2019-2020学年高二人教版化学选修三练习：3_3 金属晶体含答案

2019-2020学年高二人教版化学选修三练习：3_3 金属晶体含答案

第三节　金属晶体 课时演练·促提升 A组 ‎1.金属键的强弱与金属价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强,与金属阳离子的半径大小也有关,半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.Li Na K B.Na Mg Al C.Li Be Mg D.Li Na Mg 解析:金属熔点的高低与金属阳离子半径大小及金属价电子数有关。价电子数越多,阳离子半径越小,金属键越强。B项中三种金属在同一周期,价电子数分别为1、2、3,且半径由大到小,故熔点由高到低的顺序是Al>Mg>Na。‎ 答案:B ‎2.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是(　　)‎ ‎①O2、I2、Hg　②CO、Al、SiO2　③Na、K、Rb　④Na、Mg、Al A.①③ B.①④ C.②③ D.②④‎ 解析:①中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故①错;②中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故②正确;③中Na、K、Rb价电子数相同,其阳离子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降低,故③错;④中Na、Mg、Al价电子数依次增多,离子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点逐渐升高,故④正确。‎ 答案:D ‎3.下列叙述正确的是(　　)‎ A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,这是由于金属原子之间有较强的作用 B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流 C.金属是借助自由电子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D.金属的导电性随温度的升高而减弱 解析:金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,这是因为金属晶体中各层会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;金属里的自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流,故B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属原子将能量进行传递,故C项不正确。‎ 答案:D ‎4.几种晶体的晶胞如图所示:‎ 所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是(　　)‎ A.碘、锌、钠、金刚石 B.金刚石、锌、碘、钠 C.钠、锌、碘、金刚石 D.锌、钠、碘、金刚石 解析:第一种晶胞为体小立方堆积,钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式;‎ 第二种晶胞为六方最密堆积,镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式;组成第三种晶胞的粒子为双原子分子,是碘;第四种晶胞的粒子结构为正四面体结构,为金刚石。‎ 答案:C ‎5.下列有关金属晶体判断正确的是(　　)‎ A.简单立方、配位数6、空间利用率68%‎ B.钾型、配位数6、空间利用率68%‎ C.镁型、配位数8、空间利用率74%‎ D.铜型、配位数12、空间利用率74%‎ 解析:简单立方空间利用率为52%,故A项错;钾型配位数为8,故B项错;镁型配位数为12,故C项错。‎ 答案:D ‎6.关于右图不正确的说法是(　　)‎ A.此种最密堆积为面心立方最密堆积 B.该种堆积方式称为铜型 C.该种堆积方式可用符号 ‎……ABCABC……表示 D.该种堆积方式称为镁型 解析:从图示可看出,该堆积方式的第一层和第四层重合,所以这种堆积方式属于铜型堆积,这种堆积方式可用符号“…ABCABC…”表示,属面心立方最密堆积,而镁属于六方堆积,所以选项D不正确。‎ 答案:D ‎7.关于下列四种金属堆积模型的说法正确的是(　　)‎ A.图1和图4为非密置层堆积,图2和图3为密置层堆积 B.图1~图4分别是简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方堆积、体心立方堆积 C.图1~图4每个晶胞所含有原子数分别为1、2、2、4‎ D.图1~图4堆积方式的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%‎ 解析:图1、图2为非密置层堆积,图3、图4为密置层堆积,A项错误;图1~图4分别是简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方堆积和六方最密堆积,B项错误;图1~图4每个晶胞所含有的原子数(利用均摊法计算)分别为1、2、4、2,C项错误;D项正确。