高中化学人教版物质结构与性质第三章晶体结构与性质课时作业15

课时作业15金属晶体eq\o(\s\up7(时间：45分钟满分：100分),\s\do5())一、选择题(共48分)1．下列有关金属键的叙述中，错误的是()A．金属键没有饱和性和方向性B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C．金属键中的电子属于整块金属D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关解析：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。答案：B2．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()A．金属原子的价电子数较少B．金属晶体中存在自由移动的电子C．金属晶体的原子半径较大D．金属键不具有方向性和饱和性解析：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，所以金属原子能以最紧密的方式堆积，故原子的配位数高，这样能充分利用空间。答案：D3．下列能说明石墨具有分子晶体的性质的是()A．晶体能导电 B．熔点高C．硬度小 D．燃烧产物是CO2解析：分子晶体具有硬度小、熔点低的特点，因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。A项晶体能导电是金属晶体的性质；B项熔点高是原子晶体的性质；D项燃烧产物是CO2只能说明石墨能燃烧，是碳单质的化学性质。答案：C4．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。答案：C5．钠钾合金在通常状况下呈液态，可作为原子反应堆的导热剂。以下是对钠钾合金具有导热性的主要原因的分析，其中正确的是()A．钠钾合金的熔点很低B．钠、钾原子的电离能都很小C．钠钾合金中有自由电子D．钠钾合金中有金属离子解析：本题考查合金的性质与用途。钠钾合金以金属键相结合，钠钾合金的导热原理跟金属晶体相同。答案：C6．下列有关金属晶体的说法中不正确的是()A．金属晶体是一种“巨型分子”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解析：根据金属晶体的“电子气理论”，A、B选项都是正确的。金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是：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%。因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高，因此应选择D项。答案：D7．下列叙述不正确的是()A．金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高B．晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定C．因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原理D．金属铜和镁均以ABAB……方式堆积解析：晶体一般尽量采取紧密堆积方式，但原子晶体中共价键具有饱和性和方向性，所以不遵循这一原理；Mg以ABAB……方式堆积，但Cu以ABCABC……方式堆积。答案：D8．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1000℃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Al>Mg>Na，其熔点的高低顺序为Al>Mg>Na。D项，金属的导电性随温度的升高而降低，温度越高，其导电性越差。答案：B9．金属钠晶体为体心立方晶胞()，晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为()\f(a,2) \f(\r(3)a,4)\f(\r(3)a,2) D．2a解析：如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面，可得如图所示的结构，其中AB为晶胞的边长，BC为晶胞的面对角线，AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知：BC＝eq\r(2)a，结合AB2＋BC2＝AC2得：r＝eq\f(\r(3)a,4)。答案：B10．铝硅合金(含硅%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。现有下列三种晶体：①铝②硅③铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是()A．①②③ B．②①③C．③②① D．③①②解析：一般合金的熔点低于合金中各组分的熔点，而铝与硅比较，硅属于原子晶体，具有较高的熔点，故答案为D项。答案：D11．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：第一种晶胞为体心立方堆积，钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式；第二种晶胞为六方最密堆积，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：C12．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、面心立方堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为()A．3:2:1 B．11:8:4C．9:8:4 D．21:4:9解析：本题考查晶胞中微粒数的计算，用均摊法。晶胞a中所含原子＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6个，晶胞b中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，晶胞c中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋1＝2个。答案：A二、填空题(共52分)13．