高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体精品精练

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课时精练17 金属晶体1．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【答案】D【解析】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。综上所述，A、B、C错；D正确。2．金属晶体的形成是因为晶体中存在(　　)①金属原子　②金属阳离子　③自由电子 ④阴离子A．只有① B．只有③ C．②③ D．②④【答案】C【解析】形成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。3．下列不能用电子气理论解释的是( )A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．锈蚀性【答案】D【解析】电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等物理性质，但不能解释其化学性质，例如锈蚀性，故选D。4．下列关于金属键与金属性质关系的描述中，不正确的是(　　)A．自由电子吸收可见光后又迅速地释放，使金属具有不透明性和金属光泽B．金属的导电性是由自由电子的定向运动体现的C．金属的导热性是通过自由电子与金属阳离子的相互碰撞完成的D．金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动完成的【答案】D【解析】金属导热是自由电子和金属阳离子在相互碰撞中完成的热能传递。5．下列有关金属的说法正确的是(　　)A．常温下都是晶体 B．最外层电子数小于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【答案】D【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。6．可用自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递来解释的物理性质是(　　)A．金属是热的良导体 B．金属是电的良导体C．金属有良好的延展性 D．有金属光泽，不透明【答案】A【解析】金属中的自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，有能量传递，故金属有良好的导热性，A正确。7．下列性质体现了金属通性的是(　　)A．铁能够被磁铁磁化 B．铝在常温下不溶于浓硝酸C．铜有良好的延展性、导热性和导电性 D．钠与水剧烈反应放出氢气【答案】C【解析】金属通性指的是金属的某些共有的性质，如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。8．金属能导电的原因是(　　)A．金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动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【答案】B【解析】根据电子气理论，价电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生定向移动从而导电，B项正确。9．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【答案】B【解析】A项，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项，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项，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项，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。故选B。10．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Li到Cs是逐渐升高的【答案】C【解析】A项，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项，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项，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项，碱金属单质从Li到Cs，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。11．下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子通过与金属阳离子发生碰撞，传递了能量D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键【答案】A【解析】金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再反射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属具有导电性是因为在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；金属具有导热性是因为自由电子受热后，与金属阳离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层滑动，但金属键未被破坏。12．根据物质结构理论判断下列说法错误的是(　　)A．镁的硬度大于铝 B．钠的熔、沸点低于镁 C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔、沸点高于钾【答案】A【解析】镁和铝的自由电子数Al>Mg，离子半径Al3＋Mg2＋，金属键Mg>Na，钠的熔、沸点低于镁，B正确；电荷数Mg2＋>K＋，离子半径Mg2＋K，C正确；钙和钾价电子数Ca>K，离子电荷数Ca2＋>K＋，离子半径K＋>Ca2＋，金属键Ca>K，熔点Ca>K，D正确。13．金属键的强弱与金属原子价电子数的多少有关，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，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列选项中金属的熔点逐渐升高的是(　　)A．Li　Na　K B．Na　Mg　Al C．Li　Be　Mg D．Li　Na　Mg【答案】B【解析】Li、Na、K原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，A项错误；Na、Mg、Al原子的价电子数逐渐增多，金属原子的半径逐渐减小，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高，B项正确；Be、Mg原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C项错误；Li、Na原子的价电子数相同，金属原子的半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，D项错误。14．金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，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【答案】A【解析】图a中所含原子的个数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6，图b中所含原子的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，图c中所含原子的个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2。15．某复合型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，这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是( )A．