‎ 答案:D ‎8.某固体仅由一种元素组成,其密度为5.0 g·cm-3,用X-射线研究该固体的结构时得知:在边长1×10-7 cm的正方体中含有20个原子,则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的(　　)‎ A.32 B.120 C.150 D.180‎ 解析:M=Vm·ρ=×6.02×1023 mol-1×5.0 g·cm-3≈150 g·mol-1,故Mr=150。‎ 答案:C ‎9.‎ C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用,请回答下列问题:‎ ‎(1)Ge原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)C、Si、Sn三种元素的单质中,能够形成金属晶体的是　　　　　　。 ‎ ‎(3)按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质。‎ ‎①CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式　　　　　　; ‎ ‎②SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式　　　　　　　　。 ‎ 解析:(1)Ge与碳同族且属第四周期,因此其电子排布式可写为1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)C、Si、Sn中Sn是金属元素,故其单质为金属晶体。(3)①CO2分子为直线形,碳氧原子之间以共价键(σ键与π键)结合。②Si—O通过共价键形成四面体结构,四面体之间又通过共价键形成空间网状结构而构成原子晶体,成键方式为共价键。‎ 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2　(2)Sn　(3)①直线形;共价键(σ键与π键)　②Si—O通过共价键形成四面体结构,四面体之间通过共价键形成空间网状结构;共价键(σ键)‎ ‎10.金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体,如图所示,即在立方体的8个顶点各有一个金原子,各个面的中心有一个金原子,每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d,用NA表示阿伏加德罗常数的值,M表示金的摩尔质量。‎ ‎(1)金晶体的每个晶胞中含有　　　个金原子。 ‎ ‎(2)欲计算一个金晶胞的体积,除假定金原子是刚性小球外,还应假定　　　。 ‎ ‎(3)一个晶胞的体积是　　　。 ‎ ‎(4)金晶体的密度是　　　。 ‎ 解析:(1)由题中对金晶体晶胞的叙述,可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数,即8×+6×=4。‎ ‎(2)金原子的排列是紧密堆积形式的,每个面心的原子和四个顶点的原子要相互接触。‎ ‎(3)右图是金晶体中原子之间相互位置关系的平面图,AC为金原子直径的2倍,AB为立方体的边长,由图可得,立方体的边长为d,所以一个晶胞的体积为(d)3=2d3。‎ ‎(4)一个晶胞的质量等于4个金原子的质量,所以ρ=。‎ 答案:(1)4　(2)每个面心的原子和四个顶点的原子相互接触　(3)2d3　(4)‎ B组 ‎1.下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.用铂金做首饰不能用金属键理论解释 B.固态和熔融时易导电,熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体 C.Al、Na、Mg的熔点逐渐升高 D.温度越高,金属的导电性越好 解析:A项,用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性,能用金属键理论解释。B项,金属晶体在固态和熔融时能导电,其熔点差异很大,故题设条件下的晶体可能是金属晶体。C项,一般来说,金属中单位体积内自由电子的数目越多,金属元素的原子半径越小,金属键越强,故金属键的强弱顺序为Al>Mg>Na,其熔点的高低顺序为Al>Mg>Na。D项,‎ 金属的导电性随温度的升高而降低,温度越高,其导电性越差。‎ 答案:B ‎2.下列有关金属元素特征的叙述中正确的是(　　)‎ A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.金属单质的熔点总是高于分子晶体 解析:金属在化合物中一定显正价,B项正确;金属元素的原子只有还原性,但离子如Fe2+既有氧化性,又有还原性,A项错误;金属元素有的是变价元素,有的化合价没变化,C项错误;金属晶体的熔沸点差距较大,有些金属晶体的熔沸点很低,如Hg在常温下是液体,D项错误。‎ 答案:B ‎3.物质结构理论推出:金属键越强,其金属的硬度越大,熔点越高。且研究表明,一般来说,金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强,由此判断下列说法错误的是(　　)‎ A.硬度:Mg>Al B.熔点:Mg>Ca C.硬度:Mg>K D.熔点:Ca>K 解析:根据金属的物理性质与金属键的强弱进行分析。