2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题3第一单元 金属键 金属晶体 作业

3.1金属键、金属晶体一、选择题1．化学与生产、生活、科技密切相关，下列说法错误的是A．“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂和生成B．可以高效的去除污水中的、、等重金属离子C．虾、蟹等外壳的重要成分甲壳素属于有机高分子化合物D．杭州亚运会场馆使用了“碲化镉”光伏发电材料，和均为过渡元素2．一种锂锌合金的晶胞结构如图所示。其晶胞参数为，、的半径依次为、。下列叙述错误的是已知：①设为阿伏加德罗常数的值。②晶胞空间利用率等于粒子总体积与晶胞体积之比。③位于顶点、面心和晶胞内部，位于棱心和晶胞内部A．锂锌晶体由阳离子和电子构成 B．该晶胞中两种阳离子数之比为C．该晶胞空间利用率 D．该晶体密度3．金属钛具有耐压、耐腐蚀性质，可以通过反应制取少量金属钛。下列有关说法正确的是A．钠原子的结构示意图： B．的电子式：C．Ti晶体为金属晶体 D．质子数为22、中子数为30钛原子：4．下列物质性质的变化规律与化学键无关的是A．、、、的热稳定性依次减弱B．、、、的熔点依次降低C．易液化D．、、、的熔点逐渐降低5．现有四种晶体的晶胞，其微粒质点排列方式如图所示，其中化学式正确的是A．AB2B．EF2C．XY3ZD．AB3A．A B．B C．C D．D6．Cu2O的晶胞如图所示。已知：A原子坐标为(0，0，0)，C原子坐标为(1，1，1)。晶胞参数为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是。A．1个Cu2O晶胞含4个O2-B．晶胞中2个O2-最近距离为anmC．B原子的坐标为()D．Cu2O晶体密度为×1030g·cm7．是目前储氢密度最高的材料之-~，其晶胞结构如图所示，晶胞边长为。原子占据形成的所有四面体空隙，储氢后，分子占据形成的八面体空隙，化学式为下列说法正确的是A．晶胞中，的配位数为4B．储氢时，C．氢气储满后，和的最短距离为D．单位体积中含氢的质量的计算公式为8．生活处处皆化学。下列说法正确的是ABCD节日燃放的焰火与电子跃迁有关用于游泳池消毒的漂白粉的成分为丹霞地貌的岩层因含而显红色合金内原子层之间的相对滑动容易，故合金硬度比纯金属小A．A B．B C．C D．D9．一定条件下，NH4Cl和HgCl2反应生成化合物M。已知M属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b=419pm；c=794pm；ɑ=β=γ=90°)，与C1-距离为335pm，若阿伏加德罗常数的值为NA．下列说法错误的是A．化合物X的化学式为NH4HgCl3 B．晶体中Hg2+的配位数为6C．晶体中Cl-的空间环境均相同 D．晶体的密度为10．海水提取镁的主要过程如下，下列叙述正确的是海水Mg(OH)2MgCl2•6H2OMgCl2Mg已知：液态亚硫酰氯(SOCl2)遇水生成两种酸性气体，其中一种能使品红溶液褪色。镁晶胞如图所示。A．试剂1、试剂2分别为澄清石灰水、盐酸B．操作1、操作2都用到了酒精灯、烧杯和漏斗C．生成MgCl2的反应是熵增过程D．通电时，转移2mol电子，生成镁晶胞的数目约为6.02×102311．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，熔点为1238℃，用于制作太阳能电池的材料，其结构如图所示，其中以原子1为原点，原子2的坐标为(1，1，1)A．原子3的坐标为(，，)B．As原子围成正四面体空隙中有一半填充了Ga原子C．Ga与As的最近距离为pmD．若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小12．的晶胞结构如图甲所示，将Mn掺杂到的晶体中得到稀磁性半导体材料，其结构如图乙所示。a、b点的原子分数坐标分别为(0，0，0)和(1，1，0)。下列说法错误的是A．c点Mn的原子分数坐标为(0，，)B．晶体乙中的原子个数比为5∶27∶32C．基态Ga原子未成对电子数为3D．若GaAs晶胞参数为anm，则Ga和As之间的最短距离为anm13．