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A练——基础过关第三章晶体结构与性质A练——基础过关第三节金属晶体与离子晶体课时1金属键金属晶体(建议时间:25分钟)1.下列关于金属及金属键的说法不正确的是A.金属键不具有方向性和饱和性B.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D.金属受外力作用变形时,金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用,因而具有延展性【答案】C【解析】A.金属键存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,不是存在于相邻原子之间的作用力,而是属于整块金属,没有方向性和饱和性,A项正确;B.金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,这些“自由电子”为所有阳离子所共用,其本质也是电性作用,B项正确;C.金属中存在金属阳离子和“自由电子”,当给金属通电时,“自由电子”定向移动而导电,C项错误;D.金属具有具有良好的延展性,受外力作用变形时,金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用,D项正确;答案选C。2.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1000℃左右C.以共价键结合成三维骨架结构,熔点高D.固态时不导电,但溶于水或熔融后能导电【答案】B【解析】由分子间作用力结合而成,熔点低,为分子晶体的特点,A错误;固态或熔融后能导电,熔点在1000℃左右,可能为金属晶体,B正确;以共价键结合成三维骨架结构,熔点高,是共价晶体的特点,C错误;固态时不导电,不符合金属晶体的特征,D错误。3.金属的下列性质中,不能用金属键解释的是A.易传热 B.加工易变性但不碎C.易锈蚀 D.有特殊的金属光泽【答案】C【解析】A.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,即能用金属键理论解释加以解释,故A正确;B.金属有延展性,加工易变形,发生形变时,自由电子仍然可以在金属子离子之间流动,使金属不会断裂破碎,能用金属晶体结构,即能用金属键理论解释加以解释,故B正确;C.金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关,金属的化学性质比较活泼,容易被空气中的氧气所氧化,故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释,故C错误;D.自由电子很容易被激发,所以它们可以吸收许多光并发射各种可见光,所以大部分金属为银白色,能用金属晶体结构加以解释,即能用金属键理论解释加以解释,故D正确;故选C。4.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是()A.金属镁的硬度大于金属铝B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C.金属镁的熔点大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙【答案】C【解析】镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,熔、沸点和硬度都小;从Li到Cs,离子的半径是逐渐增大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔、沸点和硬度都逐渐减小;因镁离子的半径比钠离子的小且所带电荷多,使金属镁比金属钠的金属键强,所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大;因镁离子的半径比钙离子的小而所带电荷相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。5.下列关于晶体的说法正确的是()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,可以判断晶体是否属于金属晶体【答案】B【解析】金属晶体中,有金属阳离子而没有阴离子;根据电荷守恒,晶体中只要有阴离子,就一定有阳离子;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,如石墨晶体。6.银是导电性最好的金属材料,银能导电的原因是()A.金属银晶体中银离子与自由电子间的相互作用力较大B.银晶体中的自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动C.银晶体中的银离子在外加电场的作用下可发生定向移动D.银晶体在外加电场作用下可失去电子【答案】B【详解】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,与金属阳离子无关,故答案选B。7.下图是金属晶体内部电子气理论图:电子气理论可以用来解释金属的性质,其中正确的是()A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞,从而发生热的传导C.金属具有延展性是因为在外力的作用下,金属阳离子各层间会出现相对滑动,但自由电子可以起到润滑的作用,使金属不会断裂D.合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,使电子数目增多,所以合金的延展性比纯金属强,硬度比纯金属小【答案】C【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动,A项错误;金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞,从而发生热的传导,B项错误;合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,相当于填补了金属阳离子之间的空隙,所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱,硬度比纯金属大,D项错误。8.仔细观察下图,这种堆积方式是: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【答案】C【解析】由图可知,该晶胞中原子的堆积方式为ABABAB型,属于六方最密堆积,故C正确;故选:C。9.下列叙述正确的是A.如图所示为面心立方体银的晶胞,其晶胞中有14个银原子B.11号到18号元素位于元素周期表中同一周期,所以元素的电负性逐渐增大C.固态时能导电的晶体一定是金属晶体D.在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定不同【答案】D【解析】A.用均摊法计算可知,银的晶胞中有8×+6×=4个银原子,故A错误;B.11号到17号元素位于元素周期表中同一周期,同周期自左向右电负性逐渐增大,所以元素的电负性逐渐增大,但稀有气体元素的电负性不满足,故B错误;C.固态时能导电的晶体不一定是金属晶体,例如石墨能导电,但石墨不是金属晶体,故C错误;D.在同一能级上运动的电子,其自旋状态不同,故其运动状态肯定不同,故D正确;故选D。10.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.晶胞中原子的配位数分别为①6,②8,③8,④12B.空间利用率的大小关系为①<②<③<④C.①为简单立方堆积,②为镁型,③为钾型,④为铜型D.每个晶胞含有的原子数分别为①1个,②2个,③2个,④4个【答案】D【详解】A.③为六方最密堆积,此结构为六方最密堆积晶胞的,配位数为12,A不正确;B.