2025版新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)幾種簡單的晶體結(jié)構(gòu)模型第1課時金屬晶體課時作業(yè)魯科版選擇性必修2

第1課時金屬晶體必備學(xué)問基礎(chǔ)練進(jìn)階訓(xùn)練第一層學(xué)問點(diǎn)1金屬晶體的通性1.下列關(guān)于金屬晶體的說法正確的是（）A．金屬晶體中只有金屬原子B．金屬晶體中存在單個分子C．金屬晶體由金屬陽離子和陰離子構(gòu)成D．金屬晶體中有金屬陽離子，沒有陰離子2．下列關(guān)于金屬晶體的說法不正確的是（）A．金屬晶體中肯定存在金屬鍵B．金屬晶體中的金屬鍵沒有方向性和飽和性C．不同金屬晶體中金屬原子的積累方式都一樣D．金屬晶體中的“自由電子”為整塊金屬所共有3．下列說法錯誤的是（）A．金屬晶體是由金屬陽離子和“自由電子”構(gòu)成的，它們都占據(jù)晶胞的肯定位置B．金屬的導(dǎo)熱性與“自由電子”的存在有關(guān)C．金屬晶體能導(dǎo)電D．一般狀況下，溫度上升，金屬的導(dǎo)電性減弱4．在金屬晶體中，“自由電子”與金屬離子碰撞時有能量傳遞，可以用此來說明金屬的（）A．延展性B．導(dǎo)電性C．導(dǎo)熱性D．還原性5．金屬晶體熔、沸點(diǎn)凹凸和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此推斷下列說法正確的是（）A．硬度：Mg>AlB．熔、沸點(diǎn)：Li<Na<K<Rb<CsC．熔、沸點(diǎn)：Mg>NaD．硬度：Mg<Ca學(xué)問點(diǎn)2金屬晶體的結(jié)構(gòu)6．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)及每個銅原子四周緊鄰且等距的銅原子數(shù)分別為（）A．14、6B．14、8C．4、8D．4、127．下列說法錯誤的是（）A．金屬晶體可以看作等徑圓球的積累B．Li、Na、K的晶胞具有相像性，均為立方體C．Ca和Mg位于同主族，二者的晶胞結(jié)構(gòu)相像D．Fe的晶胞結(jié)構(gòu)為8．圖（a）、（b）、（c）分別代表幾種金屬晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，則圖（a）、（b）、（c）中金屬原子的個數(shù)比為（）A．11∶8∶4B．3∶2∶1C．9∶8∶4D．21∶14∶99．鋁單質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，原子之間相對位置關(guān)系的平面圖如圖乙所示。若已知鋁原子半徑為d，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，鋁的摩爾質(zhì)量為M，則該晶體的密度可表示為。據(jù)上圖計算，鋁原子實行的面心立方最密積累的空間利用率為。關(guān)鍵實力綜合練進(jìn)階訓(xùn)練其次層一、選擇題1．某新型“防盜玻璃”為多層結(jié)構(gòu)，每層中間嵌有極細(xì)的金屬線。當(dāng)玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會馬上報警?！胺辣I玻璃”能報警是利用了金屬的（）A．延展性B．導(dǎo)電性C．彈性D．導(dǎo)熱性2．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，依據(jù)表中供應(yīng)的數(shù)據(jù)，推斷可以形成合金的是（）金屬或非金屬鈉鋁鐵硅硫溶點(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3．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．金屬晶體積累密度大，能充分利用空間的緣由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劇烈相互作用，在外力作用下會發(fā)生斷裂，故金屬無延展性4．金屬具有延展性的緣由是（）A．金屬原子半徑都較大，價電子數(shù)較少B．金屬受外力作用變形時，金屬陽離子與自由電子間仍保持較劇烈的作用C．金屬中大量自由電子受外力作用時，運(yùn)動速率加快D．自由電子受外力作用時能快速傳遞能量5．下列有關(guān)金屬的說法正確的是（）A．最外層電子數(shù)為1或2的都是金屬B．有金屬光澤的晶體肯定是金屬晶體C．