3-3-金屬晶體與離子晶體(素養(yǎng)提優(yōu)B練)(解析版)

B練——素養(yǎng)提優(yōu)第三章B練——素養(yǎng)提優(yōu)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體（建議時(shí)間：30分鐘）1．下列敘述正確的是A．金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷，這是由于金屬原子之間有較強(qiáng)的作用B．通常情況下，金屬里的自由電子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流C．金屬是借助自由電子的運(yùn)動(dòng)，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D．金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而減弱【答案】D【解析】A．金屬受外力作用時(shí)常常發(fā)生變形而不易折斷，這是因?yàn)榻饘倬w中各層會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．金屬里的自由電子要在外電場(chǎng)作用下才能發(fā)生定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，B錯(cuò)誤；C．金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子碰撞金屬原子將能量進(jìn)行傳遞，C錯(cuò)誤；D．受熱的自由電子的能量增大，無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，影響自由電子的定向移動(dòng)，導(dǎo)電能力減弱，D正確；故選D。2．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．以共價(jià)鍵結(jié)合成三維骨架結(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【答案】B【解析】由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低，為分子晶體的特點(diǎn)，A錯(cuò)誤；固態(tài)或熔融后能導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1000℃左右，可能為金屬晶體，B正確；以共價(jià)鍵結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，是共價(jià)晶體的特點(diǎn)，C錯(cuò)誤；固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，不符合金屬晶體的特征，D錯(cuò)誤。3．在金屬晶體中，金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高。由此判斷下列各組金屬熔、沸點(diǎn)高低順序，其中正確的是A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al【答案】C【解析】電荷數(shù)：Al3+>Mg2+＝Ca2+>Li+＝Na+；而金屬陽(yáng)離子半徑：r(Ba2+)>r(Ca2+)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+)，原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高。A．通過(guò)分析可知，選項(xiàng)中熔、沸點(diǎn)：Al>Mg，A錯(cuò)誤；B．通過(guò)分析可知，選項(xiàng)中熔、沸點(diǎn)：Li>Na，B錯(cuò)誤；C．通過(guò)分析可知，C正確；D．通過(guò)分析可知，選項(xiàng)中熔、沸點(diǎn)：Al>Mg>Ba，D錯(cuò)誤；答案選C。4．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點(diǎn)的高低和硬度的大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是A．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁 B．堿金屬的熔點(diǎn)從到是逐漸增大的C．金屬鋁的硬度大于金屬鈉 D．金屬鈣的硬度小于金屬鋇【答案】C【解析】A．鎂離子的半徑比鋁離子大且所帶電荷數(shù)少，所以金屬鎂的金屬鍵比金屬鋁弱，熔點(diǎn)和硬度都小，A錯(cuò)誤；B．從到，離子的半徑是逐漸増大的，所帶電荷數(shù)相同，金屬鍵逐漸減弱，熔點(diǎn)和硬度都逐漸減小，B錯(cuò)誤；C．因離子的半徑小而所帶電荷數(shù)多，故金屬鋁的金屬鍵比金屬鈉強(qiáng)，所以金屬鋁的熔點(diǎn)和硬度比金屬鈉都大，C正確；D．鈣離子的半徑比鋇離子小而所帶電荷數(shù)相同，則金屬鈣的金屬鍵比金屬鋇強(qiáng)，所以金屬鈣的熔點(diǎn)和硬度比金屬鋇都大，D錯(cuò)誤；故選C。5．下圖為某金屬的面心立方晶胞，則該金屬的一個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的微粒數(shù)為()A．