2020版高中化学课时作业9金属晶体含解析 人教版选修3
课时作业9 金属晶体
1．下列有关金属晶体的说法中正确的是( )
A．常温下都是晶体
B．最外层电子数少于3个的都是金属
C．任何状态下都有延展性
D．都能导电、传热
解析：Hg常温下是液态，不是晶体，A项错误。H、He最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B项错误。金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，所以C项也是错误的。金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，因此D项是正确的。
答案：D
2．只有阳离子而没有阴离子的晶体是( )
A．金属晶体 B．原子晶体
C．离子晶体 D．分子晶体
解析：分子晶体和原子晶体中不存在离子，所以不能选择B、D两项。离子晶体的构成粒子是阴离子和阳离子，C项也不符合题意。金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，没有阴离子，因此应该选择A项。
答案：A
3．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”为所有原子所共有
C．简单立方堆积的空间利用率最高
D．钾型堆积的空间利用率最高
解析：根据金属晶体的“电子气”理论，A
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、B选项都是正确的。金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是：简单立方52%，钾型68%，镁型和铜型均为74%。因此，简单立方的空间利用率最低，镁型和铜型的空间利用率最高，因此，应选择D项。
答案：D
4．金属的下列性质中，与“电子气”无关的是( )
A．密度大小 B．容易导电
C．延展性好 D．容易导热
解析：金属的导电性、导热性和延展性都可以用“电子气”理论来解释，而金属的密度与此无关。
答案：A
5．金属的下列性质中，不能用晶体结构加以解释的是( )
A．易导电 B．易导热
C．有延展性 D．易锈蚀
解析：金属的晶体结构只能解释金属有金属光泽、导电性、导热性、延展性、硬度、熔点及不透明性等物理性质，是否容易生锈是金属的化学性质，只能用金属的原子结构加以解释。
答案：D
6．金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是( )
A．金属原子的价电子数少
B．金属晶体中有自由电子
C．金属原子的原子半径大
D．金属键没有饱和性和方向性
解析：金属晶体有多种堆积方式主要是由于金属键无饱和性和方向性。
答案：D
7．石墨晶体中不存在的化学作用力是( )
A．共价键 B．氢键
C．金属键 D．范德华力
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解析：石墨是一种混合型晶体。石墨晶体中，同一层里面的碳原子之间以共价键相互结合，层与层之间是范德华力，石墨中的碳原子采取的是sp2杂化，每一个碳原子都有一个2p轨道与平面垂直，p电子可以在同一层中自由移动。只有氢键不存在，所以应该选择B项。
答案：B
8．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
解析：氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱。氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内(如)，所以应选择D选项。
答案：D
9．下列对各组物质性质的比较中，正确的是( )
A．熔点：Li
Cu>Al>Fe
C．密度：Na>Mg>Al
D．空间利用率：钾型<镁型<铜型
解析：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，金属键逐渐减弱，所以A选项不对。Na、Mg、Al是同周期的金属单质，密度逐渐增大，故C项错误。不同堆积方式的金属晶体空间利用率分别是：简单立方52%，钾型68%，镁型和铜型均为74%，因此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，所以B选项正确。
答案：B
10．金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式，下列说法中正确的是( )
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A．图(a)为非密置层，配位数为6
B．图(b)为密置层，配位数为4
C．图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型
D．图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方
解析：金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种是密置层排列，一种是非密置层排列。密置层排列的空间利用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，为4。由此可知，图(a)为密置层，图(b)为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到镁型和铜型两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方和钾型两种堆积模型。所以，只有C选项正确。
答案：C
11．金属能导电的原因是( )
A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下发生定向移动
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
解析：金属原子失去电子后变为金属离子，失去的电子称为自由电子，自由电子可以在金属晶体中自由移动，在外加电场的作用下，自由电子就会定向移动而形成电流。
答案：B
12．关于金属元素的特征，下列叙述正确的是( )
①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
②金属元素在化合物中一般显正价
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③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱
④金属元素只有金属性，没有非金属性
⑤价电子数越多的金属原子的金属性越强
A．①②③ B．②③
C．①⑤ D．①②③④⑤
解析：①中的金属若为变价元素，则可能有氧化性又有还原性，如Fe2＋。④中有些金属元素既有金属性又有非金属性。⑤中的价电子数多少与金属性无关。综合考虑，只能选择B项。
答案：B
13．合金有许多特点，如NaK合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此，推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是( )
A．纯铁 B．生铁
C．碳 D．无法确定
解析：合金的熔点一般比各组分金属的熔点低。
答案：B
14．下列金属的晶体结构类型都属于立体面心最密堆积型的是( )
A．Li、Na、Mg、Ca B．Li、Na、K、Rb
C．Ca、Al、Cu、Au D．Be、Mg、Ca、Zn
解析：立方面心最密堆积型的金属有Ca、Cu、Ag、Au、Pt、Al、Pd；体心立方最密堆积型的金属有Li、Na、K、Ba、W、Fe；六方最密堆积型的金属有Mg、Zn、Ti。
答案：C