‎ 根据题目所给信息,镁和铝原子的电子层数相同,价电子数:Al>Mg,离子半径:Al3+Mg2+,金属键:Mg>Ca,镁的熔点高于钙,所以B项正确。用以上比较方法推出,价电子数: Mg>K,离子半径:Mg2+K,镁的硬度大于钾,所以C项正确。钙和钾元素位于同一周期,价电子数:Ca>K,离子半径:K+>Ca2+,金属键:Ca>K,钙的熔点高于钾,所以D项正确。‎ 答案:A ‎4.金属钠晶体为体心立方晶胞,实验测得钠的密度为ρ(g·cm-3)。已知钠的相对原子质量为a,阿伏加德罗常数为NA(mol-1),假定金属钠原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为(　　)‎ A. B.‎ C. D.‎ 解析:该晶胞中实际含钠原子2个,晶胞边长为,则ρ=,进一步化简后可得答案。‎ 答案:C ‎5.下列说法中正确的是(　　)‎ A.BF3和NF3的立体构型都为平面三角形 B.互为手性异构体的分子的化学式相同 C.熔点:Na-K合金<氯化钠<钠≪金刚石 D.空间利用率:体心立方堆积<六方最密堆积<面心立方最密堆积 解析:NF3为三角锥形分子,A项错误;互为手性异构体的分子,其化学式相同,只是立体结构不同,B项正确;合金的熔点比成分金属的低,钠的熔点低于氯化钠,故熔点顺序为Na-K合金<钠<氯化钠≪金刚石,C项错误;六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率均为74%,D项错误。‎ 答案:B ‎6.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,下列有关说法正确的是(　　)‎ A.①为简单立方堆积,②为镁型,③为钾型,④为铜型 B.每个晶胞含有的原子数分别为①1个,②2个,③2个,④4个 C.晶胞中原子的配位数分别为①6,②8,③8,④12‎ D.空间利用率的大小关系为①<②<③<④‎ 解析:①为简单立方堆积,②为钾型,③为镁型,④为铜型,②与③判断有误,A项错误;每个晶胞含有的原子数分别为①8×=1,②8×+1=2,③8×+1=2,④8×+6×=4,B项正确;晶胞③中原子的配位数应为12,其他判断正确,C项不正确;四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%,所以D项不正确,应为④=③>②>①,‎ 答案:B ‎7.铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:‎ ‎(1)铜原子基态电子排布式为　　　; ‎ ‎(2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·cm-3,则铜晶胞的体积是　　　 cm3、晶胞的质量是　　　 g,阿伏加德罗常数为　　　[列式计算,已知Ar(Cu)=63.6]; ‎ ‎(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为　　　。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为　　　　　　　; ‎ ‎(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是　　　　　　　　,反应的化学方程式为　　　　　。 ‎ 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1‎ ‎(2)4.70×10-23　4.23×10-22‎ NA==6.01×1023 mol-1‎ ‎(3)sp3　K2CuCl3‎ ‎(4)过氧化氢为氧化剂,氨与Cu形成配离子,两者相互促进使反应进行　Cu+H2O2+4NH3Cu(NH3+2OH-‎ ‎8.(2014山东理综)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。‎ ‎(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为　。 ‎ ‎(2)图乙中,1号C的杂化方式是　　　　　　,该C与相邻C形成的键角　　　　(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 ‎ ‎(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有　　　　‎ ‎(填元素符号)。 ‎ ‎(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为　　　　,该材料的化学式为　　　　。 ‎ 图丙 解析:(1)两个成键原子间有且只有一个σ键,1号C与周围3个碳原子形成3个σ键。‎ ‎(2)图乙中,1号C形成了4个σ键,杂化方式为sp3,形成四面体结构,1号C与相邻C形成的键角为109.5°;而甲中1号C形成平面三角形结构,1号C与相邻C形成的键角为120°,因此图乙中的键角小。‎ ‎(3)氧化石墨烯中的氧原子与H2O中的氢原子,氧化石墨烯中的氢原子与H2O中的氧原子都可以形成氢键。‎ ‎(4)棱上有12个M原子,内部有9个,晶胞中M原子的个数为12×+9=12,C60位于晶胞的顶点和面心上,其个数为8×+6×=4,化学式为M3C60。‎ 答案:(1)3‎ ‎(2)sp3　<‎ ‎(3)O、H ‎(4)12　M3C60‎