高中化學(xué)人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)12

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十二)金屬晶體(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．金屬鍵的實(shí)質(zhì)是()A．自由電子與金屬陽(yáng)離子之間的相互作用B．金屬原子與金屬原子間的相互作用C．金屬陽(yáng)離子與陰離子的吸引力D．自由電子與金屬原子之間的相互作用【解析】金屬晶體由自由電子與金屬陽(yáng)離子構(gòu)成，因而金屬鍵的實(shí)質(zhì)是自由電子與金屬陽(yáng)離子之間的相互作用。【答案】A2．在金屬晶體中，自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞，由此可以來(lái)解釋金屬的()A．延展性 B．導(dǎo)電性C．導(dǎo)熱性 D．硬度【解析】金屬晶體由自由電子與金屬陽(yáng)離子構(gòu)成，因而自由電子與金屬離子的碰撞中將熱量傳遞而具有導(dǎo)熱性?！敬鸢浮緾3．下列關(guān)于金屬的敘述中不正確的是()A．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強(qiáng)烈相互作用，所以實(shí)質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用B．金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用，所以與共價(jià)鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽(yáng)離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性D．構(gòu)成金屬的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)【解析】金屬鍵無(wú)方向性和飽和性，B錯(cuò)?！敬鸢浮緽4．物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論推出，金屬晶體中金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用，叫金屬鍵。金屬鍵越強(qiáng)，其金屬的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高。據(jù)研究表明，一般說(shuō)來(lái)，金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)。由此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．鎂的硬度小于鋁 B．鎂的熔沸點(diǎn)低于鈣C．鎂的硬度大于鉀 D．鈣的熔沸點(diǎn)高于鉀【解析】由題知，價(jià)電子數(shù)：Al＞Mg＝Ca＞K，原子半徑：Al＜Mg＜Ca＜K，所以A、C、D正確。【答案】B5．已知某金屬晶體中(如堿金屬)原子堆積方式如下圖所示，則該堆積方式是()A．簡(jiǎn)單立方堆積 B．體心立方堆積C．六方最密堆積 D．面心立方最密堆積【解析】將非密置層上層金屬填充在下層金屬形成的凹槽中，屬于體心立方堆積?！敬鸢浮緽6．金晶體的晶胞為面心立方最密堆積(如圖所示)。設(shè)金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，在立方體的各個(gè)面的對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切，M表示金的摩爾質(zhì)量。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：90990084】A．金晶體每個(gè)晶胞中含有4個(gè)金原子B．金屬鍵無(wú)方向性，金屬原子盡可能采取密堆積C．一個(gè)晶胞的體積是16eq\r(2)d3D．金晶體的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)【解析】因?yàn)槭敲嫘牧⒎阶蠲芏逊e，故每個(gè)晶胞中含有金原子數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，A正確；金屬鍵無(wú)方向性，金屬原子盡可能采取密堆積，B正確；因?yàn)榱⒎襟w的各個(gè)面的對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切，則該小立方體的棱長(zhǎng)＝eq\r(2)d，體積為2eq\r(2)d3，C錯(cuò)；金晶體的密度＝eq\f(4M,NA\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,NA·d3)，D正確?！敬鸢浮緾7.關(guān)于體心立方堆積型晶體(如圖)的結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()A．是密置層的一種堆積方式B．晶胞是六棱柱C．每個(gè)晶胞內(nèi)含2個(gè)原子D．每個(gè)晶胞內(nèi)含6個(gè)原子【解析】本題主要考查常見(jiàn)金屬晶體的堆積方式，體心立方堆積型晶體是非密置層的一種堆積方式，為立方體形晶胞，其中有8個(gè)頂點(diǎn)，一個(gè)體心，晶胞所含原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2?！敬鸢浮緾8．教材中給出了幾種晶體的晶胞如圖所示：所示晶胞分別表示的物質(zhì)正確的排序是()A．碘、鋅、鈉、金剛石B．金剛石、鋅、碘、鈉C．鈉、鋅、碘、金剛石D．鋅、鈉、碘、金剛石【解析】第一種晶胞為體心立方堆積，鉀、鈉、鐵等金屬采用這種堆積方式；第二種晶胞為六方最密堆積，鎂、鋅、鈦等金屬采用這種堆積方式；組成第三種晶胞的粒子為雙原子分子，是碘；第四種晶胞的粒子結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，為金剛石?！敬鸢浮緾9．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每一個(gè)碳原子都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為()A．2∶3 B．2∶1C．1∶3 D．3∶2【解析】每個(gè)碳原子被3個(gè)六邊形共用，每條共價(jià)鍵被2個(gè)六邊形共用，則石墨晶體中碳原子個(gè)數(shù)與共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,3)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,2)))＝2∶3?！敬鸢浮緼10．結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問(wèn)題：(1)已知下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為：①簡(jiǎn)單立方堆積的是______________；②體心立方堆積的是______________；③六方最密堆積的是______________；④面心立方最密堆積的是______________。(2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是________。A．由金屬鍵形成，熔點(diǎn)差別很大B．由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到大的外力作用會(huì)發(fā)生原子錯(cuò)位而斷裂C．固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性【解析】(1)簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB……方式堆積，面心立方最密堆積按ABCABC……方式堆積，六方最密堆積常見(jiàn)金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見(jiàn)金屬為Cu、Ag、Au。(2)由金屬鍵形成是金屬晶體的特性，A對(duì)；由共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為原子晶體的性質(zhì)，B錯(cuò)；固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性是金屬的通性，C對(duì)?！敬鸢浮?1)①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au(2)AC11．如圖為金屬銅的一個(gè)晶胞，請(qǐng)完成以下各題?！緦?dǎo)學(xué)號(hào)：90990085】(1)該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是________個(gè)。(2)銅晶體的堆積方式稱為_(kāi)_______最密堆積，配位數(shù)為_(kāi)_______。