①、②、③、④的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%,其大小关系为①<②<③=④,B不正确;C.②为体心立方堆积,属于钾、钠和铁型,③是六方最密堆积,属于镁、锌、钛型,C不正确;D.每个晶胞含有的原子数分别为①=1,②8×+1=2,③8×+1=2,④8×+=4,D正确;故选D。11.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式,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∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9【答案】A【解析】由晶胞结构可知,a中金属原子的个数为12×+2×+3=6,b中金属原子的个数为8×+6×=4,c中金属原子的个数为8×+1=2,则三种晶胞内金属原子个数比为6:4:2=3:2:1,故选A。12.金晶体的晶胞如图所示,设金原子的直径为d,用NA表示阿伏加德罗常数,在立方体的各个面的对角线上,3个金原子彼此两两相切,M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是A.金晶体每个晶胞中含有4个金原子B.金属键无方向性,金晶体属于最密堆积C.晶体中金原子的配位数是12D.一个晶胞的体积是【答案】D【解析】A.金晶体每个晶胞中含有6+8=4个金原子,故A正确;B.金属晶体中,金属键无方向性,金晶体属于最密堆积,故B正确;C.如图:对于面心立方晶体,任取其中一个原子,以之位原点作x、y、z三个平面,构成空间直角坐标系。那么,在每一个平面中,都有四个配位原子在其左上、左下、右上、右下,三个平面共12个,故C正确;D.在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切,金原子的直径为d,故面对角线长度为2d,棱长为×2d=d,故晶胞的体积为(d)3=2d3,故D错误;故选D。13.已知钼(Mo)的晶胞如图所示,钼原子半径为apm,相对原子质量为M,以NA表示阿伏加德罗常数的值。(1)钼晶体的堆积方式为__。(2)钼原子的配位数为__。(3)构成钼晶体的粒子是__。(4)金属钼的密度为__g·cm-3。【答案】面心立方最密堆积12金属离子、自由电子【详解】(1)由晶胞结构可知,钼晶体的堆积方式为面心立方最密堆积,答案为:面心立方最密堆积;(2)由晶胞结构可知,一个钼原子的周围有12个钼原子,则钼原子的配位数为12,答案为:12;(3)金属晶体的成键粒子为金属离子和自由电子,故构成钼晶体的粒子是金属离子和自由电子,答案为:金属离子、自由电子;(4)由晶胞结构可知,8个钼原子位于顶点,6个钼原子位于面上,利用均摊法,每个晶胞中钼原子的个数为,则1mol晶胞质量为:。钼原子间紧密接触,则可知晶胞中正方形的对角线为4apm,则正方形的边长为,即晶胞的边长为,故,根据。答案为:。【点睛】金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a,原子半径为r):(1)面对角线长=(2)体对角线长=(3)体心立方堆积(4)面心立方堆积14.(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。回答下列问题:①NiO、FeO的晶体结构类型均与NaCl的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点:FeO________(填“<”或“>”)NiO。
②铁有δ、γ、α三种同素异形体,各晶胞结构如图所示,则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为________。
(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,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原子数目之比为________;该晶体中,原子之间的相互作用是________。
【答案】(1)①<②4∶3(2)3∶1金属键【解析】(1)①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,说明二者都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高。由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,所以熔点是NiO>FeO。②δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别是8和6,所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是4∶3。(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,则最外层电子数为1,则价电子排布式为5d106s1,在晶胞中Cu原子处于面心,N(Cu)=6×=3,Au原子处于顶点位置,N(Au)=8×=1,则该合金中Cu原子与Au原子数目之比为3∶1,为金属晶体,原子间的作用力为金属键。15.如图所示为金属原子的四种基本堆积(分别为: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、)模型,请回答以下问题:(1)图中原子堆积方式中,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)金属钛的晶胞为B型,其堆积方式的名称为_____。(3)某金属R的晶胞为D型,已知R原子半径为rcm,相对原子质量为M,阿佛加得德罗常数为NA,则R金属的密度____。(用含r、M、NA字母的式子表示)【答案】
A
D
六方最密堆积
【解析】(1)根据简单立方堆积的空间利用率为52%,体心立方堆积是68%,六方最密堆积是74%,面心立方最密堆积74%分析空间利用率最低的是A;非密置层互相错位形成的是体心立方堆积,因此是D,故答案为:A,D。(2)根据B的堆积模型可知,这是六方最密堆积。(3)金属R晶体为体心立方晶胞,R原子在顶点和体心,R晶体中最小的一个立方体含有R原子为:个,R原子的半径为rcm,则体对角线为4rcm,设棱长为x,则,体积为:,则R晶体的密度表达式是:,故答案为:。16.(1)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点,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___________。(2)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入由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(如图1)的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为___________。(3)立方BP(磷化硼)的晶胞结构如图2所示,晶胞中含B原子数目为___________。(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体,γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为___________,δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为___________。(5)奥氏体是碳溶
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