已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成，其晶胞如图所示，则该物质的化学式是A．XY3Z B．XY2Z C．X2Y3Z D．XYZ14．硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是A．基态Zn原子中所有电子均成对B．基态Se原子核外有36种不同空间运动状态的电子C．A点原子的坐标为，则B点原子的坐标为D．该晶体密度为15．ZnS是一种重要的光导体材料。如图是ZnS的某种晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，原子旁标注的数字是该原子位于Z轴上的高度(部分相同位置的原子未标注)。下列说法正确的是A．S2-周围等距且最近的S2-有6个B．基态Zn原子核外电子的空间运动状态有15种C．Zn2+与S2-的最短距离为0.5pmD．在第三周期中，比S元素第一电离能大的元素只有2种二、填空题16．金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题：(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为。(2)NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下：，加入的目的是。(3)的电子式为。在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式：。可作供氧剂，写出与CO2反应的化学方程式。若有1mol参加反应则转移电子的物质的量为mol。(4)采用空气和Na为原料可直接制备。空气与熔融金属Na反应前需依次通过、(填序号)。a．浓硫酸b．饱和食盐水c．NaOH溶液d．溶液(5)向酸性KMnO4溶液中加入粉末，观察到溶液褪色，发生如下反应：______MnO+_____H＋+_____Na2O2=_____Mn2＋_____O2↑+_____H2O+_____Na＋，配平该离子方程式：，该反应说明具有性(选填“氧化”，“还原”或“漂白”)。(6)钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为。(7)天然碱的主要成分为，1mol经充分加热得到的质量为g。17．五氧化二钒是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。工业上以石煤(主要成分为，含有少量、等杂质)为原料制备，主要经过“焙烧、水浸、除杂、沉钒、灼烧”等过程。已知：①溶于水，难溶于水。②，。回答下列问题：(1)向石煤中加纯碱，在通入空气的条件下焙烧，转化为，该反应的化学方程式为。(2)向水浸后的溶液中加入生成、沉淀以除去硅、磷，除杂后的溶液中的浓度为，此时溶液中；磷、硅去除率随温度变化的曲线如图所示，随着温度升高除磷率下降而除硅率升高，可能的原因是。(3)“沉矾”时加入析出，沉钒温度需控制在50℃左右，温度不能过高的原因为。(4)还原可制得，如图为的晶胞，该晶胞中钒的配位数为。三、解答题18．具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点，的合成及应用是科学研究的重要课题。(1)以合成是常用的催化剂。①基态原子的电子排布式为，基态N原子轨道表示式。②实际生产中采用铁的氧化物，使用前用和的混合气体将它们还原为具有活性的金属铁。铁的两种晶胞(所示图形为正方体)结构示意如下：ⅰ.两种晶胞所含铁原子个数比为。ⅱ.图1晶胞的棱长为，则其密度ρ=g/cm3。③我国科学家开发出双中心催化剂，在合成中显示出高催化活性。第一电离能：，从原子结构角度解释原因。(2)(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。①的中心原子的杂化轨道类型为。②存在配位键，提供空轨道的是。其他含氮配合物，如的配离子是、配合物的配体是。(3)常温下是橙黄色液体，其分子结构如图所示。少量泄漏会产生窒息性气味，遇水易水解，并产生酸性悬浊液。分子中含有键(填“极性”、“非极性”，下同)，是分子，与分子结构相似，熔沸点S2Br2S2Cl2(填“>”或“<”)。19．Fe及其化合物在生产和生活中用途广泛，请回答下列问题。