2021-2022高中化學(xué)人教版選修3作業(yè)第三章第3節(jié)金屬晶體（系列一）Word版含解析

第三章第三節(jié)一、選擇題1．下列敘述正確的是()A．原子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高B．分子晶體中，分子間作用力越大，該分子越穩(wěn)定C．金屬陽離子只能與陰離子構(gòu)成晶體D．正四面體構(gòu)型的分子中，鍵角一定為109°28′答案：A解析：B中，分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)共價鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而分子間作用力主要影響晶體的熔、沸點(diǎn)。C中，金屬陽離子可以與自由電子一起構(gòu)成金屬晶體。D中，像P4是正四面體型分子，其鍵角為60°。2．關(guān)于晶體的下列說法正確的是()A．晶體中只要有陽離子，就一定有陰離子B．晶體中只要有陰離子，就一定有陽離子C．有金屬光澤的晶體一定是金屬晶體D．根據(jù)晶體能否導(dǎo)電能判斷晶體是否屬于金屬晶體答案：B解析：金屬晶體較特殊。金屬晶體中，有金屬陽離子而沒有陰離子，A項錯；晶體中只要有陰離子，根據(jù)電荷守恒，就一定有陽離子，B項正確；有金屬光澤的晶體不一定是金屬晶體，如晶體碘、晶體硅；能導(dǎo)電的晶體不一定是金屬晶體，如石墨。3．金屬晶體的堆積方式、空間利用率和配位數(shù)的關(guān)系正確的是()A．釙——簡單立方堆積——52%——8B．鈉Na——體心立方堆積——74%——12C．鋅Zn——六方最密堆積——68%——8D．銀Ag——面心立方最密堆積——74%——12答案：D解析：應(yīng)記住金屬晶體中原子堆積模型以及各種堆積的典型代表金屬、空間利用率以及相應(yīng)的配位數(shù)。A項中配位數(shù)應(yīng)為6，B項中體心立方堆積的空間利用率為68%，配位數(shù)為8；C項中Zn為六方最密堆積，空間利用率為74%，配位數(shù)為12。4．下列有關(guān)金屬的說法正確的是()A．常溫下都是晶體 B．最外層電子數(shù)小于3個的都是金屬C．任何狀態(tài)下都有延展性 D．都能導(dǎo)電、傳熱答案：D解析：Hg常溫下是液態(tài)，不是晶體，A項錯誤。H、He最外層電子數(shù)都少于3個，但它們不是金屬，B項錯誤。金屬的延展性指的是能抽成細(xì)絲、軋成薄片的性質(zhì)，在液態(tài)時，由于金屬具有流動性，不具備延展性，所以C項也是錯誤的。金屬晶體中存在自由電子，能夠?qū)щ姟鳠?，因此D項是正確的。5．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是()A．金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B．金屬元素在化合物中一定顯正價C．金屬元素在不同化合物中的化合價均不同D．金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體答案：B解析：金屬在化合物中一定顯正價，B正確；金屬元素的原子只有還原性，但離子如Fe2＋既有氧化性，又有還原性，A錯誤；金屬元素有的是變價元素，有的化合價沒變化，C錯誤；金屬晶體的熔沸點(diǎn)差距較大，有些金屬晶體的熔沸點(diǎn)很低，如Hg在常溫下是液體，D錯誤。6．下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是()A．金屬鍵是金屬離子與“電子氣”之間的較強(qiáng)作用，金屬鍵無方向性和飽和性B．共價鍵是原子之間通過共用電子對形成的相互作用，共價鍵有方向性和飽和性C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D．氫鍵不是化學(xué)鍵而是分子間的一種作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間答案：D解析：氫鍵既可以存在于分子間(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，也可以存在于分子內(nèi)，所以應(yīng)選擇D選項。7．合金是金屬與一些非金屬或其他金屬在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下表中提供的數(shù)據(jù)，判斷可以形成合金的是()金屬或非金屬鈉鋁鐵硅硫熔點(diǎn)/℃97.8660.415351410112.8沸點(diǎn)/℃883246727502353444.6A.鋁與硅 B．鋁與硫C．鈉與硫 D．鈉與硅答案：A解析：能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不能形成合金，故B、C錯；鈉的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于硅的熔點(diǎn)，當(dāng)硅熔化時，鈉已經(jīng)氣化，故它們不能形成合金，D錯。8.關(guān)于體心立方堆積晶體(如圖)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．每個晶胞內(nèi)含2個原子 D．每個晶胞內(nèi)含6個原子答案：C解析：體心立方堆積晶體的晶胞為立方體，是非密置層的一種堆積方式，其中有8個頂點(diǎn)和1個體心，晶胞內(nèi)含有原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2。9．在金屬晶體中，如果金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力越大，金屬的熔沸點(diǎn)越高。