2021-2022高中化学人教版选修3作业第三章第3节金属晶体（系列一）Word版含解析

第三章第三节一、选择题1．下列叙述正确的是()A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高B．分子晶体中，分子间作用力越大，该分子越稳定C．金属阳离子只能与阴离子构成晶体D．正四面体构型的分子中，键角一定为109°28′答案：A解析：B中，分子的稳定性与分子内共价键的强弱有关，而分子间作用力主要影响晶体的熔、沸点。C中，金属阳离子可以与自由电子一起构成金属晶体。D中，像P4是正四面体型分子，其键角为60°。2．关于晶体的下列说法正确的是()A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子C．有金属光泽的晶体一定是金属晶体D．根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体答案：B解析：金属晶体较特殊。金属晶体中，有金属阳离子而没有阴离子，A项错；晶体中只要有阴离子，根据电荷守恒，就一定有阳离子，B项正确；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨。3．金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数的关系正确的是()A．钋——简单立方堆积——52%——8B．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——74%——12答案：D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。4．下列有关金属的说法正确的是()A．常温下都是晶体 B．最外层电子数小于3个的都是金属C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热答案：D解析：Hg常温下是液态，不是晶体，A项错误。H、He最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B项错误。金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，所以C项也是错误的。金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，因此D项是正确的。5．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答案：B解析：金属在化合物中一定显正价，B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错误；金属元素有的是变价元素，有的化合价没变化，C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错误。6．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是()A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用，共价键有方向性和饱和性C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大D．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间答案：D解析：氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，也可以存在于分子内，所以应选择D选项。7．合金是金属与一些非金属或其他金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下表中提供的数据，判断可以形成合金的是()金属或非金属钠铝铁硅硫熔点/℃97.8660.415351410112.8沸点/℃883246727502353444.6A.铝与硅 B．铝与硫C．钠与硫 D．钠与硅答案：A解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C错；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经气化，故它们不能形成合金，D错。8.关于体心立方堆积晶体(如图)结构的叙述中正确的是()A．是密置层的一种堆积方式 B．晶胞是六棱柱C．每个晶胞内含2个原子 D．每个晶胞内含6个原子答案：C解析：体心立方堆积晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其中有8个顶点和1个体心，晶胞内含有原子个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2。9．在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是()A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al答案：C解析：电荷数Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，则C正确；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。二、非选择题10.如右图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子、钙离子各有__________个、__________个。(2)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构如图中正方体边长(钛原子之间的距离)为dnm(1nm＝1×10－9m)，则该晶体的密度为__________g/cm3(阿伏加德罗常数用NA表示)答案：(1)68(2)eq\f(a＋b＋3c,NAd3×10－21)解析：(1)每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有6个(上、下、前、后、左、右各1个)，每个钛离子周围与它最近且距离相等的钙离子位于以该钛离子为中心的8个正方体的中心，共8个。(2)由(1)可知，1mol正方体中含有1molCaTiO3，则一个正方体的质量m＝eq\f(M(CaTiO3),NA)＝eq\f(a＋b＋3c,NA)g。1个正方体的体积V＝(d×10－7cm)3＝d3×10－21cm3，则ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(a＋b＋3c,NAd3×10－21)g/cm3。11．(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图，化学式表示为AX3的是________。(2)图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题：①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个；②该晶胞称为________(填序号)；A．六方晶胞B．体心立方晶胞C．面心立方晶胞③此晶胞立方体的边长为acm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数为________(用aρ表示)。(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，其结构如下图所示。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答案：(1)b(2)①4②C③eq\f(256,ρ·a3)(3)B解析：(1)由题图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为12、13，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。