2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3金屬晶體課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修31

PAGE8-金屬晶體[練基礎(chǔ)]1．金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬的電子氣理論加以說明的是()A．易導(dǎo)電B．易導(dǎo)熱C．有延展性D．易銹蝕2．下列有關(guān)金屬晶體的說法不正確的是()A．金屬晶體是一種“巨分子”B．電子氣為全部原子所共有C．簡(jiǎn)潔立方積累的空間利用率最低D．體心立方積累的空間利用率最高3．某晶體的積累方式如下圖所示，下列說法不正確的是()A．此種積累方式為面心立方最密積累B．該種積累方式每一層上為密置層C．該種積累方式可用符號(hào)“ABCABCABC…”表示D．金屬M(fèi)g就屬于此種積累方式4．金屬晶體積累密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的緣由是()A．金屬原子的價(jià)電子數(shù)較少B．金屬晶體存在自由移動(dòng)的電子C．金屬原子的原子半徑較大D．金屬鍵不具有方向性和飽和性5．金屬晶體的積累方式、空間利用率和配位數(shù)關(guān)系正確的是()A．釙Po——簡(jiǎn)潔立方積累——52%——8B．鈉Na——體心立方積累——74%——12C．鋅Zn——六方最密積累——68%——8D．銀Ag——面心立方最密積累——74%——126．下列四種性質(zhì)的敘述，可能屬于金屬晶體的是()A．由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低B．固態(tài)時(shí)或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右C．由共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高D．固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電7．下列對(duì)各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點(diǎn)：Li<Na<KB．導(dǎo)電性：Ag>Cu>Al>FeC．密度：Na>Mg>AlD．空間利用率：體心立方積累<六方最密積累<面心立方最密積累8．已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別為()銅晶胞A．14、6B．14、8C．4、8D．4、129．石墨的片層結(jié)構(gòu)如圖所示。在片層結(jié)構(gòu)中，碳原子數(shù)、C—C鍵數(shù)、六元環(huán)數(shù)之比為()A．1:1:1B．2:2:3C．1:2:3D．2:3:1[提素養(yǎng)]10．石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A．石墨烯中碳原子的雜化方式為sp3B．石墨烯中每個(gè)六元碳環(huán)平均占有3個(gè)碳原子C．從石墨中剝離石墨烯須要破壞化學(xué)鍵D．石墨烯具有導(dǎo)電性11．石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，鉀原子填充在石墨各層原子中。比較常見的石墨間隙化合物是青銅色的化合物，其化學(xué)式可寫為CxK，其平面圖形如圖所示。x的值為()A．8B．12C．24D．6012．金屬晶體的原子積累方式常有以下四種，請(qǐng)仔細(xì)視察模型圖，回答下列問題：(1)四種積累模型的積累名稱依次是________、________、________、________。(2)如圖甲中的積累方式，空間利用率為________，只有金屬________采納這種積累方式。(3)如圖乙與丙中兩種積累方式中金屬原子的配位數(shù)________(填“相同”或“不相同”)；乙中的空間利用率為________，丙中按________________的方式進(jìn)行積累。(4)實(shí)行圖丁中積累方式的金屬通常有________(任寫三種金屬元素的符號(hào))，每個(gè)晶胞中所含有的原子數(shù)為________。13．(1)1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1183K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。①鐵原子的簡(jiǎn)化電子排布式為________；鐵晶體中鐵原子以________鍵相互結(jié)合。②圖1和圖2中，鐵原子的配位數(shù)之比為________。③純鐵晶體在晶型轉(zhuǎn)變前后，兩者基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)之比為(1183K以下與1183K以上之比)________。④轉(zhuǎn)變溫度前后兩者的密度之比為(1183K以下與1183K以上之比)________。(2)金晶體的晶胞是面心立方體，金原子的直徑為dcm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量(單位：g·mol－1)。欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定距離最近的兩金原子間相接觸，即相切。金晶體每個(gè)晶胞中含有________個(gè)金原子。1個(gè)晶胞的體積為________cm3。金晶體的密度為________g·cm－3。14．銅和金是重要的金屬，在生產(chǎn)和生活中有重要應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問題：(1)用金屬鍵理論說明金屬銅能導(dǎo)電的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)金屬銅實(shí)行如圖所示積累方式，可稱為______積累，則Cu晶體中Cu原子的配位數(shù)為______。