(1)基态Fe原子共有种不同能级的电子。(2)为只含有离子键的离子化合物，其晶胞结构如图a，距一个最近的所有为顶点构成的几何形状为。(3)二茂铁是最重要的金属茂基配合物，结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯基环的之间，结构如图b所示，已知二茂铁的一氯代物只有一种。①二茂铁的分子式为。②穆斯堡尔谱学数据显示，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷，因此每个环含有个π电子。(4)一种铁基超导材料()(相对分子质量为M)晶胞如图c所示，图d为铁原子沿z轴方向的投影图。①Co与Ca位于同一周期、且最外层电子数相等，但Co的熔点、沸点均比Ca高，原因是。②As、Fe、Ca电负性由大到小的顺序为。③的沸点(319℃，易升华)高于的沸点(130.2℃)，原因是。④已知处于体心与顶点的Ca原子有着相同的化学环境，晶胞中As原子1的分数坐标为，则As原子2的分数坐标为。参考答案：1．D【详解】A．“石胆化铁为铜”中反应为金属Fe和硫酸铜溶液的置换反应生成Cu和硫酸亚铁，金属单质中含有金属键，故涉及金属键的断裂，故A正确；B．S2-能将Pb2+、Cu2+、Hg2+等重金属离子转化为PbS、CuS、HgS难溶物，可以除去，故B正确；C．相对分子质量在10000以上的有机化合物为高分子化合物，属于有机高分子化合物，故C正确；D．Te位于VIA族，是主族元素，不属于过渡元素，故D错误；故选D。2．C【详解】A．锂锌晶体属于金属晶体，由阳离子和电子构成，A正确；B．位于顶点、面心和晶胞内部，位于棱心和晶胞内部，按均摊法可知每个晶胞内、依次为、个，则该晶胞中两种阳离子数之比为，B正确；C．结合选项B和信息可知，该晶胞空间利用率，C不正确；D．结合选项B可知：该晶体密度，D正确；答案选C。3．C【详解】A．钠是11号元素，原子结构示意图为：，A错误；B．TiCl4是共价化合物，只含共价键，其电子式为：，B错误；C．钛是金属元素，形成的Ti晶体为金属晶体，C正确；D．质量数=质子数+中子数=22+30=52，则质子数为22、中子数为30的钛原子为：，D错误；故选C。4．C【详解】A．F、Cl、Br、I元素的非金属性依次减弱，元素非金属性越强，形成氢化物共价键的键能越大，对应氢化物越稳定，、、、的热稳定性依次减弱，与化学键强弱有关，A不符合题意；B．、、、属于离子晶体，阴、阳离子所带电荷相同，离子半径越小，离子键越强，熔点越高，、、、的熔点依次降低，与化学键有关，B不符合题意；C．易液化，与氨气分子间形成氢键有关，使分子间相互作用力增大，与化学键无关，C符合题意；D．原子半径，原子半径越大，金属键越弱，金属晶体的熔点越低，、、、的熔点逐渐降低，与化学键有关，D不符合题意；故选C。5．C【详解】A．根据均摊法可知，一个A晶胞中含A的个数为1个，B的个数为：=1，故化学式为AB，A错误；B．根据均摊法可知，一个B晶胞中含E的个数为=个，F的个数为：=，故化学式为EF，B错误；C．根据均摊法可知，一个C晶胞中含X的个数为：1个，Y的个数为：=3个，Z的个数为：=1，故化学式为XY3Z，C正确；D．根据均摊法可知，一个D晶胞中含A的个数为=4个，B的个数为：=4，故化学式为AB，D错误；故答案为：C。6．C【详解】A．根据结构图，O2-位于晶胞的顶角和体心，1个晶胞中共有O2-：个，A错误；B．氧化亚铜晶胞中体心到顶点距离最近，晶胞中2个O2-最近距离为等于nm，B错误；C．B原子位于晶胞的体对角线上，以A原子为起点，B原子位于体对角线的处，由A、C原子坐标可知B原子坐标的x=y=z=，故B原子坐标为()，C正确；D．1个氧化亚铜晶胞含2个Cu2O，1cm=107nm，氧化亚铜晶体密度为，D错误；故选C。7．B【详解】A．Mg2Fe晶胞中，以底面面心铁为例，上层下层各有最近且相邻的4个镁原子，则Fe的配位数为8，A错误；B．Fe原子的八面体空隙在晶胞的棱心和体心，所以每个晶胞中含有4个Fe和8个Mg，6=4个H2，因此氢气储满后晶体的化学式为Mg2FeH2，即x=1，氢气未储满，0<x<1；因此0<x≤1，B正确；C．H2和H2的最短距离为面对角线的二分之一，为apm，C错误；D．每个晶胞中含4个H2，因此，Mg2Fe(H2)x单位体积中含氢的质量的计算公式为，D错误；故选B。