3B．4C．7D．9【答案】B【解析】根據(jù)均攤法計(jì)算：面心立方晶胞中有8個(gè)原子位于頂點(diǎn)，6個(gè)原子位于面心，所以晶胞中的原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。6．金屬原子在二維空間里的放置有下圖所示的兩種方式，下列說(shuō)法中正確的是A．圖(a)為非密置層，配位數(shù)為6B．圖(b)為密置層，配位數(shù)為4C．圖(a)在三維空間里堆積可得鎂型和銅型D．圖(b)在三維空間里堆積僅得簡(jiǎn)單立方【答案】D【解析】A.把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共有，從而把所有金屬原子維系在一起，金屬晶體是一種“巨型分子”，故A正確；B.把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整快晶體的“電子氣”，被所有原子所共有，故B正確；C.金屬晶體的堆積方式中空間利用率分別是：簡(jiǎn)單立方52%，體心立方68%，面心立方為74%．因此簡(jiǎn)單立方的空間利用率最低，面心立方空間利用率最高，故C正確；D.金屬晶體的堆積方式中空間利用率分別是：簡(jiǎn)單立方52%，體心立方68%，面心立方為74%，因此簡(jiǎn)單立方的空間利用率最低，面心立方空間利用率最高，故D錯(cuò)誤；故選D。7．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．圖1和圖4為非密置層堆積，圖2和圖3為密置層堆積B．圖1~圖4分別是簡(jiǎn)單立方堆積、六方最密堆積、面心立方最密堆積、體心立方堆積C．圖1~圖4每個(gè)晶胞所含有原子數(shù)分別為1、2、2、4D．圖1~圖4堆積方式的空間利用率大小關(guān)系是圖1<圖2<圖3=圖4【答案】D【解析】A．圖1、圖2為非密置層堆積，圖3、圖4為密置層堆積，故A錯(cuò)；B．圖1~圖4分別是簡(jiǎn)單立方堆積、體心立方堆積、面心立方堆積和六方最密堆積，故B錯(cuò)；C．圖1~圖4每個(gè)晶胞所含有的原子數(shù)分別為8=1、8+1=2、8+6=4、8+1=2，故C錯(cuò)；D．圖1~圖4堆積方式的空間利用率分別為：52%、68%、74%、74%，故D正確；答案選D。8．金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方堆積，下圖分別代表著三種晶體的晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為A．1∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．9∶14∶9【答案】A【解析】根據(jù)均攤法可推知，第一個(gè)為六方最密堆積的晶胞，此晶胞中有兩個(gè)金屬原子；第二個(gè)為面心立方最密堆積的晶胞，此晶胞中有4個(gè)金屬原子；第三個(gè)為體心立方堆積的晶胞，此晶胞中有2個(gè)金屬原子；所以原子個(gè)數(shù)比為2∶4∶2，化簡(jiǎn)為1∶2∶1，所以選A。9．金晶體的晶胞如圖所示。設(shè)金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，在立方體的各個(gè)面的對(duì)角線(xiàn)上，3個(gè)金原子彼此兩兩相切，M表示金的摩爾質(zhì)量。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．金晶體每個(gè)晶胞中含有4個(gè)金原子B．金屬鍵無(wú)方向性，金屬于最密堆積，配位數(shù)是12C．一個(gè)晶胞的體積是16d3D．金晶體的密度是【答案】C【解析】A．金原子處于頂點(diǎn)與面心上，算晶胞中含有的金原子數(shù)目為8×+6×=4，A說(shuō)法正確；B．金晶體中，金屬鍵無(wú)方向性，金原子采取面心立方最密堆積，配位數(shù)是12，B說(shuō)法正確；C．在立方體的各個(gè)面的對(duì)角線(xiàn)上3個(gè)金原子彼此兩兩相切，金原子的直徑為d，故面對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度為2d，棱長(zhǎng)為×2d=d，故晶胞的體積為(d)3=2d3，C說(shuō)法錯(cuò)誤；D．晶胞中含有4個(gè)原子，故晶胞質(zhì)量為，晶胞的體積為2d3，故晶胞密度=，D說(shuō)法正確；答案為C。10．鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)氫密度較高的儲(chǔ)氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．鐵鎂合金的化學(xué)式可表示為B．晶胞中有14個(gè)鐵原子C．晶體中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型為金屬鍵D．該晶胞的質(zhì)量是(表示阿伏加德羅常數(shù)的值)【答案】B【解析】A．晶胞中含有鐵原子的數(shù)目為，含有鎂原子的數(shù)目為8，故化學(xué)式可表示為，A項(xiàng)正確，B．