(2)用“切割分摊法”：①8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；②面心立方晶胞；③eq\f(4,NA)·64＝ρ·a3，NA＝eq\f(256,ρ·a3)。(3)题图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。题图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。题图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故紧邻的铜原子有6个。题图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3cm3，密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2,NA)×(64＋197)÷a3＝eq\f(522,NAa3)g·cm－3。一、选择题1．关于金属性质和原因的描述不正确的是()A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键答案：A解析：金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光，大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属导电性是在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是由于金属晶体中原子层能够滑动，但此时金属键未被破坏。2．下列有关物质结构的叙述正确的是()A．有较强共价键存在的物质熔点一定很高B．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体C．含有共价键的物质不一定是共价化合物D．在离子化合物中不可能存在非极性共价键答案：C3．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法不正确的是()A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12D．空间利用率的大小关系为：①<②<③＝④答案：A解析：本题考查了金属晶体的堆积方式，准确理解并记忆金属晶体的四种常见堆积方式是解答本题的关键。①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最密堆积，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞含有的原子数分别为：①8×eq\f(1,8)＝1，②8×eq\f(1,8)＋1＝2，③8×eq\f(1,8)＋1＝2，④8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B项正确；晶胞①中原子的配位数应6，②中原子的配位数应8，③中原子的配位数应12，④中原子的配位数应12，其他判断正确，C项正确；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D项正确。4．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是()A．14、6 B．14、8C．4、8 D．4、12答案：D解析：(1)晶胞中所含原子的计算方法：晶胞顶点上的原子占eq\f(1,8)，棱上的原子占eq\f(1,4)，面上的原子占eq\f(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。(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，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数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。在Cu的晶胞中，与每个顶点的Cu原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。5．下图为金属镉的堆积方式，下列说法正确的是()A．此堆积方式属于非最密堆积B．此晶胞类型为面心立方堆积C．配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8D．镉的堆积方式与铜的堆积方式不同答案：D解析：据图可看出，镉的堆积方式为“…ABAB…”形式，为A3型堆积，即六方最密堆积，而铜的堆积方式为面心立方最密堆积，故A、B两项错误，D项正确；六方最密堆积的配位数为12，中间一层为6个，上下两层各有3个，C项错误。6．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列有关说法中不正确的是()δ－Feγ－Feα－FeA．δ－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个B．γ－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有12个C．图中α－Fe晶胞边长若为acm，δ－Fe晶胞边长若为bcm，则两种晶体的密度比为b3a3D．将Fe加热到1500℃答案：D解析：δ－Fe晶体和γ－Fe晶体的配位数分别为8、12，A、B正确，δ－Fe晶胞中含Fe原子1＋8×eq\f(1,8)＝2个，α－Fe晶胞含Fe原子1＋8×eq\f(1,8)＝2个，故两种晶胞的质量相同，两种晶体的密度与它们的体积成反比，α－Fe晶体和δ－Fe晶体的密度比为b3a3，C正确；将Fe加热到1500℃急速冷却得α－Fe，缓慢冷却得δ－Fe晶体，D不正确。7．金属钠晶体为体心立方晶胞，实验测得钠的密度为ρ(g·cm－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.eq\r(3,\f(2a,NAρ)) B．eq\r(3)eq\r(3,\f(2a,NAρ))C.eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2a,NAρ)) D．eq\f(1,2)eq\r(3,\f(2a,NAρ))答案：C解析：该晶胞中实际含钠原子2个，晶胞边长为eq\f(4×r,\r(3))，则ρ＝eq\f(2×a,NA×(\f(4×r,\r(3)))3)，进一步化简后可得答案。二、非选择题8．铜是重要金属，铜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原子最外层电子排布式为________。一种铜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，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为________________________________________________。答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)CuSO4粉末(白色)与H2O作用生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体(3)正四面体sp3杂化(4)6s131金属键(5)Cu3AuH8解析：(3)SOeq\o\al(2－,4)的中心原子为S，价电子对数为4、孤电子对数为0，故S的原子轨道杂化类型为sp3杂化，SOeq\o\al(2－,4)为正四面体构型。(4)晶胞中N(Cu)＝6×eq\f(1,2)＝3(个)，