(3)Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示，則該化合物的化學(xué)式為________。(4)銅晶體為面心立方最密積累，銅的原子半徑為127.8pm，列式計(jì)算晶體銅的密度為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。15．(1)元素金(Au)處于周期表中的第六周期，與Cu同族，Au原子最外層電子排布式為________；一種銅金合金晶體具有面心立方最密積累的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂角位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為________；該晶體中，原子之間的作用力是__________________，若該晶胞的邊長(zhǎng)為acm，則該合金密度為________g·cm－3(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。(2)上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相像，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為________。課時(shí)作業(yè)13金屬晶體1．解析：組成金屬晶體的微粒為金屬陽(yáng)離子和自由電子，在外加電場(chǎng)作用下電子可發(fā)生定向移動(dòng)，故能導(dǎo)電，能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以說明，A正確；金屬晶體的導(dǎo)熱是由于晶體內(nèi)部，自由電子與金屬陽(yáng)離子的碰撞，能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以說明，B正確；金屬發(fā)生形變時(shí)，自由電子仍舊可以在金屬陽(yáng)離子之間流淌，使金屬不易斷裂，能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以說明，C正確；金屬易銹蝕與金屬晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)，屬于化學(xué)性質(zhì)，金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，簡(jiǎn)潔被空氣中的氧氣所氧化，故金屬易腐蝕不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以說明，D錯(cuò)誤。答案：D2．答案：D3．解析：視察題圖，該晶體為“ABCABCABC…”的面心立方最密積累，每一層上為密置層，金屬M(fèi)g屬于六方最密積累方式，所以D錯(cuò)誤。答案：D4．解析：金屬晶體中微粒之間的作用力是金屬鍵，金屬鍵不具有方向性和飽和性，所以金屬原子以最緊密的方式積累，故原子的配位數(shù)高。答案：D5．解析：應(yīng)記住金屬晶體中原子積累模型以及各種積累的典型代表金屬、空間利用率以及相應(yīng)的配位數(shù)。A項(xiàng)中配位數(shù)應(yīng)為6，B項(xiàng)中體心立方積累的空間利用率為68%，配位數(shù)為8；C項(xiàng)中Zn為六方最密積累，空間利用率為74%，配位數(shù)為12。答案：D6．解析：A中為分子晶體；B中固體能導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右，可能為金屬晶體；C中共價(jià)鍵結(jié)合成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是原子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；D中固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔融能導(dǎo)電是離子晶體的特征。答案：B7．解析：同主族的金屬單質(zhì)，原子序數(shù)越大，熔點(diǎn)越低，這是因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)電子數(shù)相同，隨著原子半徑的增大，金屬鍵漸漸減弱，A項(xiàng)錯(cuò)；Na、Mg、Al是同周期的金屬單質(zhì)，密度漸漸增大，故C項(xiàng)錯(cuò)；不同積累方式的金屬晶體空間利用率分別是：簡(jiǎn)潔立方積累52%，體心立方積累68%，六方最密積累和面心立方最密積累均為74%，因此D項(xiàng)錯(cuò)；常用的金屬導(dǎo)體中，導(dǎo)電性最好的是銀，其次是銅，再次是鋁、鐵，故B正確。答案：B8．解析：(1)晶胞中所含原子的計(jì)算方法：晶胞頂角上的原子占eq\f(1,8)，棱上的原子占eq\f(1,4)，面上的原子占eq\f(1,2)，體心上的原子為1，依據(jù)以上規(guī)律就可計(jì)算晶胞所含的原子數(shù)。在Cu的晶胞中，頂角原子為8個(gè)晶胞共用，面上的銅原子為兩個(gè)晶胞共用，因此，金屬銅的一個(gè)晶胞的原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)金屬晶體中金屬原子的配位數(shù)即為距離該原子最近的金屬原子的數(shù)目。在Cu的晶胞中，與每個(gè)頂角的Cu原子距離相等的銅原子共有12個(gè)，因此其配位數(shù)為12。答案：D9．解析：在石墨的片層結(jié)構(gòu)中，我們以一個(gè)六元環(huán)為探討對(duì)象，由于一個(gè)碳原子為三個(gè)六元環(huán)共用，即屬于每個(gè)六元環(huán)的碳原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2個(gè)；另外一個(gè)碳碳鍵為二個(gè)六元環(huán)共用，即屬于每個(gè)六元環(huán)的碳碳鍵鍵數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3個(gè)。