2019-2020学年高中化学课时作业15金属晶体含解析 人教版选修3

2019-2020学年高中化学课时作业15金属晶体含解析 人教版选修3

课时作业(十五)‎ A组—双基训练 ‎1．下列有关金属晶体的说法不正确的是(　　)‎ A．金属晶体是一种“巨分子”‎ B．“电子气”为所有原子所共有 C．家用铁锅是利用了金属铁的导热性 D．金属易被腐蚀与“电子气”有关 答案　D 解析　根据金属晶体的“电子气理论”可知，A、B项正确；金属都具有良好的导热性；大多数金属易被腐蚀，是因为金属原子易失去电子。‎ ‎2．金属的下列性质与金属键无关的是(　　)‎ A．金属不透明且有金属光泽 B．金属易导电、传热 C．金属具有较强的还原性 D．金属具有良好的延展性 答案　C 解析　金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用形成金属键，金属的导电性、导热性、延展性及其具有金属光泽等均与金属键有关。‎ ‎3．下列有关金属晶体的堆积模型的说法正确的是(　　)‎ A．金属晶体中的原子在二维空间有三种放置方式 B．金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配位数都是6‎ C．镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式 D．金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间利用率相同 答案　C 解析　金属晶体中的原子在二维空间有两种排列方式：密置层和非密置层，A项错误；金属晶体中非密置层在三维空间可形成简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式，其配位数分别是6和8，B项错误；镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式，C项正确；金属晶体中的原子在三维空间有多种堆积方式，其空间利用率不相同，D项错误。‎ 10‎ ‎4．下列说法正确的是(　　)‎ A．钛和钾都采取图1的堆积方式 B．图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置方式，此方式在三维空间里堆积仅得简单立方堆积 C．图3是干冰晶体的晶胞，在每个CO2周围距离最近且相等的CO2有8个 D．图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC……堆积的结果 答案　D 解析　钛采取图1的堆积方式，而钾采取体心立方堆积方式，A项错误；按照图2的非密置层放置方式，在三维空间里堆积可以得到2种堆积方式，一种是简单立方堆积，一种是体心立方堆积，B项错误；在干冰的晶胞中，每个二氧化碳分子周围距离最近且相等的二氧化碳分子有12个，C项错误；图4是金属原子在三维空间里以密置层采取ABCABC……堆积的结果，为面心立方最密堆积，D项正确。‎ ‎5．教材中给出了几种晶体的晶胞如下图所示：‎ 所示晶胞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 答案　C 解析　第一种晶胞为体心立方堆积，钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式——钾型；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——镁型；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。‎ ‎6．下列物质的熔、沸点依次升高的是(　　)‎ 10‎ A．Na、Mg、Al B．Na、Rb、Cs C．Mg、Na、K D．铝、硅铝合金、单晶硅 答案　A 解析　本题考查金属熔、沸点高低的比较方法，金属键越强，熔沸点越高。A、B、C项中只有A项熔点升高；合金的熔点比单组分都低，D项错误。‎ ‎7．下列有关金属的说法正确的是(　　)‎ A．金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子 B．镁型和铜型的原子堆积方式空间利用率最高 C．金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强 D．金属晶体都有很高的熔点和很大的硬度 答案　B 解析　A中金属原子脱落下来的电子是自由电子，形成所谓的“电子气”，其导电的实质是电子的自由移动，A项错误；C项中金属原子失电子越容易，还原性越强；D项有些金属熔点很低，硬度很小，如Hg、Na等。‎ ‎8．(1)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。则体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。‎ ‎(2)①如图为某金属单质的面心立方晶胞结构示意图，该晶体中金属原子的配位数是________；测得此晶体的密度为2.7 g·cm－3，晶胞的边长为0.405 nm，则此金属原子的相对原子质量为________(计算结果保留整数)。‎ ‎②已知单质钒的晶胞如图所示，则V原子的配位数是________，假设晶胞的边长为a cm，密度为ρ g·cm－3，则钒的相对原子质量为________。‎ 10‎ 答案　(1)1∶2　(2)①12　27　②8　 解析　(1)体心立方晶胞中Fe原子个数为1＋8×＝2；面心立方晶胞中Fe原子个数为6×＋8×＝4，所以体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为1∶2。(2)①以晶胞顶点原子为研究对象，与之距离最近的原子处于晶胞面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故该晶体中金属原子的配位数是＝12，晶胞中金属原子数目为8×＋6×＝4，设金属的相对原子质量为M，则g＝2.7 g·cm－3×(0.405×10－7 cm)3，解得M＝27。②根据单质钒的晶胞结构知V原子的配位数是8，利用均摊法计算每个晶胞中含有V原子的数目为8×＋1＝2，设钒的相对原子质量为M，则1 mol晶胞的质量为2M g，晶胞的边长为a cm，则1 mol晶胞的体积为NAa3 cm3，晶胞密度为ρ g·cm－3，则2M g＝ρ g·cm－3×NAa3 cm3，解得M＝，即钒的相对原子质量为。‎ ‎9．结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：‎ ‎(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au其堆积方式为：‎ ‎①简单立方堆积的是________；‎ ‎②体心立方堆积的是________；‎ ‎③六方最密堆积的是________；‎ ‎④面心立方最密堆积的是________。‎ ‎(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________。‎ A．由分子间作用力形成，熔点很低 B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高 C．固体有良好的导电性、传热性和延展性 ‎(3)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 10‎ D．温度越高，金属的导电性越好 答案　(1)①Po　②Na、K、Fe　③Mg、Zn　④Cu、Au　(2)C　(3)B、C 解析　(1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB……方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC……方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。(2)A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。(3)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。‎ ‎10．(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是________。‎ ‎(2)图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。