金屬原子在化學(xué)改變中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強(qiáng)D．金屬晶體由金屬陽離子和自由電子構(gòu)成，能導(dǎo)電、傳熱6．金屬的下列性質(zhì)中，與“自由電子”無關(guān)的是（）A．密度大小B．易導(dǎo)電C．延展性好D．易導(dǎo)熱7．金晶體的晶胞結(jié)構(gòu)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)，M表示金的摩爾質(zhì)量。則下列說法錯誤的是（）A．金晶體每個晶胞中含有4個金原子B．金屬鍵無方向性C．晶胞的體積是16eq\r(2)d3D．金晶體的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)8．如圖為金屬鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，試驗測得鈉的密度為ρ（g·cm－3），已知鈉的摩爾質(zhì)量為a（g·mol－1），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(2)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))9．（1）1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1183K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。①鐵原子的簡化電子排布式為；鐵晶體中鐵原子以鍵相互結(jié)合。②圖1和圖2中，鐵原子的配位數(shù)之比為。③純鐵晶體在晶型轉(zhuǎn)變前后，兩者基本結(jié)構(gòu)單元的棱長之比為（1183K以下與1183K以上之比）。④轉(zhuǎn)變溫度前后兩者的密度之比為（1183K以下與1183K以上之比）。（2）金晶體的晶胞是面心立方體，金原子的直徑為dcm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，Mg·mol－1表示金的摩爾質(zhì)量。欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定距離最近的兩金原子間相接觸，即相切。金晶體每個晶胞中含有個金原子。1個晶胞的體積為cm3。金晶體的密度為g·cm－3。10．如圖是金屬鎢晶體中的一個晶胞的結(jié)構(gòu)模型（原子間實際是相互接觸的），試驗測得金屬鎢的密度為19.30g·cm－3，鎢的相對原子質(zhì)量為183.9。假定金屬鎢為等直徑的剛性球，請回答以下各題：（1）每一個晶胞中分?jǐn)偟絺€鎢原子。（2）計算晶胞的邊長a。（3）計算鎢的原子半徑r（提示：只有體對角線上的各個球才是彼此接觸的）。11．按要求回答下列問題：（1）一種銅金合金晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)，則該合金中Cu原子與Au原子的個數(shù)比為；該晶體中原子之間的作用力是。（2）上述銅金合金晶體具有儲氫功能，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)如圖所示，則該晶體儲氫后的化學(xué)式為。（3）遼寧號航母的飛行甲板等都是由鐵及其合金制造的。鐵有δ、γ、α三種同素異形體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①δ-Fe、γ-Fe晶胞中含有的鐵原子數(shù)分別為。②若α-Fe晶胞的邊長為acm，γ-Fe晶胞的邊長為bcm，則兩種晶體的密度之比為。12．金屬晶體中金屬原子有三種常見的積累方式：六方最密積累、面心立方最密積累和體心立方密積累，圖（a）、（b）、（c）分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)。（1）三種晶胞內(nèi)金屬原子個數(shù)比為。（2）三種積累方式實質(zhì)是金屬陽離子的積累方式，那么“自由電子”有無準(zhǔn)確的積累方式？（填“有”或“無”）。（3）影響金屬晶體熔點(diǎn)的主要因素是。第1課時金屬晶體必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．答案：D解析：金屬晶體是金屬陽離子和“自由電子”通過金屬鍵形成的晶體，不存在單個的分子，只有金屬陽離子，沒有陰離子，故D項正確。