據(jù)A選項(xiàng)分析，晶胞中有4個(gè)鐵原子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．金屬合金仍為金屬，晶體中有金屬鍵，C項(xiàng)正確；D．一個(gè)晶胞中含有4個(gè)“”，其質(zhì)量為，D項(xiàng)正確。故選：B。11．金晶體是面心立方最密堆積，已知立方體的每個(gè)面上5個(gè)金原子緊密堆砌，金原子半徑為rcm，則金晶體的空間利用率為A． B． C． D．【答案】B【解析】面心立方最密堆積原子在晶胞中的位置關(guān)系如圖。金晶體為面心立方最密堆積，則晶胞面對(duì)角線(xiàn)為金原子半徑的4倍，金原子半徑為rcm，則晶胞的邊長(zhǎng)為4r=rcm，每個(gè)金晶胞中含有4個(gè)原子，則金原子總體積為，金晶胞體積為，故空間利用率為。故選B。12．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)(如圖)。以下有關(guān)石墨晶體的說(shuō)法正確的一組是()①石墨中存在兩種作用力；②石墨是混合晶體；③石墨中的C為sp2雜化；④石墨熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比金剛石低；⑤石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為1∶2；⑥石墨和金剛石的硬度相同；⑦石墨層內(nèi)導(dǎo)電性和層間導(dǎo)電性不同；⑧每個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是2A．全對(duì) B．除⑤外C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦⑧外【答案】C【解析】①不正確，石墨中存在三種作用力，一種是范德華力，一種是共價(jià)鍵，還有一種是金屬鍵；②正確；③正確，石墨中的C為sp2雜化；④不正確，石墨熔點(diǎn)比金剛石高；⑤不正確，石墨中碳原子數(shù)和C—C鍵數(shù)之比為2∶3；⑥不正確，石墨質(zhì)軟，金剛石的硬度大；⑦正確；⑧正確，每個(gè)六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是6×1/3＝2。13．Al的晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示。已知Al的原子半徑為d，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，Al的相對(duì)原子質(zhì)量為M。(1)晶胞中Al原子的配位數(shù)為_(kāi)____，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為_(kāi)____，該晶胞的空間利用率是_____。(2)該晶體的密度為_(kāi)____(用字母表示)?！敬鸢浮?2474%【分析】根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得出金屬Al為面心立方，根據(jù)面心立方得出配位數(shù)，空間利用率，再根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)先計(jì)算晶胞參數(shù)，再計(jì)算密度?！窘馕觥?1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)得出晶體Al是面心立方，晶胞中原子的配位數(shù)為12，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為，該晶胞的空間利用率是74%；故答案為：12；4；74%。(2)晶體Al是面心立方，則晶胞參數(shù)，該晶體的密度為；故答案為：?！军c(diǎn)睛】晶胞密度的計(jì)算是?？贾R(shí)，根據(jù)密度公式分別找出質(zhì)量和體積，先找出一個(gè)的質(zhì)量，再乘以晶胞中有幾個(gè)，再根據(jù)晶胞參數(shù)計(jì)算晶胞體積。14．碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問(wèn)題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為_(kāi)_______。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_(kāi)_______、________。(3)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。(4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的________共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在________共價(jià)鍵，還有________鍵?！敬鸢浮?1)同素異形體(2)sp3sp2(3)分子混合(4)σσπ(或大π或p-pπ)【解析】(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管都是由同種元素形成的不同單質(zhì)，故它們互為同素異形體。