2024高中化学课下能力提升八金属晶体精练含解析新人教版选修3

PAGEPAGE8金属晶体一、选择题1．(2024·宁德高二检测)下列关于金属及金属键的说法正确的是()A．金属键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．金属具有光泽是因为金属阳离子汲取并放出可见光2．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“巨分子”B．“电子气”为全部原子所共有C．简洁立方积累的空间利用率最低D．体心立方积累的空间利用率最高3．(2024·襄阳高二检测)下列有关金属的说法正确的是()A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子B．镁型和铜型的原子积累方式空间利用率最高C．金属原子在化学改变中失去的电子数越多，其还原性越强D．温度上升，金属的导电性将变大4．(2024·雅安高二检测)金属晶体的下列性质中，不能用金属晶体结构加以说明的是()A．易导电B．易导热C．有延展性D．易锈蚀5.关于图示的说法不正确的是()A．此种最密积累为面心立方最密积累B．该种积累方式称为铜型C．该种积累方式可用符号“…ABCABC…”表示D．该种积累方式称为镁型6．下列各组物质熔化或汽化时所克服的粒子间的作用力属同种类型的是()A．石英和干冰的熔化B．晶体硅和晶体硫的熔化C．钠和铁的熔化D．碘和氯化铵的汽化7．(2024·晋江高二检测)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。据此推断下列金属熔点渐渐上升的()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMgD．LiNaMg8．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9．(2024·晋江高二检测)石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A．10个B．18个C．24个D．14个10．如图，铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是()A．δ­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个B．α­Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C．若δ­Fe晶胞边长为acm，α­Fe晶胞边长为bcm，则两种晶体密度比为2b3∶a3D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同11．(2024·孝感高二检测)有四种不同积累方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A．①为简洁立方积累②为六方最密积累③为体心立方积累④为面心立方最密积累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：①6，②8，③8，④12D．空间利用率的大小关系为：①<②<③<④12．下列对各组物质性质的比较中，正确的是()A．熔点：Li<Na<KB．导电性：Ag>Cu>Al>FeC．密度：Na>Mg>AlD．空间利用率：体心立方积累<六方最密积累<面心立方最密积累二、非选择题13．(1)已知下列金属晶体：Ti、Po、K、Fe、Ag、Mg、Zn、Au其积累方式为：①简洁立方积累的是______________；②体心立方积累的是______________；③六方最密积累的是______________；④面心立方最密积累的是____________。(2)推断下列晶体的类型：①SiI4：熔点120.5℃，沸点271.5℃，易水解_________________________。②硼：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大______________________________________。③硒：熔点：217℃，沸点685℃，溶于氯仿_________________________。④锑：熔点630.74℃，沸点1750℃，导电__________________________________。14.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________。15．(2024·忻州高二检测)Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能(I)数据列于下表：元素MnFe电离能(kJ/mol)I1717759I215091561I332482957回答下列问题：(1)Fe元素价电子层的电子排布式为________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。对此，你的说明是_______________________。(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道，能与一些分子或离子形成协作物，则与Fe原子或离子形成协作物的分子或离子应具备的条件是____________________________________。(3)三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，据此推断三氯化铁晶体为________晶体。(4)金属铁的晶体在不同温度下有两种积累方式，晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________，其中体心立方晶胞空间利用率为________。[实力提升]16．(2024·赣州高二检测)下表为元素周期表的一部分。请回答下列问题：(1)上述元素中，属于s区的是__________(填元素符号)。(2)写出元素⑨的基态原子的价电子排布图________。(3)元素的第一电离能：③________④(选填“大于”或“小于”)。(4)元素③气态氢化物的VSEPR模型为________；该分子为________分子(选填“极性”或“非极性”)。