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第一课时同步达标检测题

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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节金属晶体与离子晶体第一课时同步达标检测题，共11页。试卷主要包含了下图是金属晶体内部电子气理论图，下列有关金属键的叙述错误的是，下列关于金属晶体的说法正确的是，下列性质体现了金属通性的是等内容，欢迎下载使用。

1．下图是金属晶体内部电子气理论图。电子气理论可以用来解释金属的某些性质，下列说法正确的是( )
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．金属具有良好的延展性是因为在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用
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
2．依据“电子气”理论的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释，正确的是( )
A．温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强
B．温度升高，阳离子的动能变大，阻碍自由电子的运动，以致金属导电性减弱
C．温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱
D．温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子间的吸引力变小，以致金属的导电性增强
3．下列有关金属键的叙述错误的是( )
A．自由电子属于整块金属
B．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关
C．金属键没有饱和性和方向性
D．金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用
4．金属钠、镁、铝的熔点高低顺序正确的是( )
A．Na>Mg>AlB．Al>Mg>Na
C．Mg>Al>NaD．Na>Al>Mg
5．体心立方密堆积、面心立方最密堆积和六方最密堆积是金属晶体中金属原子常见的堆积方式，这三种堆积方式的结构单元分别如图甲、乙、丙所示，则甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数比为( )
A．1∶2∶3B．2∶4∶17
C．4∶5∶6D．9∶14∶17
6．常温常压下，下列物质为金属晶体的是( )
A．铂B．汞
C．石英D．金刚石
7．下列关于金属晶体的说法正确的是( )
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．不同金属晶体中金属键的强度不同
C．Li、Na、K的熔点逐渐升高
D．金属导电和熔融电解质导电的原理一样
8．金属晶体中的金属键越强，其硬度越大，熔沸点越高；且研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是( )
A．铝的硬度大于镁B．钙的熔点低于钡
C．镁的硬度大于钾D．钙的熔沸点高于钾
9．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
10．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是( )
11.金属的下列性质中，与自由电子无关的是( )
A.延展性好B．容易导电
C.密度大小D．易导热
12．根据下表提供的数据，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
13.
铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是( )
A.铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe
B.晶胞中有14个铁原子
C.晶体中存在的化学键类型为金属键
D.该晶胞的质量是eq \f(416,NA)g(NA表示阿伏加德罗常数的值)

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1．某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，“防盗玻璃”能报警是利用了金属的( )
A．延展性B．导电性
C．弹性D．导热性
2．铁有δFe、γFe、αFe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是( )
A.三种同素异形体的性质相同
B．γFe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
C．αFe晶胞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1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
3．已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数的值为NA，实验测得钠的密度为ρg·cm－3。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为( )
A．eq \r(3,\f(2a,\a\vs4\al(NAρ)))cmB．eq \r(3)eq \r(3,\f(2a,\a\vs4\al(NAρ)))cm
C．eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(2a,\a\vs4\al(NAρ)))cmD．eq \f(1,2)eq \r(3,\f(2a,\a\vs4\al(NAρ)))cm
