鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质第2节 几种简单的晶体结构模型第1课时一课一练

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质第2节 几种简单的晶体结构模型第1课时一课一练，共8页。试卷主要包含了下列关于金属晶体的说法正确的是，3163nm　0，9g·ml－1/，即6等内容，欢迎下载使用。

1.下列关于金属晶体的说法正确的是（ ）
A．金属晶体中只有金属原子
B．金属晶体中存在单个分子
C．金属晶体由金属阳离子和阴离子构成
D．金属晶体中有金属阳离子，没有阴离子
2．下列关于金属晶体的说法不正确的是（ ）
A．金属晶体中一定存在金属键
B．金属晶体中的金属键没有方向性和饱和性
C．不同金属晶体中金属原子的堆积方式都一样
D．金属晶体中的“自由电子”为整块金属所共有
3．下列说法错误的是（ ）
A．金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”构成的，它们都占据晶胞的一定位置
B．金属的导热性与“自由电子”的存在有关
C．金属晶体能导电
D．一般情况下，温度升高，金属的导电性减弱
4．在金属晶体中，“自由电子”与金属离子碰撞时有能量传递，可以用此来解释金属的（ ）
A．延展性 B．导电性
C．导热性 D．还原性
5．金属晶体熔、沸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．硬度：Mg>Al
B．熔、沸点：LiC．熔、沸点：Mg>Na
D．硬度：Mg6．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每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子数分别为（ ）
A．14、6 B．14、8
C．4、8 D．4、12
7．下列说法错误的是（ ）
A．金属晶体可以看作等径圆球的堆积
B．Li、Na、K的晶胞具有相似性，均为立方体
C．Ca和Mg位于同主族，二者的晶胞结构相似
D．Fe的晶胞结构为
8．图（a）、（b）、（c）分别代表几种金属晶体的晶胞结构，则图（a）、（b）、（c）中金属原子的个数比为（ ）
A．11∶8∶4 B．3∶2∶1
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
9．铝单质的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。
若已知铝原子半径为d，NA表示阿伏加德罗常数，铝的摩尔质量为M，则该晶体的密度可表示为 。
据上图计算，铝原子采取的面心立方最密堆积的空间利用率为 。
一、选择题
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．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
3．下列关于金属晶体的叙述中，正确的是（ ）
A．温度越高，金属的导电性越强
B．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
C．金属晶体堆积密度大，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性
D．金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性
4．金属具有延展性的原因是（ ）
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，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈的作用
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
5．下列有关金属的说法正确的是（ ）
A．最外层电子数为1或2的都是金属
B．有金属光泽的晶体一定是金属晶体
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．金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，能导电、传热
6．金属的下列性质中，与“自由电子”无关的是（ ）
A．密度大小 B．易导电
C．延展性好 D．易导热
7．金晶体的晶胞结构如图所示。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
C．晶胞的体积是16 eq \r(2) d3
D．金晶体的密度是 eq \f(\r(2)M,d3NA)
8．如图为金属钠晶体的晶胞结构，实验测得钠的密度为ρ（g·cm－3），已知钠的摩尔质量为a（g·ml－1），阿伏加德罗常数为NA（ml－1），假定金属钠原子为等径的刚性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(2) 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))
9．（1）1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1 183 K以上转变为图2所示的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
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图1和图2中，铁原子的配位数之比为 。
③纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的棱长之比为（1 183 K以下与1 183 K以上之比） 。
④转变温度前后两者的密度之比为（1 183 K以下与1 183 K以上之比） 。
（2）金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M g·ml－1表示金的摩尔质量。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有 个金原子。1个晶胞的体积为 cm3。金晶体的密度为 g·cm－3。
10．如图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构模型（原子间实际是相互接触的），实验测得金属钨的密度为19.30 g·cm－3，钨的相对原子质量为183.9。假定金属钨为等直径的刚性球，请回答以下各题：