向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液，可视察到的现象为________。(5)元素⑥的单质的晶体中原子的积累方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。若已知⑥的原子半径为dcm，NA代表阿伏加德罗常数，元素⑥的相对原子质量为M，请回答：晶胞中⑥原子的配位数为________，该晶体的密度为________(用字母表示)。17．(2024·武汉高二检测)铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：(1)铁的核外电子排布式为________。(2)协作物Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可推断Fe(CO)x晶体属于______(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体供应电子数之和为18，则x＝________。(3)K3[Fe(CN)6]的配体CN－中碳原子杂化轨道类型为________，C、N、O三元素的电负性由大到小的依次为________(用元素符号表示)。(4)铜晶体铜原子的积累方式如图1所示。①铜位于元素周期表的________区。②每个铜原子四周距离最近的铜原子数目________。(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为apm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度为________g/cm3(只写计算式)。课下实力提升(八)1．解析：选B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错误；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”为全部阳离子所共用，其本质也是电性作用，B正确；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错误；金属具有光泽是因为自由电子能够汲取可见光，并不是能放出可见光，D错误。2．解析：选D依据金属晶体的电子气理论，A、B选项都是正确的。金属晶体的积累方式中空间利用率分别是：简洁立方积累52%，体心立方积累68%，面心立方最密积累和六方最密积累均为74%。因此简洁立方积累的空间利用率最低，六方最密积累和面心立方最密积累的空间利用率最高。3．解析：选B金属原子的最外层电子为自由移动的电子，A错误；Mg为六方最密积累，Cu为面心立方最密积累，空间利用率都是74%，为金属晶体积累模式中空间利用率最高的，B正确；金属原子的还原性的强弱与失去电子的多少无关，与失去电子的难易程度有关，C错误；温度越高，金属中的自由电子碰撞频繁，导致金属的导电性减弱，D错误。4．解析：选D金属晶体的构成微粒为自由电子和金属阳离子。金属晶体中的自由电子在外加电场的作用下发生定向移动，故金属晶体易导电与金属晶体的结构有关，A错误；上升温度，金属阳离子和自由电子之间通过碰撞传递能量，故金属晶体易导热与金属晶体的结构有关，B错误；金属晶体中金属阳离子和自由电子之间存在较强的金属键，金属键没有方向性，导致金属晶体有延展性，与结构有关，C错误；金属易锈蚀说明金属原子易失电子，金属活泼性强，与金属晶体结构无关，D正确。5．解析：选D从图示可看出，该积累方式的第一层和第四层重合，所以这种积累方式属于铜型积累，可用符号“…ABCABC…”表示，属面心立方最密积累，而镁属于六方最密积累，所以选项D不正确。6．解析：选C石英的成分为SiO2，熔化时需克服共价键，干冰为固体CO2，熔化时需克服分子间作用力；晶体硅熔化时克服共价键，晶体硫熔化时克服分子间作用力；钠与铁均为金属晶体，熔化时克服的都是金属键；碘汽化时克服分子间作用力，NH4Cl汽化时需克服离子键与共价键。7．解析：选BLi、Na、K价电子数相同，金属阳离子半径渐渐增大，金属键渐渐减弱，熔点渐渐降低，A错误；Na、Mg、Al价电子数渐渐增多，金属阳离子半径渐渐减小，金属键渐渐增加，熔点渐渐上升，B正确；Be、Mg价电子数相同，金属阳离子半径渐渐增大，金属键渐渐减弱，熔点渐渐降低，C错误；Li、Na价电子数相同，金属阳离子半径渐渐增大，金属键渐渐减弱，熔点渐渐降低，D错误。8．解析：选C第一种晶胞为体心立方积累，钾、钠、铁等金属采纳这种积累方式；其次种晶胞为六方最密积累，镁、锌、钛等金属采纳这种积累方式；组成第三种晶胞的粒子为双原子分子，是碘；第四种晶胞的粒子构成正四面体结构，为金刚石。9．解析：选D利用切割法分析。依据石墨晶体的结构示意图知，每个环中有6个碳原子，每个碳原子为三个环共用，对一个环的贡献为eq\f(1,3)，则一个六元环平均占有两个碳原子，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是14，选D。10．解析：选D由题图知，δ­Fe晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有8个，A项正确；α­Fe晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有6个，B项正确；一个δ­Fe晶胞占有2个铁原子，一个α­Fe晶胞占有1个铁原子，故两者密度比为eq\f(2×56,a3)∶eq\f(1×56,b3)＝2b3∶a3，C项正确；晶体加热后急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型是不同的，D项错误。11．解析：选B②体心立方积累，③为六方最密积累，A错误；依据均摊法，顶点原子属于晶胞的eq\f(1,8)，面心原子属于晶胞的eq\f(1,2)，体心内属于晶胞，棱上的原子属于晶胞的eq\f(1,4)，所以每个晶胞含有的原子数分别是1、2、2、4，B正确；简洁立方积累中，原子的配位数是6，体心立方积累中原子的配位数是8，后两种原子的配位数均是12，C错误；六方最密积累和面心立方最密积累的空间利用率相同，都是74%，D错误。12．