(8分)判断下列晶体类型。(1)SiI4：熔点120.5℃，沸点287.4(2)硼：熔点2300℃，沸点2550(3)硒：熔点217℃，沸点685(4)锑：熔点630.74℃，沸点1750解析：(1)SiI4熔点低，沸点低，是分子晶体。(2)硼熔、沸点高，硬度大，是典型的原子晶体。(3)硒熔、沸点低，易溶于CHCl3，属于分子晶体。(4)锑熔点较高，沸点较高，固态能导电，是金属晶体。答案：(1)分子晶体(2)原子晶体(3)分子晶体(4)金属晶体14．(9分)(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。它的最大优点是容易活化，其晶胞结构如图所示。它的化学式为________。(2)镁系合金是最早问世的合金之一，经X­射线衍射实验分析得镁铜合金为面心立方结构，镁镍合金为六方最密堆积。镁系合金的优点是价格较低，缺点是要加热到250℃A．金属铜的晶胞结构为B．已知钛和镁的堆积方式相同，均为六方最密堆积，则其堆积方式为C．镁铜合金晶体的原子空间利用率为74%D．镁镍合金晶体的配位数为12(3)《X­射线金相学》中记载关于铜与金可形成两种有序的金属互化物，其结构如图。下列有关说法正确的是()A．图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同B．图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3C．图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个D．设图Ⅰ中晶胞的边长为acm，则图Ⅰ中合金的密度为eq\f(261,NAa3)g·cm－3解析：(1)根据晶胞结构图可知，面心上的原子为2个晶胞所共有，顶点上的原子为6个晶胞所共有，棱上的原子为3个晶胞所共有，内部的原子为整个晶胞所共有，所以晶胞中La原子有3个，Ni原子有15个，则镧系合金的化学式为LaNi5。(2)铜是面心立方堆积结构(如图所示)，而A项中的图为六方最密堆积结构，A项不正确；钛和镁晶体是按“ABAB…”的方式堆积，B项正确；面心立方最密堆积和六方最密堆积的配位数均为12，空间利用率均为74%，C、D项正确。故答案为A。(3)图Ⅰ中，铜原子数为8×eq\f(1,8)＋2×eq\f(1,2)＝2，金原子数为4×eq\f(1,2)＝2，故化学式为CuAu。图Ⅱ中，铜原子数为8×eq\f(1,8)＝1，金原子数为6×eq\f(1,2)＝3，故化学式为CuAu3。图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故紧邻的铜原子有6个。图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3cm3，密度ρ＝m/V＝eq\f(2,NA)×(64＋197)÷a3g·cm－3＝eq\f(522,NAa3)g·cm－3。答案：(1)LaNi5(2)A(3)B15．(11分)如下图所示为金属原子的四种基本堆积模型，请回答以下问题：(1)以下原子堆积方式中，空间利用率最低的是________(在图中选择，填字母)，由非密置层互相错位堆积而成的是________。(2)金属铜的晶胞模型是________，每个晶胞含有______个Cu原子，每个Cu原子周围有________个紧邻的Cu原子。解析：A为简单立方堆积，为非密置型，空间利用率最低。金属铜采取面心立方最密堆积，每个晶胞内含有的铜原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。取顶角上的一个铜原子考察，离它最近的铜原子共有12个。答案：(1)AB(2)C41216．(15分)铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_________________________________________________________。(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是________。(3)SOeq\o\al(2－,4)的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是________。(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子价层电子的排布式为________；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子的数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。(5)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。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的化学式应为________。解析：本题是对物质结构与性质的综合考查。包含铜元素相关性质的考查、硫酸根空间结构的考查、杂化轨道的考查、原子结构的考查、晶体结构及相关计算的考查等。(3)硫酸根中心原子的孤对电子数为6－2×4＋2＝0，成键电子对数为4，所以为正四面体结构，中心原子为sp3杂化。(4)由于是面心立方最密堆积，故晶胞内N(Cu)＝6×eq\f(1,2)＝3，N(Au)＝8×eq\f(1,8)＝1。(5)若将Cu原子与Au原子等同看待，可得储氢后的化学式为H8AuCu3。答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O(3)正四面体sp3(4)5d106s13:1金属键(5)H8AuCu317．(9分)金晶体是面心立方体，立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌(如图，其余各面省略)，金原子半径为Acm，求：(1)金晶体中最小的一个立方体含有________个金原子。(2)金的密度为________g·cm－3。(用带A计算式表示)(3)金原子空间占有率为________。(Au的相对原子质量为197，用带A计算式表示)解析：(1)根据晶胞结构可知，金晶体中最小的一个立方体含有(8×1/8＋6×1/2)＝4个金原子。(2)金原