2019高中化学第三章晶体结构与性质3.3金属晶体精练新人教版.docx

金属晶体一、A组定向巩固定向巩固一、金属键和金属晶体1.金属键的强弱与金属价电子数的多少有关,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,金属阳离子的半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是()A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMg解析:Li、Na、K价电子数相同,金属阳离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,A、D错误;Na、Mg、Al价电子数逐渐增多,金属阳离子半径逐渐减小,金属键逐渐增强,熔点逐渐升高,B正确;Be、Mg价电子数相同,金属阳离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,C错误。答案:B2.下列关于金属晶体的叙述中,正确的是()A.温度越高,金属的导电性越强B.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在C.金属晶体堆积密度大,能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性D.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在外力作用下会发生断裂,故金属无延展性解析:温度高,金属离子的热运动加快,对自由电子的移动造成阻碍,导电性减弱,A项错;常温下,Hg为液态,不属于晶体形态,B项错;金属键无方向性和饱和性,在外力作用下,一般不会断裂,即金属具有延展性,D项错;正是因为金属键无方向性和饱和性,所以金属晶体中的金属原子一般采用最密堆积,尽量充分利用空间,C项正确。答案:C3.下列晶体中,金属阳离子与自由电子间的作用最强的是()A.NaB.MgC.AlD.K解析:Na、Mg、Al均位于第三周期,原子半径逐渐减小,价电子数目逐渐增多,所以金属键逐渐增强,即铝的金属键最强,钠的金属键最弱,而K和Na位于同一主族,且K的半径比Na的大,钾的金属键比钠的弱。答案:C4.下列四种叙述,可能为金属晶体性质的是()A.由分子间作用力结合而成,熔点低B.固体或熔融后易导电,熔点在1 000 左右C.由共价键结合成网状结构,熔点高D.固体不导电,但溶于水或熔融后能导电解析:由分子间作用力结合而成,熔点低是分子晶体的性质,A错;固体能导电是金属晶体的特性,B对、D错,由共价键结合成网状结构,熔点高为原子晶体的性质,C错。答案:B定向巩固二、金属晶体的原子堆积模型5.已知某金属晶体中(如碱金属)原子堆积方式如图所示,则该堆积方式是()A.简单立方堆积B.体心立方堆积C.六方最密堆积D.面心立方最密堆积解析:将非密置层上层金属填充在下层金属形成的凹槽中,属于体心立方堆积。答案:B6.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%6B.钠Na体心立方堆积74%12C.锌Zn六方最密堆积68%8D.银Ag面心立方最密堆积68%12解析:B项体心立方堆积空间利用率为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;D项中Ag为面心立方最密堆积,空间利用率为74%,配位数为12;A项堆积方式、空间利用率和配位数均正确。答案:A7.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,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。(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818+612=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2d,所以一个晶胞的体积为(2d)3=22d3。(4)一个晶胞的质量等于4个金原子的质量,所以=4MNA22d3=2MNAd3。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)22d3(4)2MNAd3二、B组综合提升1.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式:六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积,如图甲、乙、丙分别代表这三种堆积方式的结构,其晶胞内金属原子个数比为()A.121B.321C.984D.21149解析:由均分思想可知,甲晶胞内金属原子的个数为3+212+1216=6,乙晶胞内金属原子的个数为612+818=4,丙晶胞内金属原子的个数为1+818=2,则甲、乙、丙三种堆积方式的晶胞内金属原子个数比为321。答案:B2.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110-7 cm 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=(110-7cm)3206.021023mol-15.0gcm-3150gmol-1,故Mr=150。答案:C3.导学号26054080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.32aNAB.332aNAC.3432aNAD.1232aNA解析:该晶胞中实际含钠原子2个,晶胞边长为4r3,则=2aNA(4r3)3,进一步化简后可得答案。答案:C4.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是()A.为简单立方堆积,为六方最密堆积,为体心立方堆积,为面心立方最密堆积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6,8,8,12D.空间利用率的大小关系为,所以D项不正确。答案:B5.导学号26054081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)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。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)4.7010-234.2310-22NA=63.6gmol-1144.2310-22g=6.011023 mol-1(3)sp3K2CuCl36.导学号26054082钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。图甲、乙、丙是一些晶体材料的结构示意图。请回答下列问题:(1)写出基态镍原子的核外电子排布式:。(2)钛金属晶体的原子堆积方式如图甲所示,则每个钛原子周围有个紧邻的钛原子。(3)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图乙所示,该合金的化学式为,1 mol镧形成的该合金能储存 mol氢气。(4)嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分钡钛矿晶体的晶胞结构如图丙所示,该晶体经X-射线分析鉴定,重复单位为立方体,边长为a cm。顶点位置被Ti4+所占据,体心位置被Ba2+所占据,所有棱心位置被O2-所占据。该晶体中的O元素与H元素形成的化合物的中心原子的杂化类型为,其分子的立体构型为。写出该晶体的化学式:。若该晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则a= cm。解析:(1)Ni是28号元素,其原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。(2)由钛金属晶体的原子堆积方式可知,属于立方最密堆积,原子配位数为12,即每个钛原子周围有12个紧邻的钛原子。(3)根据某合金储氢后的晶胞结构示意图可知该合金中含有La:818=1、Ni:812+1=5,所以化学式是LaNi5;1mol该合金吸附氢气的物质的量是8mol14+2mol12=3mol。(4)该晶体中的O元素与H元素形成的化合物H2O的中心原子O原子的杂化类型为sp3杂化,其分子立体构型为V形;根据晶胞结构示意图可知,Ba:1、Ti:818=1、O:1214=3,所以该晶体的化学式是BaTiO3;由于晶胞为立