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)課時(shí)作業(yè)15

課時(shí)作業(yè)15金屬晶體eq\o(\s\up7(時(shí)間：45分鐘滿分：100分),\s\do5())一、選擇題(共48分)1．下列有關(guān)金屬鍵的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．金屬鍵沒有飽和性和方向性B．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用C．金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D．金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)解析：金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬；金屬的性質(zhì)及固體的形成都與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān)。答案：B2．金屬晶體堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的原因是()A．金屬原子的價(jià)電子數(shù)較少B．金屬晶體中存在自由移動(dòng)的電子C．金屬晶體的原子半徑較大D．金屬鍵不具有方向性和飽和性解析：金屬晶體中微粒之間的作用力是金屬鍵，金屬鍵不具有方向性和飽和性，所以金屬原子能以最緊密的方式堆積，故原子的配位數(shù)高，這樣能充分利用空間。答案：D3．下列能說明石墨具有分子晶體的性質(zhì)的是()A．晶體能導(dǎo)電 B．熔點(diǎn)高C．硬度小 D．燃燒產(chǎn)物是CO2解析：分子晶體具有硬度小、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，因此C項(xiàng)能說明石墨具有分子晶體的性質(zhì)。A項(xiàng)晶體能導(dǎo)電是金屬晶體的性質(zhì)；B項(xiàng)熔點(diǎn)高是原子晶體的性質(zhì)；D項(xiàng)燃燒產(chǎn)物是CO2只能說明石墨能燃燒，是碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。答案：C4．下列關(guān)于金屬晶體的敘述中，正確的是()A．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越強(qiáng)B．常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在C．金屬晶體堆積密度大，能充分利用空間的原因是金屬鍵沒有飽和性和方向性D．金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在外力作用下會(huì)發(fā)生斷裂，故金屬無延展性解析：溫度高，金屬離子的熱運(yùn)動(dòng)加快，對自由電子的移動(dòng)造成阻礙，導(dǎo)電性減弱，A項(xiàng)錯(cuò)；常溫下，Hg為液態(tài)，不屬于晶體形態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)；金屬鍵無方向性和飽和性，在外力作用下，一般不會(huì)斷裂，即金屬具有延展性，D項(xiàng)錯(cuò)；正是因?yàn)榻饘冁I無方向性和飽和性，所以金屬晶體中的金屬原子一般采用最密堆積，盡量充分利用空間。答案：C5．鈉鉀合金在通常狀況下呈液態(tài)，可作為原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。以下是對鈉鉀合金具有導(dǎo)熱性的主要原因的分析，其中正確的是()A．鈉鉀合金的熔點(diǎn)很低B．鈉、鉀原子的電離能都很小C．鈉鉀合金中有自由電子D．鈉鉀合金中有金屬離子解析：本題考查合金的性質(zhì)與用途。鈉鉀合金以金屬鍵相結(jié)合，鈉鉀合金的導(dǎo)熱原理跟金屬晶體相同。答案：C6．下列有關(guān)金屬晶體的說法中不正確的是()A．金屬晶體是一種“巨型分子”B．“電子氣”為所有原子所共有C．簡單立方堆積的空間利用率最低D．體心立方堆積的空間利用率最高解析：根據(jù)金屬晶體的“電子氣理論”，A、B選項(xiàng)都是正確的。金屬晶體的堆積方式中空間利用率分別是：簡單立方堆積52%，體心立方堆積68%，六方最密堆積和面心立方最密堆積均為74%。因此簡單立方堆積的空間利用率最低，六方最密堆積和面心立方最密堆積的空間利用率最高，因此應(yīng)選擇D項(xiàng)。答案：D7．下列敘述不正確的是()A．金屬鍵無方向性和飽和性，原子配位數(shù)較高B．晶體盡量采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定C．因?yàn)楣矁r(jià)鍵有飽和性和方向性，所以原子晶體不遵循“緊密堆積”原理D．金屬銅和鎂均以ABAB……方式堆積解析：晶體一般盡量采取緊密堆積方式，但原子晶體中共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，所以不遵循這一原理；Mg以ABAB……方式堆積，但Cu以ABCABC……方式堆積。答案：D8．下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是()A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋B．固態(tài)和熔融時(shí)易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃C．