金属Ca、Sr、Ba的熔点依次升高B．用A、B、O表示的该复合型氧化物晶体的化学式为ABO3C．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【答案】B【解析】金属Ca、Sr、Ba的熔点依次降低，A不正确；由晶胞结构可知，晶胞中含有A的数目为8×18=1，含有B的数目为1，含有O的数目为6×12=3，故用A、B、O表示的题给复合型氧化物晶体的化学式为ABO3，B正确；在制造Fe薄片时，金属键没有断裂，C不正确；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。16．金晶体的晶胞为面心立方最密堆积(如图所示)。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是(　　) A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积C．一个晶胞的体积是16eq \r(2)d3 D．金晶体的密度是eq \f(\r(2)M,d3NA)【答案】C【解析】因为是面心立方最密堆积，故每个晶胞中含有金原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4个，A正确；金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积，B正确；因为立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，则该小立方体的棱长＝eq \r(2)d，体积为2eq \r(2)d3，C错；金晶体的密度＝eq \f(4M,NA\r(2)d3)＝eq \f(\r(2)M,NA·d3)，D正确。17．铁的晶体有多种结构，其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(acm、bcm分别为晶胞边长)，下列说法正确的是( )A．两种铁晶体中均存在金属阳离子和阴离子B．乙晶体晶胞中所含有的铁原子数为14C．甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1：2D．甲、乙两种铁晶体的密度比为b3：2a3【答案】D【解析】A项，金属晶体由金属阳离子与自由电子构成，不含阴离子，A错误；B项，乙晶体晶胞为面心立方最密堆积，顶点原子贡献率为，面心原子贡献率为，故乙晶体晶胞中所含有的铁原子数为： 8×+6×=4，B错误；C项，甲晶体为体心立方堆积、配位数为8，乙晶体晶胞为面心立方最密堆积、配位数为12，甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为8： 12=2： 3，C错误；D项，甲晶胞单独占有Fe原子数目= 1+8×=2，乙晶胞单独占有Fe原子数目8×+6×=4，晶胞质量之比=1： 2，则晶体密度之比==b3： 2a3，D正确；故选D。18．金晶体采取面心立方最密堆积。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。则下列说法正确的是( )A．金晶体每个晶胞中含有2个金原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取紧密堆积C．一个晶胞的体积是 D．金晶体的密度是2【答案】B【解析】A项，Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为，A选项错误，A错误；B项，金属晶体中，由于电子的自由运动，金属键没有固定度的方向，因而金属键无方向性，金属原子采取紧密堆积，B正确；C项，在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，晶胞棱长为，故晶胞的体积为，C错误；D项，晶胞中含有4个原子，故4M晶胞的质量为，晶胞的体积为，故晶胞的密度为，D错误；故选B。19．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Mr(Cu)＝63.6 g/mol]。(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＝eq \f(4×63.6 g·mol－1,4.23×10－22g)＝6.01×1023mol－1(3)sp3　K2CuCl3　(4)过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2＋形成配离子，两者相互促进使反应进行　Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2【解析】(2)体积＝边长3；质量＝体积×密度；一个面心立方最密堆积的晶胞含4个原子，则摩尔质量＝eq \f(1,4)×晶胞质量×NA，可求NA；(3)Cu有＋1、＋2两种化合价，题中化合物中Cu显＋2价，则另一种的化学式是K2CuCl3；(4)单独不反应，同时作用能反应，说明两者相互促进，一个作氧化剂，一个能形成配离子，还原剂是铜，氧化剂是过氧化氢，化学方程式不难写。20．中国冶金报指出，钢铁行业作为国民经济重要的基础产业，碳排放量在国内占比13-15%，因此钢铁行业应承担起碳减排的主体责任，努力成为碳减排的先行者。已知，铁有α、γ、δ三种晶体结构，并且在一定条件下可以相互转化(如图)，请回答相关的问题：(1)铁元素在元素周期表中的位置_______，Fe2+的外围电子排布式_______，铁的三种晶体之间的转化属于_______变化(填“物理”或“化学”)，理由是：_______。(2)铁的α、γ、δ三种晶体结构中，Fe原子的配位数之比为： _______。(3)设α-Fe晶胞边长为a cm，δ-Fe晶胞边长为b cm， 计算确定：两种晶体的密度比为：_______。(用a、b的代数式表示)(4)Fe3C是工业炼铁生产过程中产生的一种铁的合金，在Fe3C晶体中，每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围，成八面体结构，即碳原子配位数为6，那么，铁原子配位数为_______。(5)事实上，Fe3C是C与铁的晶体在高温下形成的间隙化合物(即碳原子填入铁晶体中的某些空隙)，根据相关信息，你认为形成碳化铁的铁的三种晶体结构中，最有可能的是：_______，(选填“α-Fe”、“γ-Fe”或“δ-Fe”)(6)摩尔盐[ (NH4)2 SO4·FeSO4·6H2O]是一种复盐， 它易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，试分析该晶体中亚铁离子可稳定存在的原因_______。【答案】(1) 第四周期第VIII族     3d6     物理     没有新物质生成或没有化学键变化或金属键不变(2)4：6：3 (3)2b3：a3 (4)2 (5)γ-Fe(6)摩尔盐中的N、O、H可形成空间网络化氢键，将亚铁离子包围起来，避免其与氧化性物质接触，所以比较稳定【解析】(1)已知铁是26号元素，则26-18=8，即铁元素在元素周期表中的位置为第4周期第八纵列即第四周期第VIII族，Fe2+的外围电子排布式3d6，铁的三种晶体之间的转化过程中没有新物质的生成，仅仅是原子的排列方式发生改变，故属于物理变化；(2)金属晶体中离某一原子最近的等距离的原子为其配位数，由题干图示晶胞可知铁的α、γ、δ三种晶体结构中，Fe原子的配位数分别为：8，12，6，故配位数之比为：8：12：6=4：6：3；(3)由题干晶胞示意图可知，一个α-Fe晶胞含有铁原子个数为：，设α-Fe晶胞边长为a cm，则其晶胞密度为：，一个δ-Fe晶胞含有铁原子个数为：，δ-Fe晶胞边长为b cm，则该晶胞的密度为：，则两种晶体的密度比为：：=2b3：a3；(4)在Fe3C晶体中，每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围形成八面体结构，碳原子的配位数是6，根据Fe、C比为3：1，故Fe、C配原子数目之比为1：3，则铁原子的配位数为2；(5)由于在Fe3C晶体中，每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围形成八面体结构，则形成碳化铁的铁的三种晶体结构中，最有可能的是γ-Fe；(6)摩尔盐[ (NH4)2 SO4·FeSO4·6H2O]中的N、O、H可形成空间网络化氢键，将亚铁离子包围起来，避免其与氧化性物质接触，所以比较稳定。