(2)在金剛石中，每個(gè)碳原子都形成四個(gè)共價(jià)單鍵，故碳原子的雜化方式為sp3；石墨烯中碳原子采用sp2雜化。(3)一個(gè)“C60”就是一個(gè)分子，故C60屬于分子晶體；石墨層與層之間是范德華力，而同一層中碳原子之間是共價(jià)鍵，故形成的晶體為混合晶體。(4)在金剛石晶體中，碳原子之間只形成共價(jià)單鍵，全部為σ鍵；在石墨層內(nèi)的碳原子之間既有σ鍵又有π鍵。15．（1）如圖為一個(gè)金屬銅的晶胞，請(qǐng)完成以下各題。①該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是_________個(gè)。②該晶胞稱(chēng)為_(kāi)_______（填序號(hào)）。A六方晶胞B體心立方晶胞C面心立方晶胞D簡(jiǎn)單立方晶胞③此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為，的摩爾質(zhì)量為，金屬銅的密度為，則阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)_______（用a、表示）。（2）潔凈鐵（可用于合成氨反應(yīng)的催化劑）的表面上存在氮原子，如圖為氮原子在鐵的品面上的單層附著局部示意圖（圖中小黑色球代表氮原子，大灰色球代表鐵原子）。則在圖示狀況下，鐵顆粒表面上的原子數(shù)的比值為_(kāi)___________。（3）硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。如圖示意的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)，則該化合物的化學(xué)式可表示為_(kāi)______。（4）若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的微粒間的相互作用依次是_______。A氫鍵：分子間作用力：非極性鍵B氫鍵；分子間作用力：極性鍵C氫鍵；極性鍵；分子間作用力D分子間作用力；氫鍵：非極性鍵【答案】4CB【分析】(2)①根據(jù)圖片知，該晶胞中含有6個(gè)半個(gè)球、8個(gè)球，據(jù)此計(jì)算銅原子個(gè)數(shù)；②該晶胞屬于面心立方晶胞；③晶胞體積為a3cm3，晶胞體積=，據(jù)此計(jì)算阿伏伽德羅常數(shù)。【解析】(1)①根據(jù)圖片知，該晶胞中含有6個(gè)半個(gè)球、8個(gè)球，則該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=8×+6×=4，答案為：4；②該晶胞屬于面心立方晶胞，故選C；③晶胞體積為a3cm3，晶胞體積=，則阿伏加德羅常數(shù)==/mol=/mol，故答案為：/mol。(2)根據(jù)氮原子在鐵的晶面上的單層附著局部示意圖可以看出，每個(gè)鐵原子周?chē)?個(gè)氮原子，而每個(gè)氮原子周?chē)?個(gè)鐵原子，所以對(duì)于某個(gè)氮原子來(lái)講，屬于這個(gè)氮原子周?chē)蔫F原子數(shù)為4×=2，故氮原子與鐵原子的最大個(gè)數(shù)比為1:2；(3)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)單元可知，在六棱柱頂點(diǎn)上的鎂原子被6個(gè)六棱柱共用，在上下底面上的鎂原子被兩個(gè)六棱柱共用，根據(jù)均攤法可知晶胞中Mg原子的個(gè)數(shù)為2×，B原子的個(gè)數(shù)為6，所以Mg原子和B原子的個(gè)數(shù)比為3:6=1:2，所以化學(xué)式為MgB2；(4)固態(tài)水中和液態(tài)水中含有氫鍵，當(dāng)雪花→水→水蒸氣主要是氫鍵被破壞，還有分子間作用力，但屬于物理變化，共價(jià)鍵沒(méi)有破壞，水蒸氣→氧氣和氫氣，為化學(xué)變化，破壞的是極性共價(jià)鍵，故選：B。16.早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成,回答下列問(wèn)題:(1)①銅元素位于周期表中________區(qū)。Cu2+的價(jià)電子排布圖為_(kāi)_____________________。

②錳、鐵、鈷三種元素的逐級(jí)電離能如下表:電離能/kJ·mol-1I1I2I3I4Mn717.31509.032484940Fe762.51561.929575290Co760.4164832324950鐵元素的第三電離能明顯低于錳元素和鈷元素,其原因是

__。③實(shí)驗(yàn)室可用赤血鹽K3[Fe(CN)6]檢驗(yàn)Fe2+,在赤血鹽中鐵元素的化合價(jià)為_(kāi)_______,中心離子的配位數(shù)為_(kāi)_______。(2)利用反應(yīng):X+C2H2+NH3→Cu2C2+NH4Cl(未配平)可檢驗(yàn)乙炔。①化合物X晶胞結(jié)構(gòu)如圖,據(jù)此可知X的化學(xué)式為_(kāi)_______。

②乙炔分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為_(kāi)______,碳原子的雜化方式為_(kāi)______;N空間構(gòu)型為

(用文字描述)。(3)Al單質(zhì)中原子采取面心立方最密堆積,其晶胞邊長(zhǎng)為0.405nm,列式表示Al單質(zhì)的密度