（1）每一个晶胞中分摊到 个钨原子。
（2）计算晶胞的边长a。
（3）计算钨的原子半径r（提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。
11．按要求回答下列问题：
（1）一种铜金合金晶体的晶胞结构如图所示，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子的个数比为 ；该晶体中原子之间的作用力是 。
（2）上述铜金合金晶体具有储氢功能，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如图所示，则该晶体储氢后的化学式为 。
（3）辽宁号航母的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。
①δ­Fe、γ­Fe晶胞中含有的铁原子数分别为 。
②若α­Fe晶胞的边长为a cm，γ­Fe晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为 。
12．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密堆积，图（a）、（b）、（c）分别代表这三种晶胞的结构。
（1）三种晶胞内金属原子个数比为 。
（2）三种堆积方式实质是金属阳离子的堆积方式，那么“自由电子”有无确切的堆积方式？ （填“有”或“无”）。
（3）影响金属晶体熔点的主要因素是 。
第1课时 金属晶体
必备知识基础练
1．答案：D
解析：金属晶体是金属阳离子和“自由电子”通过金属键形成的晶体，不存在单个的分子，只有金属阳离子，没有阴离子，故D项正确。
2．答案：C
解析：Ca、Al晶体中金属原子的堆积方式一样，但与Mg晶体中金属原子的堆积方式不一样，故C项错误。
3．答案：A
解析：金属晶体中金属阳离子占据晶胞的一定位置，“自由电子”不占据晶胞的一定位置，A项错误；“自由电子”与金属阳离子碰撞时有能量传递，所以金属具有导热性，B项正确；金属中的“自由电子”在外加电场的作用下会发生定向移动，因而形成电流，C项正确；一般情况下，温度升高，电阻升高，金属的导电性减弱，D项正确。
4．答案：C
解析：金属具有延展性主要是因为金属在受到外力作用时，原子之间可以发生相对滑动，各层之间仍保持金属键的作用。金属具有导电性主要是因为金属晶体内部存在“自由电子”，在外加电场作用下，“自由电子”在金属内部发生定向移动。金属具有导热性主要是因为在金属晶体内部，“自由电子”与金属阳离子碰撞时有能量传递。金属的还原性是金属的化学性质，与能量传递无关。
5．答案：C
解析：Al3＋带3个单位电荷，Mg2＋带2个单位电荷，Na＋带1个单位电荷，且离子半径：Al3＋Mg>Na，硬度：Al>Mg>Na，熔、沸点：Al>Mg>Na，A项错误、C项正确；碱金属元素形成的离子均带1个单位电荷，但离子半径从Li到Cs逐渐增大，则从Li到Cs金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，B项错误；离子半径：Mg2＋Ca，D项错误。
6．答案：D
解析：在晶胞中位于顶点的原子为8个晶胞所共用，位于面心的原子为2个晶胞所共用，因此，铜的晶胞中所含铜原子的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。由图可知，每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子共有12个。
7．答案：C
解析：Ca晶体的晶胞为立方体，顶点各处和每个面的面心均有一个微粒，而Mg晶体的晶胞并非立方体或长方体，底面中棱的夹角不是直角，C项错误。
8．答案：B
解析：图(a)晶胞中每个顶角有一个原子，每个原子为6个晶胞共用，上下底面各有一个原子，每个原子为2个晶胞共用，晶胞内部还有3个原子，所以该晶胞中所含原子数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6；图(b)晶胞中所含原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；图(c)晶胞中所含原子数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，所以(a)、(b)、(c)中金属原子的个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1，B项正确。
9．答案：eq \f(\r(2)M,8d3NA) 74%
解析：由图甲可知每个晶胞中含有的铝原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。由图乙知晶胞的棱长为eq \f(4d,\r(2))＝2eq \r(2)d。若该晶体的密度为ρ，则ρ×(2eq \r(2)d)3＝eq \f(4,NA)×M，ρ＝eq \f(\r(2)M,8d3NA)。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：由题给信息可知，当玻璃被击碎时，金属线与警报系统形成了闭合回路，利用的是金属的导电性，故B项正确。
2．答案：A
解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C项错误；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经变为气态，故它们不能形成合金，D项错误。
3．答案：C
解析：温度高，金属阳离子的热运动加快，对自由电子的移动造成阻碍，导电性减弱，故A错误；常温下，Hg为液态，不属于晶体形态，故B错误；正是因为金属键无方向性和饱和性，所以金属晶体中的金属原子可以采用最密堆积，尽量充分利用空间，故C正确；在外力作用下，金属阳离子与自由电子之间仍有强烈相互作用，不会断裂，所以金属有延展性，故D错误。
4．答案：B
解析：金属原子的价电子数较少，容易失去电子，能说明金属有还原性，A错误；金属键存在于整个金属中，且一般较强，难以断裂，金属通常采取最密集的堆积方式，锤打时，金属原子之间容易滑动，但不影响紧密的堆积方式，金属键不会断裂，故有延展性，B正确；金属延展性是原子的相对滑动，而不是电子的运动，C错误；自由电子受外力作用与金属阳离子快速传递能量，可以影响金属的导热性，与延展性无关，D错误。
5．答案：D