8．A【详解】A．节日燃放的焰火是金属的焰色试验，与电子跃迁有关，A项正确；B．漂白粉的有效成分为，B项错误；C．丹霞地貌的岩层因含而显红色，C项错误；D．合金的硬度大于纯金属，合金中不同元素的原子的半径大小不同，因此通过增加合金内原子层之间的相对滑动难度，使合金的硬度大于纯金属，D项错误；答案选A。9．C【详解】A．由晶胞结构可知，位于顶点，个数为，Hg2+位于体心，个数为1，C1-有4个位于棱心，2个位于体内，个数，、Hg2+、C1-个数比为：1：1：3；化合物X的化学式为NH4HgCl3，故A正确；B．晶体中Hg2+与周围6个C1-，配位数为6，故B正确；C．由晶胞结构可知C1-部分位于棱心，部分位于体内，空间环境不相同，故C错误；D．晶胞的质量为：；晶胞体积为：，则晶胞密度：，故D正确；故选：C。10．C【分析】海水加入石灰乳生成氢氧化镁沉淀，过滤分离出氢氧化镁，加入盐酸生成氯化镁，蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化镁晶体，在亚硫酰氯加热条件下生成无水氯化镁，电解得到镁单质；【详解】A．由分析可知，试剂1为石灰乳而不是澄清石灰水，A错误；B．操作1为过滤操作，不使用酒精灯，B错误；C．亚硫酰氯(SOCl2)遇水生成两种酸性气体，则生成MgCl2的反应过程中生成气体，是熵增过程，C正确；D．根据“均摊法”，晶胞中含个Mg，通电时，转移2mol电子生成1molMg，生成镁晶胞的数目约为3.01×1023，D错误；故选C。11．C【详解】A．由图可知，原子3在x、y、z轴上的投影分别为，坐标为(，，)，A正确；B．由晶胞结构可知，Ga原子位于As围成的正四面体空隙中，As共围成8个正四面体空隙，其中一半填充了Ga原子，B正确；C．由晶胞结构可知，Ga与As的最近距离为体对角线的，但该晶胞参数未知，因此不能确定距离，C错误；D．Ga原子半径比Al大，则若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小，D正确；故选：C。12．C【详解】A．图乙中，a、b点的原子分数坐标分别为(0，0，0)和(1，1，0)，c点原子位于左侧面的面心上，其原子分数坐标为(0,,)，A正确；B．掺杂Mn之后，一个晶胞中含有的Mn原子个数：，Ga的原子个数为：，As原子的个数为4，故晶体乙中的原子个数比为5∶27∶32，B正确；C．Ga基态原子的价电子排布式为4s24p1，未成对电子数为1，C错误；D．Ga和As之间的最短距离为体对角线的，所以为anm，D正确；故选C。13．A【详解】采用均摊法，该晶胞中，含有1个Z原子，含有X原子的个数为=1，含有Y原子的个数为=3，则该物质的化学式是XY3Z，故选A。14．B【详解】A．Zn的核外电子排布式为[Ar]3d104s2，则基态Zn原子中所有电子均成对，A正确；B．基态Se原子核外排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子的空间运动状态数=电子所占原子轨道数，s、p、d原子轨道数分别为1、3、5，则基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子，B错误；C．由题干图示信息可知，AB两点在甲图的位置如图所示，，故A点原子坐标为（0，0，0），则B点原子的坐标为(，，)，C正确；D．该晶胞中，位于晶胞内部的Zn原子个数为4，位于顶点和面心的Se原子个数为8×+6×=4，则ρ==g⋅cm−3，D正确；故答案为：B。15．B【详解】A．根据晶胞结构图，S2-周围等距且最近的S2-有12个，A错误；B．锌元素的原子序数为30，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，原子轨道的数目与核外电子的空间运动状态相等，s轨道、p轨道、d轨道的数目分别为1、3、5，所以锌原子核外电子共有15种空间运动状态，B正确；C．S2-处于体对角线的四分之一处，体对角线长度为apm，故Zn2+与S2-的最短距离为apm，C错误；D．同周期元素，非金属性越强，电离能越大，第ⅤA主族元素原子核外电子为半满状态，第一电离能大于相邻元素，且Cl、Ar元素电离能也大于S，有3种，D错误；故答案为：B。16．