由此判斷下列各組金屬熔沸點(diǎn)高低順序，其中正確的是()A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al答案：C解析：電荷數(shù)Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金屬陽離子半徑：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，則C正確；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。二、非選擇題10.如右圖所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單元。(1)在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的鈦離子、鈣離子各有__________個、__________個。(2)若鈣、鈦、氧三元素的相對原子質(zhì)量分別為a、b、c，晶體結(jié)構(gòu)如圖中正方體邊長(鈦原子之間的距離)為dnm(1nm＝1×10－9m)，則該晶體的密度為__________g/cm3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)答案：(1)68(2)eq\f(a＋b＋3c,NAd3×10－21)解析：(1)每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的鈦離子有6個(上、下、前、后、左、右各1個)，每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的鈣離子位于以該鈦離子為中心的8個正方體的中心，共8個。(2)由(1)可知，1mol正方體中含有1molCaTiO3，則一個正方體的質(zhì)量m＝eq\f(M(CaTiO3),NA)＝eq\f(a＋b＋3c,NA)g。1個正方體的體積V＝(d×10－7cm)3＝d3×10－21cm3，則ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(a＋b＋3c,NAd3×10－21)g/cm3。11．(1)如圖甲所示為二維平面晶體示意圖，化學(xué)式表示為AX3的是________。(2)圖乙為一個金屬銅的晶胞，請完成以下各題：①該晶胞“實際”擁有的銅原子數(shù)是________個；②該晶胞稱為________(填序號)；A．六方晶胞B．體心立方晶胞C．面心立方晶胞③此晶胞立方體的邊長為acm，Cu的相對原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρg/cm3，則阿伏加德羅常數(shù)為________(用aρ表示)。(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)如下圖所示。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中與每個銅原子緊鄰的銅原子有3個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答案：(1)b(2)①4②C③eq\f(256,ρ·a3)(3)B解析：(1)由題圖甲中直接相鄰的原子數(shù)可以求得a、b中兩類原子數(shù)之比分別為12、13，求出化學(xué)式分別為AX2、AX3，故答案為b。(2)用“切割分?jǐn)偡ā保孩?×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)題圖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。題圖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。題圖Ⅱ中，銅原子位于立方體的頂點(diǎn)，故緊鄰的銅原子有6個。題圖Ⅰ中，銅原子、金原子各為2個，晶胞的體積為a3cm3，密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2,NA)×(64＋197)÷a3＝eq\f(522,NAa3)g·cm－3。一、選擇題1．關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是()A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵沒有關(guān)系B．金屬具有良好的導(dǎo)電性，是因為在金屬晶體中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流，所以金屬易導(dǎo)電C．金屬具有良好的導(dǎo)熱性能，是因為自由電子在受熱后，加快了運(yùn)動速度，自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵答案：A解析：金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光，大部分再發(fā)射出來，因而金屬一般顯銀白色光澤；金屬導(dǎo)電性是在外加電場作用下，自由電子定向移動形成電流；導(dǎo)熱性是自由電子受熱后，與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞能量；良好的延展性是由于金屬晶體中原子層能夠滑動，但此時金屬鍵未被破壞。2．下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的敘述正確的是()A．有較強(qiáng)共價鍵存在的物質(zhì)熔點(diǎn)一定很高B．由于石墨晶體導(dǎo)電，所以它是金屬晶體C．