化学选择性必修2专题3 微粒间作用力与物质性质第一单元 金属键 金属晶体一课一练

专题3第1单元金属键 金属晶体同步练习

2022——2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．下列关于金属键或金属的性质说法正确的是

①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的

②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用

③、、的沸点依次升高

④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属

A．①② B．②③ C．③④ D．①④

2．金属材料具有良好的延展性的原因是

A．金属原子半径都较大，价电子数较少

B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动

C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率加快

D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量

3．金属键的实质是

A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥

B．阴、阳离子之间的相互作用

C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引

D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用

4．下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是

A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动

B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导

C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂

D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小

5．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列叙述错误的是

A．晶体中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12

B．③为六方堆积

C．晶胞中含有的原子数分别为：③2，④4

D．金属晶体是一种“巨分子”，可能存在分子间作用力

6．金属材料具有良好的延展性的原因是

A．金属原子半径都较大，价电子数较少

B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动，但仍保持金属键作用

C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率加快

D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量

7．下列有关金属键的叙述错误的是

A．金属键没有饱和性和方向性

B．金属键中的自由电子属于整块金属

C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关

D．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用

8．对图中某金属晶体结构的模型进行分析，判断下列有关说法正确的是

A．该种堆积方式称为六方堆积 B．该种堆积方式称为体心立方堆积

C．该种堆积方式称为面心立方堆积 D．金属就属于此种堆积方式

9．金属晶体的堆积方式和配位数关系正确的是

A．简单立方堆积 B．体心立方堆积

C．六方堆积 D．面心立方堆积-12

10．如图为金属镉的堆积方式，下列说法正确的是（    ）

A．此堆积方式属于体心立方堆积

B．此堆积方式为六方堆积

C．配位数（一个金属原子周围紧邻的金属原子的数目）为8

D．镉的堆积方式与铜的堆积方式相同

11．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是衡量金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是

A．金属镁的硬度大于金属铝

B．金属镁的熔点低于金属钙

C．金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热

D．碱金属单质的熔点从到是逐渐升高的

12．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是

A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积

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

13．科学家对液氢施加约4.95×1011Pa压力，成功制造出了“金属氢”，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是

A．可能具有很好的导电性 B．与氢气互为同素异形体

C．摩尔质量与氢气相同 D．制造金属氢过程属于化学变化

14．有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是

A．在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl-形成为正四面体形

B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+

C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1：2

D．该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4

15．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种堆积方式的结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为

A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9

二、计算题

16．（1）钙钛型复合氧化物可用于制造航母中的热敏传感器，其晶胞结构如图所示，其中A为晶胞的顶点，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B是V、Cr、Mn或Fe时，这种化合物具有好的电学性能。下列说法正确的是_____ (填序号)。

A．金属Ca、Sr、Ba采用体心立方堆积

B．用A、B、O表示的钙钛型复合氧化物晶体的化学式为ABO3

C．在制造Fe薄片时，金属键完全断裂

D．V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子

（2）辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如图所示。

①γ—Fe晶胞中含有的铁原子数为_____。—

②δ—Fe、α—Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为_____。

③若α—Fe晶胞的边长为acm，γ—Fe晶胞的边长为bcm，则两种晶体的密度之比为_____。

三、结构与性质

17．回答下列问题：

(1)以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，以上转变为图2所示的基本结构单元。

①铁原子的简化电子排布式为_______；铁晶体中铁原子以________键相互结合。

②在以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_________；在以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_________。

(2)铜的晶胞结构为图3，晶胞中所含的铜原子数为______个。金属铜晶胞的边长为a cm，又知铜的密度为，阿伏加德罗常数为_______。

18．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是__。

(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为apm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为___，与K紧邻的O个数为__。

(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于___位置，O处于___位置。

19．铜及其合金是人类最早使用的金属材料，铜的化合物在现代生活和生产中有着广泛的应用。

(1)铜的熔点比钙的高，其原因是_______。

(2)金属铜的堆积方式为图中的_______(填字母)。

A．       B．   C．     D．

(3)某磷青铜晶胞结构如图所示。

①则其化学式为_______。

②该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有_______个，这些Sn原子所呈现的空间结构为_______。

20．已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数的大小顺序为。其中A原子核外有3个未成对电子；化合物B，E为离子晶体，E原子核外的M层只有2对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的；F原子的最外层电子数与B的相同，其余各层均充满电子。请根据以上信息，回答下列问题(答题时，A、B、C、D、E、F用所对应的元素符号表示)：

(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为______。

(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点______(填“高”或“低”)，理由是______。

(3)A的简单氢化物分子的中心原子采取______杂化，E的低价氧化物分子的空间结构是______。

(4)基态F原子的核外电子排布式是______，F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为______，其结构式是______。

(5)A、F形成的某种化合物的晶胞结构如图所示(其中A显-3价)，则其化学式为______(每个球均表示1个原子)。

(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，则其化学式为______，其晶体中所含的化学键类型为______。