解析：H、He最外层电子数分别为1、2，但它们不是金属，A错误；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅，B错误；金属原子在化学变化中失去电子越容易，其还原性越强，与失去的电子数目无关，C错误；金属晶体中存在自由电子和金属阳离子，能够导电、传热，D正确。
6．答案：A
解析：金属的导电性、延展性、导热性均与“自由电子”有关。
7．答案：C
解析：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8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，A正确；金属晶体中，金属键无方向性，B正确；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，故面对角线的长度为2d，晶胞棱长为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错误；晶胞中含有4个原子，故晶胞的质量为eq \f(4M,NA)，晶胞的体积为2eq \r(2)d3，故金晶体的密度为eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)＝eq \f(\r(2)M,d3NA)，D正确。
8．答案：C
解析：金属钠的晶胞中含有的钠原子数为1＋8×eq \f(1,8)＝2，设晶胞边长为x(cm)，根据ρ＝eq \f(m,V)得，ρ＝eq \f(\f(2×a,NA),x3)，x＝eq \r(3,\f(2a,NAρ))，则晶胞的体对角线长为eq \r(3)eq \r(3,\f(2a,NAρ))，所以钠原子的半径＝eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(2a,NAρ))，故选C。
9．答案：(1)①[Ar]3d64s2 金属 ②2∶3 ③eq \f(\r(6),3) ④eq \f(3\r(6),8) (2)4 2eq \r(2)d3 eq \f(\r(2)M,d3NA)
解析：(1)②在1183K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1183K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，即配位数之比为2∶3。③设铁原子半径为a，在1183K以下的纯铁晶体中，基本结构单元的棱长为eq \f(4\r(3)a,3)；在1183K以上的纯铁晶体中，基本结构单元的棱长为2eq \r(2)a。④根据1183K以下的纯铁晶体和1183K以上的纯铁晶体的基本结构单元的棱长之比为eq \f(\r(6),3)，可知两者基本结构单元的体积之比为eq \f(2\r(6),9)，又因为两者一个基本结构单元分别包含2个和4个铁原子，可知两者的密度之比为eq \f(1,2)÷eq \f(2\r(6),9)＝eq \f(3\r(6),8)。(2)如图是取金晶胞中某一面的平面部分，AC为金原子的直径的2倍，AB为立方体的棱长，由图可得，立方体的棱长为eq \r(2)dcm，所以晶胞的体积为(eq \r(2)dcm)3＝2eq \r(2)d3cm3。密度＝质量/体积，质量为晶胞中4个金原子的质量，体积为晶胞的体积，即密度为ρ＝eq \f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)g·cm－3＝eq \f(\r(2)M,d3NA)g·cm－3。
10．答案：(1)2 (2)0.3163nm (3)0.137nm
解析：(1)晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故晶胞中钨原子个数为1＋8×eq \f(1,8)＝2。(2)每个晶胞中含2个钨原子，则NA·a3＝2×183.9g·ml－1/(19.30g·cm－3)，即6.02×1023ml－1·a3＝2×183.9g·ml－1/(19.30g·cm－3)，解得a＝3.163×10－8cm＝0.3163nm。(3)晶胞体对角线的长度为钨原子半径的4倍，则4r＝eq \r(3)a，计算得出钨原子的半径为0.137nm。
11．答案：(1)3∶1 金属键 (2)H8AuCu3 (3)①2、4
②b3∶(4a3)
解析：(1)Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该晶胞中所含Cu原子数为6×eq \f(1,2)＝3，所含Au原子数为8×eq \f(1,8)＝1，故该合金中Cu原子与Au原子的个数比为3∶1。合金中金属原子之间的作用力为金属键。(2)氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中，根据图中信息可知氢原子位于晶胞内，故该晶胞含有氢原子的个数为8，因此该晶体储氢后的化学式为H8AuCu3。(3)①δFe晶胞中含有的铁原子数＝8×eq \f(1,8)＋1＝2，γFe晶胞中含有的铁原子数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4。②ρα－Fe＝eq \f(56g·ml－1,（acm）3·NA)，ργ－Fe＝eq \f(4×56g·ml－1,（bcm）3·NA)，则ρα－Fe∶ργ－Fe＝b3∶(4a3)。
12．答案：(1)3∶2∶1 (2)无 (3)金属键的强弱
解析：(1)晶胞(a)中含原子数为12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6，晶胞(b)中含原子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，晶胞(c)中含原子数为8×eq \f(1,8)＋1＝2。其原子个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1。(2)由于金属晶体中的“自由电子”不属于每个固定的原子，而是在整个晶体中自由移动，故“自由电子”无确切的堆积方式。(3)金属晶体是由金属原子通过金属键相互结合而成，金属键的强弱直接影响金属晶体的熔点。金属键越强，晶体的熔点越高。
必备知识基础练
进阶训练第一层
知识点1
金属晶体的通性
知识点2
金属晶体的结构
关键能力综合练
进阶训练第二层
金属或非金属
钠
铝
铁
硅
硫
溶点/℃
97.8
660.4
1 535
1 410
112.8
沸点/℃
883
2 467
2 750
2 353
444.6