2022年高三化学寒假课时训练：12金属晶体 Word版含答案

这是一份2022年高三化学寒假课时训练：12金属晶体 Word版含答案，共51页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．下列叙述正确的是( )
A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高
B．分子晶体中，分子间作用力越大，该分子越稳定
C．金属阳离子只能与阴离子构成晶体
D．正四面体构型的分子中，键角一定为109°28′
2．关于晶体的下列说法正确的是( )
A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子 B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．有金属光泽的晶体一定是金属晶体 D．根据晶体能否导电能判断晶体是否属于金属晶体
3．金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数的关系正确的是( )
A．钋——简单立方堆积——52%——8 B．钠Na——体心立方堆积——74%——12
C．锌Zn——六方最密堆积——68%——8 D．银Ag——面心立方最密堆积——74%——12
4．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
5．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
6．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相互作用，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
7．合金是金属与一些非金属或其他金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下表中提供的数据，判断可以形成合金的是( )
A.铝与硅 B．铝与硫 C．钠与硫 D．钠与硅
8.关于体心立方堆积晶体(如图)结构的叙述中正确的是( )
A．是密置层的一种堆积方式B．晶胞是六棱柱
C．每个晶胞内含2个原子D．每个晶胞内含6个原子
9．在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是( )
A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
二、非选择题
10.如右图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。
(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子、钙离子各有__________个、__________个。
(2)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构如图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝1×10－9 m)，则该晶体的密度为__________g/cm3(阿伏加德罗常数用NA表示)。
11．(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图，化学式表示为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aρ表示)。
(3)《X射线金相学》中记载关于铜与金可形成两种有序的金属互化物，其结构如下图所示。下列有关说法正确的是________。
A．图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同 B．图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3
C．图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个
D．设图Ⅰ中晶胞的边长为a cm，则图Ⅰ中合金的密度为eq \f(261,NAa3) g·cm－3
能力提高
一、选择题
1．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，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电
C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属离子发生碰撞，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
2．下列有关物质结构的叙述正确的是( )
A．有较强共价键存在的物质熔点一定很高 B．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体
C．含有共价键的物质不一定是共价化合物 D．在离子化合物中不可能存在非极性共价键
3．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法不正确的是( )
A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，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：①6，②8，③12，④12
D．空间利用率的大小关系为：①<②<③＝④
4．已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别是( )
A．14、6 B．14、8 C．4、8 D．4、12
5．下图为金属镉的堆积方式，下列说法正确的是( )
A．此堆积方式属于非最密堆积 B．此晶胞类型为面心立方堆积
C．配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8 D．镉的堆积方式与铜的堆积方式不同
6．铁有δ、γ、α三种晶体结构，以下依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列有关说法中不正确的是( )
δ－Feeq \(,\s\up7(1 394℃))γ－Feeq \(――→,\s\up7(912℃))α－Fe
A．δ－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个
B．γ－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有12个
C．图中α－Fe晶胞边长若为a cm，δ－Fe晶胞边长若为b cm，则两种晶体的密度比为b3：a3
D．将Fe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
7．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(ml－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.eq \r(3,\f(2a,NAρ))B．eq \r(3)eq \r(3,\f(2a,NAρ))
C.eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(2a,NAρ))D．eq \f(1,2)eq \r(3,\f(2a,NAρ))
二、非选择题
8．铜是重要金属，铜的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：
(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为________。
(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是________。
(3)SOeq \\al(2－,4)的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是________。
(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为________。一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。
(5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为________________________________________________。
(4)晶胞中N(Cu)＝6×eq \f(1,2)＝3(个)，N(Au)＝8×eq \f(1,8)＝1(个)，原子间通过金属键形成晶体。
(5)晶胞中若Au、Cu的原子总数为4，由“CaF2”推导H原子总数为8，即晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。
9.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(如图)。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)一个晶胞的体积是多少？
(4)金晶体的密度是多少？
答案
基础巩固
一、选择题
1．A 解析：B中，分子的稳定性与分子内共价键的强弱有关，而分子间作用力主要影响晶体的熔、沸点。C中，金属阳离子可以与自由电子一起构成金属晶体。D中，像P4是正四面体型分子，其键角为60°。