参考答案：

1．C

【详解】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；

②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；

③一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，、、三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；

④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；

故选：C。

2．B

【详解】A．金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；

B．金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；

C．金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；

D．自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。

答案选B。

3．D

【详解】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用，故选：D。

4．C

【详解】A．金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，故A错误；

B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，故B错误；

C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，故C正确；

D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，故D错误；

综上所述，答案为C。

5．D

【分析】由金属晶体的晶胞结构图可知，①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方堆积，④为面心立方堆积。

【详解】A．根据晶胞结构可知，晶体中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12，A项正确；

B．依据上述分析可知，③为六方堆积，B项正确；

C．晶胞中含有的原子数分别为：③为2，④为，C项正确；

D．金属晶体是一种“巨分子”，存在金属阳离子和自由电子之间的相互作用，不存在分子间作用力，D项错误。

答案选D。

6．B

【详解】A．金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；

B．金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；

C．金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；

D．自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。

答案选B。

7．D

【详解】A．金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，所以金属键没有方向性和饱和性，故A正确；

B．自由电子在金属中自由运动，为整个金属的所有阳离子所共有，属于整块金属，故B正确；

C．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关，故C正确；

D． 金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，故D错误；

故答案选D。

8．C

【详解】A.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，A错误；

B.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，B错误；

C.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，C正确；

D.的堆积模型为六方堆积，D错误；

故选C。

9．D

【详解】A.简单立方堆积（如）配位数为6，A错误；

B.体心立方堆积，如钾、钠和铁，配位数为8，B错误；

C.六方堆积，如镁、锌、钛，配位数为12，C错误；

D.为面心立方堆积，配位数为12，D正确；

故选D。

10．B

【详解】A．据题图可看出，镉的堆积方式为六方堆积，A项错误；

B．据题图可看出，镉的堆积方式为六方堆积，B项正确；

C．一个金属原子周围紧邻的金属原子数目为12个，故配位数为12，C项错误；

D．铜的堆积方式为面心立方堆积，镉的堆积方式与铜的堆积方式不相同，D项错误；

答案选B。

11．C

【详解】A．镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷数少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，硬度小，A错误；

B．因镁离子的半径小而所带电荷数与钙离子相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高，B错误；

C．因镁离子的半径小而所带电荷数多，使金属镁比金属钠的金属键强，原子化热比钠大，C正确；

D．碱金属单质从到，其离子的半径是逐渐增大的，所带电荷数相同，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，D错误；

故选C。

12．B

【详解】A．由金属晶体的晶胞结构图可知：①为简单立方堆积；②为体心立方堆积；③为六方最密堆积；④为面心立方最密堆积，A错误；

B．顶点为8个晶胞共用；面为2个晶胞共用；晶胞体内原子为1个晶胞单独占有。晶胞①中原子个数=8×=1；晶胞②中原子个数=1+8×=2；晶胞③中原子个数=1+8×=2，晶胞④中原子个数=8×+6×=4，B正确；

C．①为简单立方堆积，配位数为6；②为体心立方堆积，配位数为8；③为六方最密堆积，配位数为12；④为面心立方最密堆积，配位数为12，C错误；

D．六方最密堆积与面心立方最密堆积的空间利用率相等，简单立方堆积、体心立方堆积不是最密堆积，空间利用率比六方最密堆积和面心立方最密堆积的小；体心立方堆积空间利用率比简单立方堆积的高，故空间利用率的大小关系为：①＜②＜③=④，D错误；

故合理选项是B。

13．C

【详解】A．由题干信息可知，金属氢中含有氢离子和自由电子，类似于金属晶体，则可能具有很好的导电性，A正确；    

B．金属氢与氢气是由氢元素形成的性质不同的两种单质，故互为同素异形体，B正确；

C．金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单元构成的晶体，是原子构成的单质，与氢气分子不同的单质，则摩尔质量不相同，C错误；