15．(1)在核电荷数1～18的元素中，其单质属于金属晶体的有__________。金属中，密度最小的是__________，地壳中含量最多的是____________，熔点最低的是____________，既能与强酸反应又能与强碱反应的是____________，单质的还原性最强的是____________________。
(2)在第三周期元素中，金属单质熔、沸点最高的是____________，
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它属于______________晶体；金属元素中熔点高低顺序是____________，理由是____________；非金属单质(除硅外)都属于____________晶体，熔、沸点高低顺序是____________，理由是____________。
答案：(1)Li、Be、Na、Mg、Al Li Al Na Be、Al Na
(2)硅 原子 Al>Mg>Na 金属键强度逐渐减弱 分子 S8>P4>Cl2>Ar 随着相对分子质量的减小，分子间作用力(范德华力)减弱
16．下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30 g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
(1)每一个晶胞中分摊到________________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。
(3)计算钨的原子半径r(提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。
解析：(1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。
(2)应用基本关系式：＝V，先求出晶胞的体积，然后根据V＝a3计算晶胞边长。
(3)体对角线为a，再据a＝4r，求出钨的原子半径。
答案：(1)2 (2)3.16×10－8 cm
(3)1.37×10－8 cm
探究创新
1. 东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：
(1)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu
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＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是________________________________________。
(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________nm。
解析：(1)铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICu＞INi。
(2)①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×1/2＝3，镍原子的个数为8×1/8＝1，则铜和镍原子的数量比为3∶1。
②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g/cm3，根据ρ＝m÷V，则晶胞参数a＝[]×107 nm。
答案：(1)金属 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
(2)①3∶1
② []×107
2. 结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：
(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是________。
A．金属键具有方向性与饱和性
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吸收并放出可见光
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(2)下列关于金属晶体的叙述正确的是________。
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔、沸点高于钾
D．温度越高，金属的导电性越好
解析：(1)金属键没有方向性和饱和性，A错；金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，B对；金属导电是因为在外加电场作用下电子发生定向移动，C错；金属具有光泽是因为自由电子能吸收并放出可见光，D错。
(2)常温下，Hg为液态，A项错误；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B项正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C项正确；温度升高，金属的导电性减弱，D项错误。
答案：(1)B (2)BC
3．(2018年高考·课标全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为________________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)____________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是______________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872℃)，其化学键类型是____________________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是________________________。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为__________________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为______。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
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解析：(1)Zn原子核外有30个电子，其电子排布式为[Ar]3d104s2。(2)Cu原子的外围电子排布式为3d104s1，4s能级处于半充满状态，而Zn原子的4s能级处于全充满状态，Zn原子更不易失去1个电子，所以Zn原子的第一电离能较大。(3)根据ZnF2晶体的熔点较高可知，ZnF2为离子晶体，含有离子键，而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。(4)CO32－中碳原子的价层电子对数为3，中心碳原子采取sp2杂化，故CO32－的空间构型为平面三角形。(5)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积＝6×a2cm2，六棱柱的体积＝6×a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12×＋2×＋3＝6，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度ρ＝＝ g·cm－3。
答案：3.(1)[Ar]3d104s2
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(4)平面三角形 sp2
(5)六方最密堆积(A3型)
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