4．金晶体的晶胞如图所示。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，金属于密堆积，配位数是12
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,\a\vs4\al(d3NA))
二、非选择题
5．铝的下列用途主要是由它的哪种性质决定的？
(1)作盛放浓硝酸的容器：
________________________________________________________________________；
(2)作导线：
________________________________________________________________________。
(3)作包装铝箔：
________________________________________________________________________。
(4)焊接铁轨：
________________________________________________________________________。
(5)冶炼钒、铬、锰：
________________________________________________________________________。
6. (1)如图所示为晶体二维平面结构示意图，化学式为AX3的晶体是________。(填序号)
(2)如图为金属铜的晶胞，请完成下列各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________。
②设该晶胞立方体的边长为acm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρg·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，则NA＝________(用a、ρ表示)。
7．下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
(1)每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a为________。

1．某纳米钛铝合金晶胞结构如图甲(Al、Ti各有1个原子在晶胞内部)，金属铬的晶胞如图乙所示，已知铬的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。下列说法中正确的是( )
A．甲中Al与Ti原子个数比为11∶5
B．1个基态Ti原子中含有4个未成对电子
C．乙中与铬原子距离最近的铬原子共有12个
D．铬原子的半径r＝eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(2×52,ρNA))×1010pm
2．金的晶胞结构如图所示(假设晶胞参数为anm)，下列说法错误的是( )
A．晶胞中金原子的配位数为12
B．c原子的坐标为(eq \f(1,2)，0，eq \f(1,2))
C．该晶体的密度为eq \f(4×197,NA·（2\r(2)a）3×1030)g·cm－3
D．金晶胞沿z轴方向的投影图为
3．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点高于金属铝
B．碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C．金属铝的硬度大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
4.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，铁镁合金的化学式为________；若该晶胞为正方体，棱长为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则镁原子与铁原子间的最短距离为________cm，晶胞的密度为________g·cm－3。
第1课时金属晶体
必备知识基础练
1．答案：C
解析：金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下能定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属具有良好的延展性，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，故C项正确；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，D项错误；故选C。
2．答案：B
解析：温度升高，自由电子和金属阳离子的动能均增加，金属阳离子对自由电子的阻碍作用增大，所以金属导电性减弱，综上所述，B项正确。
3．答案：D
解析：金属是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成，自由电子在整块金属内部自由移动，属于整块金属，A项正确；金属的物理性质和金属固体的形成都与金属阳离子和自由电子的相互作用即金属键有关，B项正确；金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性，C项正确；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，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，D项错误；故选D。
4．答案：B
解析：金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，金属阳离子与“自由电子”的作用力越大，金属键越强。Na＋、Mg2＋、Al3＋的电荷数逐渐增多，半径逐渐减小，故钠、镁、铝的熔点逐渐升高。故选B。