Al、Na、Mg的熔點(diǎn)逐漸升高D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好解析：A項(xiàng)，用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋。B項(xiàng)，金屬晶體在固態(tài)和熔融時(shí)能導(dǎo)電，其熔點(diǎn)差異很大，故題設(shè)條件下的晶體可能是金屬晶體。C項(xiàng)，一般來說，金屬中單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，故金屬鍵的強(qiáng)弱順序?yàn)锳l>Mg>Na，其熔點(diǎn)的高低順序?yàn)锳l>Mg>Na。D項(xiàng)，金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低，溫度越高，其導(dǎo)電性越差。答案：B9．金屬鈉晶體為體心立方晶胞()，晶胞的邊長為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對角線上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r為()\f(a,2) \f(\r(3)a,4)\f(\r(3)a,2) D．2a解析：如果沿著某一面的對角線對晶胞作橫切面，可得如圖所示的結(jié)構(gòu)，其中AB為晶胞的邊長，BC為晶胞的面對角線，AC為晶胞的體對角線。根據(jù)立方體的特點(diǎn)可知：BC＝eq\r(2)a，結(jié)合AB2＋BC2＝AC2得：r＝eq\f(\r(3)a,4)。答案：B10．鋁硅合金(含硅%)在凝固時(shí)收縮率很小，因而這種合金適合于鑄造?，F(xiàn)有下列三種晶體：①鋁②硅③鋁硅合金，它們的熔點(diǎn)從低到高的順序是()A．①②③ B．②①③C．③②① D．③①②解析：一般合金的熔點(diǎn)低于合金中各組分的熔點(diǎn)，而鋁與硅比較，硅屬于原子晶體，具有較高的熔點(diǎn)，故答案為D項(xiàng)。答案：D11．幾種晶體的晶胞如圖所示：所示晶胞從左到右分別表示的物質(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。答案：C12．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，六方最密堆積、面心立方堆積和體心立方堆積，如圖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．21:4:9解析：本題考查晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算，用均攤法。晶胞a中所含原子＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6個(gè)，晶胞b中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，晶胞c中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋1＝2個(gè)。答案：A二、填空題(共52分)13．(8分)判斷下列晶體類型。(1)SiI4：熔點(diǎn)120.5℃，沸點(diǎn)287.4(2)硼：熔點(diǎn)2300℃，沸點(diǎn)2550(3)硒：熔點(diǎn)217℃，沸點(diǎn)685(4)銻：熔點(diǎn)630.74℃，沸點(diǎn)1750解析：(1)SiI4熔點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，是分子晶體。(2)硼熔、沸點(diǎn)高，硬度大，是典型的原子晶體。(3)硒熔、沸點(diǎn)低，易溶于CHCl3，屬于分子晶體。(4)銻熔點(diǎn)較高，沸點(diǎn)較高，固態(tài)能導(dǎo)電，是金屬晶體。答案：(1)分子晶體(2)原子晶體(3)分子晶體(4)金屬晶體14．(9分)(1)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表，由荷蘭菲利浦實(shí)驗(yàn)室首先研制出來。它的最大優(yōu)點(diǎn)是容易活化，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。它的化學(xué)式為________。(2)鎂系合金是最早問世的合金之一，經(jīng)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)分析得鎂銅合金為面心立方結(jié)構(gòu)，鎂鎳合金為六方最密堆積。鎂系合金的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，缺點(diǎn)是要加熱到250℃A．金屬銅的晶胞結(jié)構(gòu)為B．已知鈦和鎂的堆積方式相同，均為六方最密堆積，則其堆積方式為C．鎂銅合金晶體的原子空間利用率為74%D．鎂鎳合金晶體的配位數(shù)為12(3)《X-射線金相學(xué)》中記載關(guān)于銅與金可形成兩種有序的金屬互化物，其結(jié)構(gòu)如圖。下列有關(guān)說法正確的是()A．圖Ⅰ、Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式相同B．圖Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式為CuAu3C．圖Ⅱ中與每個(gè)銅原子緊鄰的銅原子有3個(gè)D．