‎ ‎①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。‎ ‎②该晶胞称为________(填序号)。‎ A．六方晶胞 B．体心立方晶胞 C．面心立方晶胞 ‎③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数为________(用a、ρ表示)。‎ 答案　(1)b　(2)①4　②C　③ 解析　(1)a图中每个黑球周围有6个白球，而每个白球为3个黑球共有，故黑球与白球数目之比＝1∶(6×1/3)＝1∶2，b图中每个黑球周围有6个白球，而每个白球为2个黑球共有，故黑球与白球数目之比＝1∶(6×1/2)＝1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3，‎ 10‎ 故答案为b。(2)用“切割分摊法”：①8×＋6×＝4；②面心立方晶胞；③·64＝ρ·a3，NA＝。‎ B组—能力提升 ‎11．下列说法正确的是(　　)‎ A．含有金属元素的晶体都是金属晶体 B．金属晶体中只含有金属元素 C．具有导电性的晶体一定是金属晶体 D．可以导电的物质形成的晶体不一定是金属晶体 答案　D 解析　离子晶体中(如NaCl)可含有金属元素，但不是金属晶体，A项不正确；合金属于金属晶体，而合金可以是金属和金属也可以是金属和非金属熔合而成，B项不正确；可以导电的物质(如石墨)形成的是过渡型晶体，C项不正确；D项正确。‎ ‎12．如图所示，铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。下列说法正确的是(　　)‎ ‎　‎ A．三种同素异形体的性质相同 B．γFe晶体中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 C．αFe晶体中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 D．将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同 答案　C 解析　由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质差异很大，A项错误；γFe晶体中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，B项错误；αFe晶体中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，C项正确；将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不相同的铁，D项错误。‎ 10‎ ‎13．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，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：④>③>②>①‎ 答案　B 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项不正确。每个晶胞含有的原子数分别为：①8×＝1个，②8×＋1＝2个，③8×＋1＝2个，④8×＋6×＝4个，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。在观察③的配位数时可将3个这样的晶胞合并成如下图所示结构：‎ 这样很容易观察出③为六方堆积方式，配位数为12。四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D项不正确，应为④＝③>②>①。‎ ‎14．石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是(　　)‎ ‎①石墨中存在两种作用力 ‎②石墨是混合晶体 ‎③石墨中的C为sp2杂化 ‎④石墨熔点、沸点都比金刚石低 ‎⑤石墨中碳原子数和C—C键数之比为1∶2‎ ‎⑥石墨和金刚石的硬度相同 ‎⑦石墨层内导电性和层间导电性不同 ‎⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2‎ 10‎ A．全对　　　　　　　　 B．除⑤外 C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦⑧外 答案　C 解析　①不正确，石墨中存在三种作用力，一种是范德华力，一种是共价键，还有一种是金属键；②正确；③正确，石墨中的C为sp2杂化；④不正确，石墨熔点比金刚石高；⑤不正确，石墨中碳原子数和C—C键数之比为2∶3，⑥不正确，石墨质软，金刚石的硬度大；⑦正确；⑧正确，每个六元环完全占有的碳原子数是6×1/3＝2。‎ ‎15．(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为________。‎ ‎(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图乙所示。1 mol石墨烯中含有的六元环个数为________，下列有关石墨烯的说法正确的是________(填序号)。‎ a．晶体中碳原子间全部是碳碳单键 b．石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面 c．从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力 ‎(3)石墨烯可转化为C60，C60的结构如图丙所示，该分子是由五边形和六边形构成的球体，其中五边形有12个，六边形有________个(注：简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间的关系为V＋F－E＝2)。‎ ‎(4)金刚石晶胞如图丁所示，则金刚石晶胞中原子的配位数为________，原子空间利用率为________。‎ 答案　(1)4　(2)0.5NA　abc　(3)20　(4)4　34%‎ 解析　(1)由题图甲可知，石墨晶胞中处于顶点的8个碳原子分为两种，其中4个被6个晶胞所共有，4个被12个晶胞所共有；处于棱上的4个碳原子也分为两种，‎ 10‎ 其中2个被3个晶胞所共有，2个被6个晶胞所共有；处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有；晶胞内还有1个碳原子，所以每个六方晶胞中含有的碳原子数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1＝4。(2)由题图乙可知，石墨烯中6个碳原子组成1个环，每个碳原子属于3个环，相当于2个碳原子组成1个环，1 mol碳原子组成的环的个数为0.5NA。根据碳原子成键特点，每个碳原子与周围三个碳原子形成3个碳碳单键，a正确；石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面，b正确；从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力，c正确。(3)设C60中六边形、五边形的个数别为x、y。2x＋y＝60　①‎ ‎60＋(x＋y)－＝2　②‎ 解得x＝20，y＝12。‎ ‎(4)由金刚石晶胞结构可知原子的配位数为4，把整个晶胞拆分成8个小立方体，每2个相邻的小立方体的原子才够凑成一个标准的体心立方晶胞的原子，故金刚石晶胞中原子空间利用率等于体心立方晶胞的原子空间利用率的一半，即34%。‎ ‎16.‎ 金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，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，M表示金的摩尔质量。‎ ‎(1)金晶体每个晶胞中含有________个金原子。‎ ‎(2)欲计算一个晶胞的体积，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________。‎ 答案　(1)4　(2)金属原子间相接触，即相切 ‎(3)2d3　(4) 解析　本题以一个面心立方晶胞为基础，‎ 10‎ 综合考查化学与数学相结合的运算能力。利用均摊法解题，8个顶角上金原子有属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金原子个数＝8×＋6×＝4。假设金原子间相接触，则有正方形的对角线为2d，正方形边长为d，所以V＝(d)3＝2d3，所以ρ＝＝。第 10‎