含有共價鍵的物質(zhì)不一定是共價化合物D．在離子化合物中不可能存在非極性共價鍵答案：C3．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說法不正確的是()A．①為簡單立方堆積，②為六方最密堆積，③為體心立方堆積，④為面心立方最密堆積B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為：①1個，②2個，③2個，④4個C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為：①6，②8，③12，④12D．空間利用率的大小關(guān)系為：①<②<③＝④答案：A解析：本題考查了金屬晶體的堆積方式，準(zhǔn)確理解并記憶金屬晶體的四種常見堆積方式是解答本題的關(guān)鍵。①為簡單立方堆積，②為體心立方堆積，③為六方最密堆積，④為面心立方最密堆積，②與③判斷有誤，A項錯誤；每個晶胞含有的原子數(shù)分別為：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項正確；晶胞①中原子的配位數(shù)應(yīng)6，②中原子的配位數(shù)應(yīng)8，③中原子的配位數(shù)應(yīng)12，④中原子的配位數(shù)應(yīng)12，其他判斷正確，C項正確；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，D項正確。4．已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別是()A．14、6 B．14、8C．4、8 D．4、12答案：D解析：(1)晶胞中所含原子的計算方法：晶胞頂點(diǎn)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)，體心上的原子為1，根據(jù)以上規(guī)律就可計算晶胞所含的原子數(shù)。(2)金屬晶體中金屬原子的配位數(shù)即為距離該原子最近的金屬原子的數(shù)目。在Cu的晶胞中，頂角原子為8個晶胞共用，面上的銅原子為兩個晶胞共用，因此，金屬銅的一個晶胞的原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。在Cu的晶胞中，與每個頂點(diǎn)的Cu原子距離相等的銅原子共有12個，因此其配位數(shù)為12。5．下圖為金屬鎘的堆積方式，下列說法正確的是()A．此堆積方式屬于非最密堆積B．此晶胞類型為面心立方堆積C．配位數(shù)(一個金屬離子周圍緊鄰的金屬離子的數(shù)目)為8D．鎘的堆積方式與銅的堆積方式不同答案：D解析：據(jù)圖可看出，鎘的堆積方式為“…ABAB…”形式，為A3型堆積，即六方最密堆積，而銅的堆積方式為面心立方最密堆積，故A、B兩項錯誤，D項正確；六方最密堆積的配位數(shù)為12，中間一層為6個，上下兩層各有3個，C項錯誤。6．鐵有δ、γ、α三種晶體結(jié)構(gòu)，以下依次是δ、γ、α三種晶體在不同溫度下轉(zhuǎn)化的圖示。下列有關(guān)說法中不正確的是()δ－Feγ－Feα－FeA．δ－Fe晶體與每個Fe原子距離相等且最近的Fe原子有8個B．γ－Fe晶體與每個Fe原子距離相等且最近的Fe原子有12個C．圖中α－Fe晶胞邊長若為acm，δ－Fe晶胞邊長若為bcm，則兩種晶體的密度比為b3a3D．將Fe加熱到1500℃答案：D解析：δ－Fe晶體和γ－Fe晶體的配位數(shù)分別為8、12，A、B正確，δ－Fe晶胞中含F(xiàn)e原子1＋8×eq\f(1,8)＝2個，α－Fe晶胞含F(xiàn)e原子1＋8×eq\f(1,8)＝2個，故兩種晶胞的質(zhì)量相同，兩種晶體的密度與它們的體積成反比，α－Fe晶體和δ－Fe晶體的密度比為b3a3，C正確；將Fe加熱到1500℃急速冷卻得α－Fe，緩慢冷卻得δ－Fe晶體，D不正確。7．金屬鈉晶體為體心立方晶胞，實驗測得鈉的密度為ρ(g·cm－3)。已知鈉的相對原子質(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剛性小球且處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑r(cm)為()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：該晶胞中實際含鈉原子2個，晶胞邊長為eq\f(4×r,\r(3))，則ρ＝eq\f(2×a,NA×(\f(4×r,\r(3)))3)，進(jìn)一步化簡后可得答案。二、非選擇題8．銅是重要金屬，銅的化合物在科學(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原子最外層電子排布式為________。一種銅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，該晶體儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲氫后的化學(xué)式應(yīng)為________________________________________________。答案：(1)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)CuSO4粉末(白色)與H2O作用生成藍(lán)色的CuSO4·5H2O晶體(3)正四面體sp3雜化(4)6s131金屬鍵(5)Cu3AuH8解析：(3)SOeq\o\al(2－,4)的中心原子為S，價電子對數(shù)為4、孤電子對數(shù)為0，故S的原子軌道雜化類型為sp3雜化，SOeq\o\al(2－,4)為正四面體構(gòu)型。(4)晶胞中N(Cu)＝6×eq\f(1,2)＝3(個)，