2．B 解析：金属晶体较特殊。金属晶体中，有金属阳离子而没有阴离子，A项错；晶体中只要有阴离子，根据电荷守恒，就一定有阳离子，B项正确；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨。
3．D 解析：应记住金属晶体中原子堆积模型以及各种堆积的典型代表金属、空间利用率以及相应的配位数。A项中配位数应为6，B项中体心立方堆积的空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为六方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12。
4．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。
5．B 解析：金属在化合物中一定显正价，B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错误；金属元素有的是变价元素，有的化合价没变化，C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错误。
6．D解析：氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，也可以存在于分子内，所以应选择D选项。
7．A 解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C错；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经气化，故它们不能形成合金，D错。
8.C 解析：体心立方堆积晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其中有8个顶点和1个体心，晶胞内含有原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2。
9．C 解析：电荷数Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，则C正确；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。
二、非选择题
10.答案：(1)6 8 (2)eq \f(a＋b＋3c,NAd3×10－21)
解析：(1)每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有6个(上、下、前、后、左、右各1个)，每个钛离子周围与它最近且距离相等的钙离子位于以该钛离子为中心的8个正方体的中心，共8个。
(2)由(1)可知，1 ml正方体中含有1 ml CaTiO3，则一个正方体的质量m＝eq \f(MCaTiO3,NA)＝eq \f(a＋b＋3c,NA)g。1个正方体的体积V＝(d×10－7 cm)3＝d3×10－21 cm3，则ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(a＋b＋3c,NAd3×10－21) g/cm3。
11．答案：(1)b (2)①4 ②C ③eq \f(256,ρ·a3) (3)B
解析：(1)由题图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为12、13，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。
(2)用“切割分摊法”：①8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；②面心立方晶胞；③eq \f(4,NA)·64＝ρ·a3，NA＝eq \f(256,ρ·a3)。
(3)题图Ⅰ中，铜原子数为8×eq \f(1,8)＋2×eq \f(1,2)＝2，金原子数为4×eq \f(1,2)＝2，故化学式为CuAu。题图Ⅱ中，铜原子数为8×eq \f(1,8)＝1，金原子数为6×eq \f(1,2)＝3，故化学式为CuAu3。题图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故紧邻的铜原子有6个。题图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3 cm3，密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(2,NA)×(64＋197)÷a3＝eq \f(522,NAa3) g·cm－3。
能力提高
一、选择题
1．A 解析：金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光，大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属导电性是在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是由于金属晶体中原子层能够滑动，但此时金属键未被破坏。
2．C
3．A 解析：本题考查了金属晶体的堆积方式，准确理解并记忆金属晶体的四种常见堆积方式是解答本题的关键。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，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×eq \f(1,8)＝1，②8×eq \f(1,8)＋1＝2，③8×eq \f(1,8)＋1＝2，④8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，B项正确；晶胞①中原子的配位数应6，②中原子的配位数应8，③中原子的配位数应12，④中原子的配位数应12，其他判断正确，C项正确；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D项正确。
4．D 解析：(1)晶胞中所含原子的计算方法：晶胞顶点上的原子占eq \f(1,8)，棱上的原子占eq \f(1,4)，面上的原子占eq \f(1,2)，体心上的原子为1，根据以上规律就可计算晶胞所含的原子数。(2)金属晶体中金属原子的配位数即为距离该原子最近的金属原子的数目。在Cu的晶胞中，顶角原子为8个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。在Cu的晶胞中，与每个顶点的Cu原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。
5．D 解析：据图可看出，镉的堆积方式为“…ABAB…”形式，为A3型堆积，即六方最密堆积，而铜的堆积方式为面心立方最密堆积，故A、B两项错误，D项正确；六方最密堆积的配位数为12，中间一层为6个，上下两层各有3个，C项错误。
6．D 解析：δ－Fe晶体和γ－Fe晶体的配位数分别为8、12，A、B正确，δ－Fe晶胞中含Fe原子1＋8×eq \f(1,8)＝2个，α－Fe晶胞含Fe原子1＋8×eq \f(1,8)＝2个，故两种晶胞的质量相同，两种晶体的密度与它们的体积成反比，α－Fe晶体和δ－Fe晶体的密度比为b3a3，C正确；将Fe加热到1 500℃急速冷却得α－Fe，缓慢冷却得δ－Fe晶体，D不正确。
7．C 解析：该晶胞中实际含钠原子2个，晶胞边长为eq \f(4×r,\r(3))，则ρ＝eq \f(2×a,NA×\f(4×r,\r(3))3)，进一步化简后可得答案。
二、非选择题
8．答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)CuSO4粉末(白色)与H2O作用生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体
(3)正四面体 sp3杂化
(4)6s1 31 金属键
(5)Cu3AuH8
解析：(3)SOeq \\al(2－,4)的中心原子为S，价电子对数为4、孤电子对数为0，故S的原子轨道杂化类型为sp3杂化，SOeq \\al(2－,4)为正四面体构型。
(4)晶胞中N (Cu)＝6×eq \f(1,2)＝3(个)，N(Au)＝8×eq \f(1,8)＝1(个)，原子间通过金属键形成晶体。
(5)晶胞中若Au、Cu的原子总数为4，由“CaF2”推导H原子总数为8，即晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。
9.答案：(1)4
(2)在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切(紧密排列)
(3)2eq \r(2)d3 (4)eq \f(\r(2)M,d3NA)
解析：(1)由分摊法，在每个面心立方体中，每个角上的金原子属8个晶胞所共有，因此每个原子有eq \f(1,8)属于该晶胞，根据类似的道理，每个面心的金原子，每个原子有eq \f(1,2)属于该晶胞。所以每个晶胞中的金原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。
(2)应假定：在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切(紧密排列)。
(3)每个晶胞的体积为(d×2×eq \f(\r(2),2))3＝2eq \r(2)d3。
(4)每个晶胞的质量为eq \f(4M,NA)，故金的密度为：
ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq \f(\r(2)M,d3NA)。
金属或非金属
钠
铝
铁
硅
硫
熔点/℃
97.8
660.4
1 535
1 410
112.8
沸点/℃
883
2 467
2 750
2 353
444.6