5．答案：A
解析：根据均摊法，甲晶胞中所含金属原子数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，乙晶胞中所含金属原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，丙晶胞中所含金属原子数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6，则三者的金属原子个数比＝2∶4∶6＝1∶2∶3；故选A。
6．答案：A
解析：铂是金属，常温下是晶体，A正确；汞是金属，但常温下为液体，不是晶体，B错误；石英不是金属单质，C错误；金刚石是碳的单质，不是金属晶体，D错误；故选A。
7．答案：B
解析：用铂金做首饰，主要是因为铂金具有金属光泽，金属具有光泽是因为金属中的自由电子能够吸收可见光，可用金属键理论解释，A错误；不同金属晶体原子半径大小不同，金属键的强度不同，B正确；碱金属元素原子的半径越大，金属键越弱，则其单质的熔沸点越低，故熔点：Li>Na>K，C错误；金属导电依靠的是自由移动的电子，熔融电解质导电依靠的是自由移动的离子，二者导电原理不一样，D错误；故选B。
8．答案：B
解析：镁和铝的电子层数相同，价电子数：Al>Mg，原子半径：AlCa，金属键强度：Ca>Ba，钙的熔点高于钡，B项错误；镁和钾比较，镁半径小，价电子多，金属键强，所以硬度：Mg>K，C项正确；钙和钾位于同一周期，价电子数：Ca>K，原子半径：K>Ca，金属键强度：Ca>K，故熔沸点：Ca>K，D项正确；故选B。
9．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，故选C。
10．答案：B
解析：由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，A项错误；金属晶体中有自由移动的电子，能导电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能属于金属晶体，B项正确；相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，C项错误；固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电微粒，则不可能为金属晶体，D项错误；故选B。
11．答案：C
解析：延展性和自由电子有关，如果金属发生形变的时候，自由电子与金属离子之间的相互作用依然存在，使金属不会断裂，故A有关；在电场的作用下，自由电子定向移动形成电流，故金属能够导电，故B有关；密度大小与自由电子无关，密度大小取决于原子之间的距离、原子的堆积方式，原子的大小等，故C无关；温度高的区域自由电子的能量增大，运动速率加快，与金属离子的碰撞频率增加，自由电子把能量传递给金属离子，从而具有导热性，故D有关，故选C。
12．答案：A
解析：合金是不同种金属或非金属在熔化状态下形成的一种熔合物，即两种金属都成为液态时进行混合，原则上一种金属的熔点不能小于另一种物质的沸点，据此分析解答。
硅的熔点低于铝的沸点，两种金属能够形成合金，故A项正确；铝的熔点高于硫的沸点，铝熔化时硫变成气体，两种金属不能够形成合金，故B项错误；加热时钠和硫会发生反应，生成Na2S，故钠和硫不能形成合金，故C项错误；硅的熔点大于钠的沸点，硅熔融后钠变化为气体，两种金属不能够形成合金，故D项错误；故选A。
13．答案：B
解析：晶胞中含有铁原子的数目为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，含有镁原子的数目为8，故化学式可表示为Mg2Fe，A项正确，据A选项分析，晶胞中有4个铁原子，B项错误；金属合金仍为金属，晶体中有金属键，C项正确；一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为eq \f(4×104,NA)g＝eq \f(416,NA)g，D项正确。故选B。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，说明当玻璃被击碎时，形成闭合回路，利用了金属的导电性，故选B。
2．答案：C
解析：由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，故A错误；根据γFe晶胞的结构，与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，故B错误；根据αFe晶胞的结构中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，故C正确；三种晶体在不同温度下可以发生转化，将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不相同的铁，故D错误；故选C。
3．答案：C
解析：设钠原子半径是r，则该晶胞的边长是eq \f(4r,\r(3))。根据晶胞的结构可知，该晶胞中含有的钠原子个数是1＋8×eq \f(1,8)＝2，所以有eq \f(（\f(4r,\r(3))）3×ρ×NA,a)＝2，解得r＝eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(2a,NAρ))，故选C。
4．答案：C
解析：金原子处于顶点与面心上，晶胞中含有的金原子数目为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，A说法正确；金属键无方向性，金原子采取密堆积，配位数是12，B说法正确；在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为eq \f(\r(2),2)×2d＝eq \r(2)d，故晶胞的体积为(eq \r(2)d)3＝2eq \r(2)d3，C说法错误；晶胞中含有4个原子，故晶胞质量为eq \f(4M,NA)，晶胞的体积为2eq \r(2)d3，故晶胞密度eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq \f(\r(2)M,d3NA)，D说法正确；故选C。