(1)（或）(2)助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗(3)1(4)ca(5)还原性(6)Na2O(7)159【详解】（1）基态Na原子的价电子排布式为3s1，则价层电子轨道表示式为：（或）；（2）NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下：，电解时温度比熔点低，说明熔点降低了，即加入CaCl2的目的是作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗；（3）含有钠离子和过氧根离子，其电子式为：；在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式：；可作供氧剂，与CO2反应生成碳酸钠和氧气，对应化学方程式为：；若有1mol参加反应，转移电子的物质的量为1mol；（4）采用空气和Na为原料可直接制备，由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，因此要用氢氧化钠溶液除掉二氧化碳，用浓硫酸除掉水蒸气，由于用氢氧化钠溶液除掉二氧化碳时，会使气体带上水蒸气，因此先除二氧化碳，再除水蒸气，即依次通过NaOH溶液、浓硫酸；（5）根据得失电子守恒可配平方程式，锰的化合价由+7下降到+2，O的化合价由+1上升到0，即存在，其余利用观察法配平，反应的离子方程式为：，作还原剂，具有还原性；（6）由图可知，晶胞中Na有8个，O有，钠氧个数比为2：1，则该氧化物的化学式为Na2O；（7）由于，1mol经充分加热得到1.5mol，其质量为：1.5mol×106g/mol=159g。17．(1)(2)随着温度升高水解程度增大，的沉淀溶解平衡向右移动，所以去除率下降，温度升高时水解增大，但水解生成不溶于水的硅酸，所以的去除率增大(3)温度过高，分解，不利于析出(4)6【详解】（1）由题意可知，三氧化二钒高温条件下与碳酸钠、氧气反应生成钒酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为，故答案为：；（2）由磷酸镁、硅酸镁溶度积可知，0.1mol/L硫酸镁溶液中，硅酸根离子的浓度为2.5×10-4mol/L、磷酸根离子的浓度为5×10-11mol/L，则2×10-7；磷酸根离子和硅酸根离子在溶液中的水解反应都是吸热反应，升高温度，磷酸根水解程度增大，溶液中磷酸根离子浓度减小，磷酸镁的沉淀溶解平衡右移，转化为可溶的磷酸氢镁，导致磷酸根离子去除率下降，而升高温度，硅酸根离子水解程度增大，水解生成不溶于水的硅酸，导致硅酸根离子去除率增大，故答案为：2×10-7；随着温度升高水解程度增大，的沉淀溶解平衡向右移动，所以去除率下降，温度升高时水解增大，但水解生成不溶于水的硅酸，所以的去除率增大；（3）氯化铵受热易分解，温度过高，氯化铵分解，不利于钒酸铵沉淀析出，所以沉钒温度需控制在50℃左右，故答案为：温度过高，分解，不利于析出；（4）由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的钒原子与6个氧原子相连，则钒的配位数为6，故答案为：6。18．(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s21:2H、Li、Na位于同一主族，价电子数相同，自上而下，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱，第一电离能逐渐减小(2)sp3B[Cu(CN)4]2-NH3(3)极性、非极性极性＞【详解】（1）Fe元素的原子序数为26，核外有26个电子，根据核外电子排布规则，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；②N原子核外有7个电子，分2层排布，原子的轨道表示式：；ⅰ．由晶胞的结构可知，图1结构中，Fe位于顶点和体心，Fe原子的个数为8×+1=2，图2结构中，Fe位于顶点和面心，Fe原子的个数为8×+6×=4，则两种晶胞所含铁原子个数比为2:4=1:2；ⅱ．图1晶胞的棱长为apm，其体积为V=(a×10-10cm)3，晶胞的质量为g，其密度g•cm-3；③第一电离能为H＞Li＞N