(3)此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為acm，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρg/cm3，則阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)_______(用a、ρ表示)?！窘馕觥坑蓤D示結(jié)構(gòu)可以看出該堆積方式為面心立方最密堆積，利用“切割分?jǐn)偡ā笨梢郧蟮迷摼О麑?shí)際含有的銅原子數(shù)為：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。由于eq\f(4,NA)×64＝ρ·a3，故NA＝eq\f(256,ρ·a3)。【答案】(1)4(2)面心立方12(3)eq\f(256,ρ·a3)12．C60、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型如圖所示(石墨僅表示其中的一層結(jié)構(gòu)):(1)C60、金剛石和石墨三者的關(guān)系互為_(kāi)_______。A．同分異構(gòu)體 B．同素異形體C．同系物 D．同位素(2)固態(tài)時(shí)，C60屬于________(填“原子”或“分子”)晶體，C60分子中含有雙鍵和單鍵，推測(cè)C60跟F2________(填“能”或“不能”)發(fā)生加成反應(yīng)。(3)硅晶體的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是________NA。二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅硅單鍵之間插入一個(gè)氧原子。二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，硅、氧原子形成的最小環(huán)上氧原子數(shù)目是________。(4)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是________個(gè)。【解析】C60晶體中存在不飽和的碳碳雙鍵，在一定條件下能與F2發(fā)生加成反應(yīng)；晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，存在以硅原子為中心和頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)硅原子形成4個(gè)Si—Si，但1個(gè)Si—Si為2個(gè)硅原子共有，故1個(gè)硅原子可形成2個(gè)Si—Si，即1mol硅原子能形成2molSi—Si。石墨中每個(gè)C原子形成3個(gè)C—C，故每個(gè)C原子為3個(gè)六邊形共用，每個(gè)六邊形擁有C原子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2個(gè)?！敬鸢浮?1)B(2)分子能(3)26(4)2[能力提升]13．金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方堆積，下圖(a)、(b)、(c)分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為()A．3∶2∶1 B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9【解析】晶胞(a)中所含原子＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，晶胞(b)中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞(c)中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋1＝2?！敬鸢浮緼14．金屬鈉晶體為體心立方晶胞(如圖)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得鈉的密度為ρ(g·cm－3)。已知鈉的相對(duì)原子質(zhì)量為a，阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol－1)，假定金屬鈉原子為等徑的鋼性球且處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r(cm)為()\r(3,\f(2a,NAρ)) B．eq\r(3)·eq\r(3,\f(2a,NAρ))\f(\r(3),4)·eq\r(3,\f(2a,NAρ)) D．eq\f(1,2)·eq\r(3,\f(2a,NAρ))【解析】該晶胞中實(shí)際含鈉原子兩個(gè)，晶胞邊長(zhǎng)為eq\f(4×r,\r(3))，則ρ＝eq\f(2×a,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4×r,\r(3))))3)，進(jìn)一步化簡(jiǎn)后可得答案?！敬鸢浮緾15．如圖，鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下能發(fā)生轉(zhuǎn)化。下列說(shuō)法不正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：90990086】δ-Feeq\o(,\s\up7(1394℃))γ-Feeq\o(,\s\up7(912℃))α-FeA．δ-Fe晶體中與每個(gè)鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個(gè)B．α-Fe晶體中與每個(gè)鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個(gè)C．若δ-Fe晶胞邊長(zhǎng)為acm，α-Fe晶胞邊長(zhǎng)為bcm，則兩種晶體密度比為2b3∶a3D．將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻【解析】由題圖知，δ-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個(gè)，A項(xiàng)正確；α-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個(gè)，B項(xiàng)正確；一個(gè)δ-Fe晶胞占有2個(gè)鐵原子，一個(gè)α-Fe晶胞占有1個(gè)鐵原子，故兩者密度比為eq\f(2×56,a3)：eq\f(1×56,b3)＝2b3∶a3，C項(xiàng)正確；晶體加熱后急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型是不同的，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿16．銅在我國(guó)有色金屬材料的消費(fèi)中僅次于鋁，廣泛地應(yīng)用于電氣、機(jī)械制造、國(guó)防等領(lǐng)域?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)銅原子基態(tài)電子排布式為_(kāi)_________________________________________。(2)用晶體的X射線衍射法可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)。對(duì)金屬銅的測(cè)定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長(zhǎng)為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm－3，則銅晶胞的體積是________cm3，晶胞的質(zhì)量是________g，阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)___________________[列式計(jì)算，已知Mr(Cu)＝63.6g/(3)氯和鉀與不同價(jià)態(tài)的銅可生成兩種化合物，這兩種化合物都可用于催化乙炔聚合，其陰離子均為無(wú)限長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)(如下圖)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______。已知其中一種化合物的化學(xué)式為KCuCl3，另一種的化學(xué)式為_(kāi)_______。(4)金屬銅單獨(dú)與氨水或單獨(dú)與過(guò)氧化氫都不能反應(yīng)，但可與氨水和過(guò)氧化氫的混合溶液反應(yīng)，其原因是____________________________________________________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________。【解析】本題考查銅及其化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，意在考查同學(xué)們對(duì)晶胞的分析和對(duì)雜化以及配合物的認(rèn)識(shí)。(2)體積＝邊長(zhǎng)3；質(zhì)量＝體積×密度；一個(gè)面心立方最密堆積的晶胞含4個(gè)原子，則摩爾質(zhì)量＝eq\f(1,4)×晶胞質(zhì)量×NA，可求NA。(3)Cu有＋1、＋2兩