5．答案：(1)钝化 (2)良好的导电性 (3)良好的延展性 (4)强还原性 (5)强还原性
解析：(1)铝在冷的浓硝酸中发生钝化，所以铝用作盛放浓硝酸的容器；
(2)铝有良好的导电性，所以用铝作导线；
(3)铝具有良好的延展性，所以铝可用作包装铝箔；
(4)铝具有强还原性，铝和氧化铁能发生铝热反应，所以可用铝热反应来焊接铁轨；
(5)铝具有强还原性，所以可用铝冶炼钒、铬、锰等金属。
6．答案：(1)② (2)①4 ②eq \f(256,ρa3)
解析：(1)①中6个X原子构成一个正六边形，每个X原子被3个这样的正六边形共有，正六边形的中心有1个A原子，所以每个正六边形中X原子的实际个数是6×eq \f(1,3)＝2，则表示的化学式是AX2；②中6个X原子构成一个正六边形，每个X原子被2个这样的正六边形共有，正六边形的中心有1个A原子，所以每个正六边形中X原子的实际个数是6×eq \f(1,2)＝3，则表示的化学式是AX3，答案选②；
(2)①用“均摊法”求解，该晶胞“实际”拥有的铜原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；
②eq \f(4,NA)·64＝ρ·a3，NA＝eq \f(256,ρa3)。
7．答案：(1)2 (2)3.16×10－8cm
解析：(1)晶胞中钨位于晶胞的顶点和体心，晶胞平均含有8×eq \f(1,8)＋1＝2个钨原子。
(2)设晶胞的边长为x，已知金属钨的密度为dg·cm－3，钨的相对原子质量是M，则晶胞的体积为x3cm3，晶胞的质量为eq \f(2M,NA)，则有d＝eq \f(\f(2M,NA),x3)，x＝eq \r(3,\f(2M,NAd))cm＝3.16×10－8cm。
学科素养升级练
1．答案：D
解析：由均摊法可知，甲中Al原子个数为4×eq \f(1,6)＋1＝eq \f(5,3)，Ti原子个数为8×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋1×eq \f(1,3)＋1＝eq \f(11,3)，Al与Ti原子个数比为5∶11，故A错误；Ti是22号元素，基态Ti原子价电子排布式为3d24s2，含有2个未成对电子，故B错误；与铬原子距离最近的铬原子共有8个，故C错误；由图乙可知，该晶胞含有8×eq \f(1,8)＋1＝2个Cr原子，且晶胞中体对角线上的3个原子紧密相邻，已知铬的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，设Cr原子半径为rpm，晶胞的体积为V＝eq \f(2M,NAρ)×1030pm3，晶胞棱长为eq \r(3,\f(2×52,NAρ))×1010pm＝eq \f(4r,\r(3))pm，则铬原子的半径r＝eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(2×52,ρNA))×1010pm，故D正确；故选D。
2．答案：C
解析：金原子的配位数是12，故A正确；a为坐标原点，c处于面心，结合晶胞结构可知c原子的坐标为(eq \f(1,2)，0，eq \f(1,2))，故B正确；晶胞质量为：eq \f(4×197,NA)g，晶胞体积为：(a×10－7)3cm3，则晶胞密度为eq \f(4×197,NA·a3)×1021g·cm－3，C项错误；金晶胞沿z轴方向投影，顶点原子均投影在正方形顶点，面心分别投影在棱心和面心，投影图正确，故D正确；故选C。
3．答案：C
解析：镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所以金属镁比金属铝中的金属键弱，与铝相比较，镁的熔点低、硬度小，A错误；从Li到Cs，离子的半径逐渐增大，离子所带电荷相同，故金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，硬度逐渐减小，B错误；因铝离子的半径比钠离子小而所带电荷多，故金属铝比金属钠中的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔点高、硬度大，C正确；因镁离子的半径比钙离子小而所带电荷与钙离子相同，故金属镁比金属钙中的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大，D错误。
4．答案：Mg2Fe(或FeMg2) eq \f(\r(3)a,4) eq \f(416,a3NA)
解析：通过分析晶胞结构，可知Fe原子处在面心和顶点的位置，Mg原子处在内部，根据均摊法计算铁镁合金的晶胞中含有铁原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，镁原子个数为8，所以化学式为Mg2Fe(或FeMg2)；将晶胞分成相等的8个小正方体，Mg就处在每个小正方体的体心位置，所以Mg和Fe的最短距离即晶胞体对角线长的eq \f(1,4)，即eq \f(\r(3)a,4)cm；晶胞的密度ρ晶胞＝eq \f(m晶胞,V晶胞)＝eq \f(4×\f(（24×2＋56）,NA),a3)g·cm－3＝eq \f(416,a3NA)g·cm－3。
必备知识基础练
进阶训练第一层
选项
晶体的相关性质
A
由分子间作用力结合而成，熔点低
B
固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右
C
由共价键结合成空间网状结构，熔点高
D
固体不导电，但溶于水或熔融后能导电
金属或非金属
钠
铝
铁
硅
硫
熔点/℃
97.8
660.4
1535
1410
112.8
沸点/℃
883
2467
2750
2353
444.6
关键能力综合练
进阶训练第二层
学科素养升级练
进阶训练第三层