：(1)铜为金属晶体，自由电子在外加电场作用下可以发生定向移动而导电 (2)面心立方最密 12 (3)CuH (4) 464 NA2 2127.810 103g cm 39.0 g cm3 - 9 - 15解析：(1)Au 原子最外层电子排布式可类比 Cu，只是电子层多两层，由于该合金晶 体是面心立方最密堆积结构，晶胞内 N(Cu)61 23，N(Au)8 1 81；1 个晶胞质量为 389 NA g，则 389 NAa3g cm 3。 (2)CaF2晶胞中含有 Ca2 ：81 86 1 24 个，含 F 8 个，所以氢原子在晶胞内有 8 个， 可以得储氢后的化学式为 H8AuCu3。 答案：(1)6s1 3:1 金属键 389 NAa3 (2)H8AuCu3