答案：D10．解析：石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化方式為sp2，故A錯(cuò)誤；石墨烯中每個(gè)六元碳環(huán)平均占有2個(gè)碳原子，故B錯(cuò)誤；從石墨中剝離石墨烯須要破壞分子間作用力，故C錯(cuò)誤；石墨烯中每個(gè)碳原子有1個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參加雜化的2p軌道，并含有1個(gè)未成對(duì)電子，形成遍及整個(gè)平面的大π鍵，這些電子可以在整個(gè)網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，該大π鍵具有金屬鍵的性質(zhì)，所以石墨烯具有導(dǎo)電性，故D正確。答案：D11．解析：可選取題圖中6個(gè)鉀原子圍成的正六邊形為結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)鉀原子被3個(gè)正六邊形共用，則該結(jié)構(gòu)單元中實(shí)際含有的鉀原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＋1＝3，該六邊形內(nèi)實(shí)際含有的碳原子數(shù)為24，故鉀原子數(shù)與碳原子數(shù)之比為1:8。答案：A12．解析：(1)甲中的積累方式是將非密置層的金屬原子上下對(duì)齊，形成的晶胞是1個(gè)立方體，在立方體的每個(gè)頂角有1個(gè)金屬原子，稱為簡(jiǎn)潔立方積累。乙和丙中都是密置層原子的積累方式，乙中上面A層和下面A層的3個(gè)原子組成的三角形方向相同。稱為六方最密積累。丙中A層和C層的3個(gè)原子組成的三角形方向相反，稱為面心立方最密積累。丁中的積累方式是將非密置層的上層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹穴中，每層均照此積累，形成的晶胞是1個(gè)立方體，在立方體的每個(gè)頂角有1個(gè)原子，立方體的中心含有1個(gè)金屬原子，稱為體心立方積累。(2)簡(jiǎn)潔立方積累的空間利用率最低，為52%，實(shí)行這種積累方式的只有Po(釙)。(3)乙和丙中兩種積累方式，金屬原子的配位數(shù)均為12，且其空間利用率均為74%。(4)丁中是體心立方積累，實(shí)行這種積累方式的金屬有K、Na、Fe等。用“均攤法”可求得每個(gè)晶胞中含有金屬原子的個(gè)數(shù)為1＋8×eq\f(1,8)＝2。答案：(1)簡(jiǎn)潔立方積累六方最密積累面心立方最密積累體心立方積累(2)52%Po(釙)(3)相同74%ABCABCABC……(4)K、Na、Fe(合理即可)213．解析：(1)②在1183K以下的純鐵晶體中，與體心鐵原子等距離且最近的鐵原子是8個(gè)頂點(diǎn)的鐵原子；在1183K以上的純鐵晶體中，與面心鐵原子等距離且最近的鐵原子有12個(gè)，即配位數(shù)之比為2:3。③設(shè)鐵原子半徑為a，在1183K以下的純鐵晶體中，基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)為eq\f(4\r(3)a,3)；在1183K以上的純鐵晶體中，基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)為2eq\r(2)a。④依據(jù)1183K以下的純鐵晶體和1183K以上的純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元的邊長(zhǎng)比為eq\f(\r(6),3)，可知兩者基本結(jié)構(gòu)單元的體積比為eq\f(2\r(6),9)，又因?yàn)閮烧咭粋€(gè)基本結(jié)構(gòu)單元分別包含2個(gè)和4個(gè)鐵原子，可知兩者的密度之比為eq\f(1,2)÷eq\f(2\r(6),9)＝eq\f(3\r(6),8)。(2)如圖是取金晶胞中某一面的平面部分，AC為2倍金原子的直徑，AB為立方體的棱長(zhǎng)，由圖可得，立方體的棱長(zhǎng)為eq\r(2)dcm，所以晶胞的體積為(eq\r(2)d)3＝2eq\r(2)d3cm3。密度＝eq\f(質(zhì)量,體積)，質(zhì)量用晶胞中4個(gè)金原子的質(zhì)量，體積用晶胞的體積，即密度為ρ＝eq\f(\f(4M,NA),2\r(2)d3)g·cm－3＝eq\f(\r(2)M,d3NA)g·cm－3。答案：(1)①[Ar]3d64s2金屬②2:3③eq\f(\r(6),3)④eq\f(3\r(6),8)(2)42eq\r(2)d3eq\f(\r(2)M,d3NA)14．解析：(3)該晶胞中，銅原子個(gè)數(shù)為3＋2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＝6，H原子個(gè)數(shù)為1＋3＋6×eq\f(1,3)＝6，所以該化合物的化學(xué)式為CuH。(4)銅晶體為面心立方最密積累，則每個(gè)晶胞中含有銅原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cu原子半徑r＝127.8pm＝127.8×10－10cm，假設(shè)晶體銅的密度為ρ，晶胞的邊長(zhǎng)為d，則d＝eq\f(4r,\r(2))＝2eq\r(2)r，晶胞的體積是d3，則ρ·d3＝eq\f(4×64,NA)g，解得ρ＝eq\f(4×64,NA2\r(2)×127.8×10－103)g·cm－3≈9.0g·cm－3。答案：(1)銅為金屬晶體，自由電子在外加電場(chǎng)作用下可以發(fā)生定向移動(dòng)而導(dǎo)電(2)面心立方最密12(3)CuH(4)eq\f(4×64,NA2\r(2)×127.8×10－