2．答案：C解析：Ca、Al晶體中金屬原子的積累方式一樣，但與Mg晶體中金屬原子的積累方式不一樣，故C項錯誤。3．答案：A解析：金屬晶體中金屬陽離子占據(jù)晶胞的肯定位置，“自由電子”不占據(jù)晶胞的肯定位置，A項錯誤；“自由電子”與金屬陽離子碰撞時有能量傳遞，所以金屬具有導(dǎo)熱性，B項正確；金屬中的“自由電子”在外加電場的作用下會發(fā)生定向移動，因而形成電流，C項正確；一般狀況下，溫度上升，電阻上升，金屬的導(dǎo)電性減弱，D項正確。4．答案：C解析：金屬具有延展性主要是因為金屬在受到外力作用時，原子之間可以發(fā)生相對滑動，各層之間仍保持金屬鍵的作用。金屬具有導(dǎo)電性主要是因為金屬晶體內(nèi)部存在“自由電子”，在外加電場作用下，“自由電子”在金屬內(nèi)部發(fā)生定向移動。金屬具有導(dǎo)熱性主要是因為在金屬晶體內(nèi)部，“自由電子”與金屬陽離子碰撞時有能量傳遞。金屬的還原性是金屬的化學(xué)性質(zhì)，與能量傳遞無關(guān)。5．答案：C解析：Al3＋帶3個單位電荷，Mg2＋帶2個單位電荷，Na＋帶1個單位電荷，且離子半徑：Al3＋<Mg2＋<Na＋，則金屬鍵的強(qiáng)弱依次為Al>Mg>Na，硬度：Al>Mg>Na，熔、沸點(diǎn)：Al>Mg>Na，A項錯誤、C項正確；堿金屬元素形成的離子均帶1個單位電荷，但離子半徑從Li到Cs漸漸增大，則從Li到Cs金屬鍵漸漸減弱，熔、沸點(diǎn)漸漸降低，B項錯誤；離子半徑：Mg2＋<Ca2＋，則鎂中的金屬鍵比鈣中的金屬鍵強(qiáng)，故硬度：Mg>Ca，D項錯誤。6．答案：D解析：在晶胞中位于頂點(diǎn)的原子為8個晶胞所共用，位于面心的原子為2個晶胞所共用，因此，銅的晶胞中所含銅原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。由圖可知，每個銅原子四周緊鄰且等距的銅原子共有12個。7．答案：C解析：Ca晶體的晶胞為立方體，頂點(diǎn)各處和每個面的面心均有一個微粒，而Mg晶體的晶胞并非立方體或長方體，底面中棱的夾角不是直角，C項錯誤。8．答案：B解析：圖(a)晶胞中每個頂角有一個原子，每個原子為6個晶胞共用，上下底面各有一個原子，每個原子為2個晶胞共用，晶胞內(nèi)部還有3個原子，所以該晶胞中所含原子數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6；圖(b)晶胞中所含原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；圖(c)晶胞中所含原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，所以(a)、(b)、(c)中金屬原子的個數(shù)比為6∶4∶2＝3∶2∶1，B項正確。9．答案：eq\f(\r(2)M,8d3NA)74%解析：由圖甲可知每個晶胞中含有的鋁原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。由圖乙知晶胞的棱長為eq\f(4d,\r(2))＝2eq\r(2)d。若該晶體的密度為ρ，則ρ×(2eq\r(2)d)3＝eq\f(4,NA)×M，ρ＝eq\f(\r(2)M,8d3NA)。關(guān)鍵實力綜合練1．答案：B解析：由題給信息可知，當(dāng)玻璃被擊碎時，金屬線與警報系統(tǒng)形成了閉合回路，利用的是金屬的導(dǎo)電性，故B項正確。2．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項錯誤；鈉的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于硅的熔點(diǎn)，當(dāng)硅熔化時，鈉已經(jīng)變?yōu)闅鈶B(tài)，故它們不能形成合金，D項錯誤。3．答案：C解析：溫度高，金屬陽離子的熱運(yùn)動加快，對自由電子的移動造成阻礙，導(dǎo)電性減弱，故A錯誤；常溫下，Hg為液態(tài)，不屬于晶體形態(tài)，故B錯誤；正是因為金屬鍵無方向性和飽和性，所以金屬晶體中的金屬原子可以采納最密積累，盡量充分利用空間，故C正確；在外力作用下，金屬陽離子與自由電子之間仍有劇烈相互作用，不會斷裂，所以金屬有延展性，故D錯誤。4．