設(shè)圖Ⅰ中晶胞的邊長為acm，則圖Ⅰ中合金的密度為eq\f(261,NAa3)g·cm－3解析：(1)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，面心上的原子為2個(gè)晶胞所共有，頂點(diǎn)上的原子為6個(gè)晶胞所共有，棱上的原子為3個(gè)晶胞所共有，內(nèi)部的原子為整個(gè)晶胞所共有，所以晶胞中La原子有3個(gè)，Ni原子有15個(gè)，則鑭系合金的化學(xué)式為LaNi5。(2)銅是面心立方堆積結(jié)構(gòu)(如圖所示)，而A項(xiàng)中的圖為六方最密堆積結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)不正確；鈦和鎂晶體是按“ABAB…”的方式堆積，B項(xiàng)正確；面心立方最密堆積和六方最密堆積的配位數(shù)均為12，空間利用率均為74%，C、D項(xiàng)正確。故答案為A。(3)圖Ⅰ中，銅原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋2×eq\f(1,2)＝2，金原子數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2，故化學(xué)式為CuAu。圖Ⅱ中，銅原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，金原子數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3，故化學(xué)式為CuAu3。圖Ⅱ中，銅原子位于立方體的頂點(diǎn)，故緊鄰的銅原子有6個(gè)。圖Ⅰ中，銅原子、金原子各為2個(gè)，晶胞的體積為a3cm3，密度ρ＝m/V＝eq\f(2,NA)×(64＋197)÷a3g·cm－3＝eq\f(522,NAa3)g·cm－3。答案：(1)LaNi5(2)A(3)B15．(11分)如下圖所示為金屬原子的四種基本堆積模型，請回答以下問題：(1)以下原子堆積方式中，空間利用率最低的是________(在圖中選擇，填字母)，由非密置層互相錯(cuò)位堆積而成的是________。(2)金屬銅的晶胞模型是________，每個(gè)晶胞含有______個(gè)Cu原子，每個(gè)Cu原子周圍有________個(gè)緊鄰的Cu原子。解析：A為簡單立方堆積，為非密置型，空間利用率最低。金屬銅采取面心立方最密堆積，每個(gè)晶胞內(nèi)含有的銅原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。取頂角上的一個(gè)銅原子考察，離它最近的銅原子共有12個(gè)。答案：(1)AB(2)C41216．(15分)銅是重要金屬，Cu的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途，如CuSO4溶液常用作電解液、電鍍液等。請回答以下問題：(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________。(2)CuSO4粉末常用來檢驗(yàn)一些有機(jī)物中的微量水分，其原因是________。(3)SOeq\o\al(2－,4)的立體構(gòu)型是________，其中S原子的雜化軌道類型是________。(4)元素金(Au)處于周期表中的第六周期，與Cu同族，Au原子價(jià)層電子的排布式為________；一種銅金合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子的數(shù)量之比為________；該晶體中，原子之間的作用力是________。(5)上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為________。解析：本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查。包含銅元素相關(guān)性質(zhì)的考查、硫酸根空間結(jié)構(gòu)的考查、雜化軌道的考查、原子結(jié)構(gòu)的考查、晶體結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算的考查等。(3)硫酸根中心原子的孤對電子數(shù)為6－2×4＋2＝0，成鍵電子對數(shù)為4，所以為正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子為sp3雜化。(4)由于是面心立方最密堆積，故晶胞內(nèi)N(Cu)＝6×eq\f(1,2)＝3，N(Au)＝8×eq\f(1,8)＝1。(5)若將Cu原子與Au原子等同看待，可得儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為H8AuCu3。答案：(1)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)白色無水硫酸銅可與水結(jié)合生成藍(lán)色的CuSO4·5H2O(3)正四面體sp3(4)5d106s13:1金屬鍵(5)H8AuCu317．(9分)金晶體是面心立方體，立方體的每個(gè)面上5個(gè)金原子緊密堆砌(如圖，其余各面省略)，金原子半徑為Acm，求：(1)金晶體中最小的一個(gè)立方體含有________個(gè)金原子。(2)金的密度為________g·cm－3。(用帶A計(jì)算式表示)(3)金原子空間占有率為________。(Au的相對原子質(zhì)量為197，用帶A計(jì)算式表示)解析：(1)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，金晶體中最小的一個(gè)立方體含有(8×1/8＋6×1/2)＝4個(gè)金原子。(2)金原