D．制造金属氢过程，单质结构发生变化，有旧化学键的断裂和新的化学键的形成，则属于化学变化，D正确；

故答案为：C。

14．A

【详解】A．据图可知距Na+最近的Cl-位于棱心和体心，共6个，形成正八面体，A错误；

B．Ca2+位于晶胞的顶点和面心，根据均摊法，个数为=4，B正确；

C．金刚石中每个C原子形成4个共价键，每个共价键被两个碳原子共用，所以每个碳原子具有2个共价键，即碳原子与碳碳键个数的比为1：2，C正确；

D．该物质由分子构成，据图可知每个分子含有4个F原子，4个E原子，所以分子式为E4F4或F4E4，D正确；

综上所述答案为A。

15．A

【详解】a中原子个数=12×+2×+3=6，b中原子个数=8×+6×=4，c中原子个数=1+8×=2，所以其原子个数比是6∶4∶2=3∶2∶1，故选A。

16．     B     4     4:3    

【分析】根据晶胞结构，用均摊法时行分析。

【详解】（1）A.由晶胞结构可知，A位于晶胞的8个顶点，故金属Ca、Sr、Ba采用的是简单立方堆积，A不正确；

B.由晶胞结构可知，晶胞中含有A的数目为，含有B的数目为，含有O的数目为，故用A、B、O表示的钙钛型复合氧化物晶体的化学式为ABO3，B正确；

C.金属键没有方向性，故金属在发生形变后，金属键仍存在。在制造Fe薄片时，金属键没有完全断裂，C不正确；

D.V、Cr、Mn、Fe晶体均为金属晶体，其中均存在金属阳离子和自由电子，无阴离子存在，D不正确。

综上所述，说法正确的是B。

（2）①γ—Fe晶胞中，Fe位于晶胞的8个顶点和6个面心，故其含有的铁原子数为。

②δ—Fe中，铁原子的配位数为8；α—Fe中，铁原子的配位数为6，故两种晶体中铁原子的配位数之比为8:6=4:3。

③若α—Fe晶胞的边长为acm，其晶胞中只含1个Fe原子，则晶体的密度为；若γ—Fe晶胞的边长为bcm，其晶胞中含4个Fe原子，则晶体的密度为 。故两种晶体的密度之比为。

【点睛】求晶体的密度时，先求出一个晶胞的体积，再求出一个晶胞的质量，最后代入密度的计算公式即可求得。

17．(1)     [Ar] 3d64s2     金属     8     12

(2)     4    

【详解】（1）①Fe是26号元素，根据构造原理可知基态Fe元素核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则其简化的电子排布式是[Ar] 3d64s2；

在Fe晶体中晶体中铁原子以金属键相互结合；

②在以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子；在以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个。

（2）铜晶胞为面心立方晶胞，1个晶胞平均有铜原子数目是8×+6×=4个；由于晶胞参数是a cm，则1个晶胞的体积为a3 cm3；由于晶胞密度是ρ g/cm3，则一个晶胞的质量m= a3ρg，根据晶体密度定义式可知： ，整理可得到。

18．     K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱     pm     12     体心     棱心

【详解】(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但K的价电子排布为4s1，而Cr的价电子排布为3d54s1，则K的原子半径比Cr大，形成金属键比Cr弱，所以金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱。答案为：K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱。

(2)分析KIO3晶体的晶胞结构可知，K与O间的最短距离为pm，与K紧邻的O原子分别在各个面的面心，所以个数为。答案为：pm；12；

(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，因为K原子与I原子间的距离为pm，所以K处于体心位置；而O原子与I原子间的距离为pm，所以 O处于棱心位置。答案为：体心；棱心。

【点睛】在分析KIO3晶胞结构的另一种表示时，可先定位I原子，然后根据K、O原子与I原子间的距离，对原晶胞中的原子进行替换，从而得出另一种结构的晶胞图。

19．     铜的金属键强度大于钙     C          4     平面正方形

【详解】(1)铜的原子半径比钙小，金属键比钙强，因此铜的熔点比钙的高。答案为：铜的金属键强度大于钙；

(2)金属铜的晶胞为最密堆积，铜原子分布在顶点和面心上，故选C。答案为：C；

(3)①根据磷青铜晶胞结构知，晶体中P原子位于中心，含有一个磷原子，立方体每个面心含一个Cu，每个Cu分摊给一个晶胞的原子占，立方体顶角Sn分摊给每个晶胞的原子为，所以一个晶胞中含有Cu原子的数目为，含Sn原子的数为，含P原子的数目为1，化学式为。

②根据晶胞结构知，距离Cu原子最近的Sn原子有4个，这些原子呈平面正方形。答案为：；4；平面正方形。

20．          高     为离子晶体，而为分子晶体          角形     或                         共价键

【分析】A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数的大小顺序为，A原子核外有3个未成对电子，则A是N；C元素是地壳中含量最高的金属元素，则C是；E原子核外的M层只有2对成对电子，则E是S；再结合题意分析可知，B是；在第3周期的单质晶体中，硅的晶体类型与其他均不相同，则D是；F原子的最外层电子数与B的相同，其余各层均充满电子，故F是。

【详解】(1)N、、、四种元素中，非金属性最强的是N，其他三种元素均位于第3周期，同一周期，第一电离能呈增大的趋势，则第一电离能由小到大的顺序是；

(2)是离子晶体，是分子晶体，前者的熔点高于后者；

(3)的中心原子的价电子对数，则N采取杂化；的中心原子的价电子对数，则其分子的空间结构为角形；

(4)的核外电子数是29，则其核外电子排布式是或；与形成的配离子的化学式是，其结构式是；

(5)原子半径，题给晶胞结构中，○表示N，●表示，该晶胞中的N原子数是，原子数是，则二者形成的化合物的化学式是；

(6) N、形成的化合物的化学式是，根据该化合物具有高沸点和高硬度的特点可知，晶体属于原子晶体，其晶体中的化学键是共价键。