答案：B解析：金屬原子的價電子數(shù)較少，簡單失去電子，能說明金屬有還原性，A錯誤；金屬鍵存在于整個金屬中，且一般較強(qiáng)，難以斷裂，金屬通常實行最密集的積累方式，錘打時，金屬原子之間簡單滑動，但不影響緊密的積累方式，金屬鍵不會斷裂，故有延展性，B正確；金屬延展性是原子的相對滑動，而不是電子的運(yùn)動，C錯誤；自由電子受外力作用與金屬陽離子快速傳遞能量，可以影響金屬的導(dǎo)熱性，與延展性無關(guān)，D錯誤。5．答案：D解析：H、He最外層電子數(shù)分別為1、2，但它們不是金屬，A錯誤；有金屬光澤的晶體不肯定是金屬晶體，如晶體碘、晶體硅，B錯誤；金屬原子在化學(xué)改變中失去電子越簡單，其還原性越強(qiáng)，與失去的電子數(shù)目無關(guān)，C錯誤；金屬晶體中存在自由電子和金屬陽離子，能夠?qū)щ?、傳熱，D正確。6．答案：A解析：金屬的導(dǎo)電性、延展性、導(dǎo)熱性均與“自由電子”有關(guān)。7．答案：C解析：Au原子處于立方體的頂點(diǎn)與面心上，故晶胞中含有的Au原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，A正確；金屬晶體中，金屬鍵無方向性，B正確；在立方體的各個面的對角線上有3個金原子，金原子的直徑為d，故面對角線的長度為2d，晶胞棱長為eq\f(\r(2),2)×2d＝eq\r(2)d，故晶胞的體積為(eq\r(2)d)3＝2eq\r(2)d3，C錯誤；晶胞中含有4個原子，故晶胞的質(zhì)量為eq\f(4M,NA)，晶胞的體積為2eq\r(2)d3，故金晶體的密度為eq\f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,d3NA)，D正確。8．答案：C解析：金屬鈉的晶胞中含有的鈉原子數(shù)為1＋8×eq\f(1,8)＝2，設(shè)晶胞邊長為x(cm)，依據(jù)ρ＝eq\f(m,V)得，ρ＝eq\f(\f(2×a,NA),x3)，x＝eq\r(3,\f(2a,NAρ))，則晶胞的體對角線長為eq\r(3)eq\r(3,\f(2a,NAρ))，所以鈉原子的半徑＝eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2a,NAρ))，故選C。9．答案：(1)①[Ar]3d64s2金屬②2∶3③eq\f(\r(6),3)④eq\f(3\r(6),8)(2)42eq\r(2)d3eq\f(\r(2)M,d3NA)解析：(1)②在1183K以下的純鐵晶體中，與體心鐵原子等距離且最近的鐵原子是8個頂點(diǎn)的鐵原子；在1183K以上的純鐵晶體中，與面心鐵原子等距離且最近的鐵原子有12個，即配位數(shù)之比為2∶3。③設(shè)鐵原子半徑為a，在1183K以下的純鐵晶體中，基本結(jié)構(gòu)單元的棱長為eq\f(4\r(3)a,3)；在1183K以上的純鐵晶體中，基本結(jié)構(gòu)單元的棱長為2eq\r(2)a。④依據(jù)1183K以下的純鐵晶體和1183K以上的純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元的棱長之比為eq\f(\r(6),3)，可知兩者基本結(jié)構(gòu)單元的體積之比為eq\f(2\r(6),9)，又因為兩者一個基本結(jié)構(gòu)單元分別包含2個和4個鐵原子，可知兩者的密度之比為eq\f(1,2)÷eq\f(2\r(6),9)＝eq\f(3\r(6),8)。(2)如圖是取金晶胞中某一面的平面部分，AC為金原子的直徑的2倍，AB為立方體的棱長，由圖可得，立方體的棱長為eq\r(2)dcm，所以晶胞的體積為(eq\r(2)dcm)3＝2eq\r(2)d3cm3。密度＝質(zhì)量/體積，質(zhì)量為晶胞中4個金原子的質(zhì)量，體積為晶胞的體積，即密度為ρ＝eq\f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)g·cm－3＝eq\f(\r(2)M,d3NA)g·cm－3。10．答案：(1)2(2)0.3163nm(3)0.137nm解析：(1)晶胞中每個頂點(diǎn)的鎢原子為8個晶胞所共有，體心的鎢原子完全為該晶胞全部，故晶胞中鎢原子個數(shù)為1＋8×eq\f(1,8)＝2。(2)每個晶胞中含2個鎢原子，則NA·a3＝2×183.9g·mol－1/(19.30g·cm－3)，即6.02×1023mol－1·a3＝2×183.9g·mol－1/(19.30g·cm－3)，解得a＝3.163×10－8cm＝0.3163nm。(3)晶胞體對角線的長度為鎢原子半徑的4倍，則4r＝eq\r(3