解析：选B同主族的金属单质，原子序数越大，熔点越低，这是因为它们的价电子数相同，随着原子半径的增大，金属键渐渐减弱，A项错误；Na、Mg、Al是同周期的金属单质，密度渐渐增大，C项错误；不同积累方式的金属晶体空间利用率分别是：简洁立方积累52%，体心立方积累68%，六方最密积累和面心立方最密积累均为74%，D项错误；常用的金属导体中，导电性最好的是银，其次是铜，再次是铝、铁，故B项正确。13．解析：(1)简洁立方积累方式的空间利用率低，只有金属Po实行这种方式。体心立方积累是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种积累方式的空间利用率比简洁立方积累的高，多数金属是这种积累方式。六方最密积累按ABABABAB……的方式积累，面心立方最密积累按ABCABCABC……的方式积累，六方最密积累常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密积累常见金属为Cu、Ag、Au。(2)①SiI4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，易溶于氯仿，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)①Po②K、Fe③Mg、Zn、Ti④Ag、Au(2)①分子晶体②原子晶体③分子晶体④金属晶体14．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8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)金原子的排列是紧密积累方式的，所以原子要相互接触。(3)如图所示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eq\r(2)d，所以一个晶胞的体积为(eq\r(2)d)3＝2eq\r(2)d3。(4)一个晶胞的质量等于4个金原子的质量，所以ρ＝eq\f(4M,NA·2\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,NAd3)。答案：(1)4(2)金属原子间相互接触(3)2eq\r(2)d3(4)eq\f(\r(2)M,NAd3)15．解析：(1)Fe元素的原子序数是26，依据核外电子排布规律可知价电子层的电子排布式为3d64s2。由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充溢状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充溢状态)，因此气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。(2)配位健中必需有孤对电子，因此与Fe原子或离子形成协作物的分子或离子应具备的条件是具有孤对电子。(3)三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，由此可知三氯化铁晶体为分子晶体。(4)依据晶胞结构可知面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数分别是6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4、1＋8×eq\f(1,8)＝2，原子个数之比为2∶1。设铁原子半径是r，则立方体的体对角线是4r，所以立方体的边长是eq\f(4r,\r(3))，所以体心立方晶胞空间利用率为eq\f(\f(4,3)πr3×2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(3))))3)×100%＝68%。答案：(1)3d64s2由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充溢状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充溢状态)(2)具有孤对电子(3)分子(4)2∶168%16．解析：(1)区的名称来自于依据构造原理最终填入电子的轨道名称，因此上述元素中，属于s区的是H、Mg、Ca。(2)元素⑨是Cr，原子序数是24，所以依据核外电子排布规律可知基态原子的价电子排布图为。(3)③④分别是N和O，非金属性越强，第一电离能越大。但由于氮元素的2p轨道电子处于半充溢状态，稳定性强，第一电离能大于氧元素，则元素的第一电离能：③大于④。(4)元素③气态氢化物是氨气，其中氮元素含有1对孤对电子，价层电子对数是2，所以的VSEPR模型为四面体形；由于实际构型是三角锥形，所以该分子为极性分子。氨气能与铜离子形成配位健，则向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液，可视察到的现象为先产生蓝色沉淀，后溶解得深蓝色溶液。(5)元素⑥是Al，依据晶胞结构可知以顶点为中心，与该点距离最近的铝原子有12个，所以晶胞中⑥原子的配位数为12；若已知⑥的原子半径为dcm，则面对角线是4dcm，则边长是2eq\r(2)dcm，体积是(2eq\r(2)dcm)3。晶胞中铝原子的个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则该晶体的密度为＝eq\f(4M,NA·2\r(2)dcm3)＝eq\f(\r(2)M,8d3NA)g·cm－3。答案：(1)H、Mg、Ca(2)(3)大于(4)四面体形极性先产生蓝色沉淀，后溶解得深蓝色溶液(5)12eq\f(M,4\r(2)d3NA)g/cm3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(\r(2)M,8d3NA)g/cm3))17．解析：(1)铁是26号元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(2)分子晶体的熔沸点较低，依据题给信息知，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体，协作物Fe(CO)x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体供应的电子数是2,8＋2x＝18，x＝5。(3)CN－中C原子价层电子对个数＝1＋eq\f(1,2)(4＋1－1×3)＝2，所以实行sp杂化；一般来说非金属性越强，电负性越大，所以C、N