2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)金屬晶體課后限時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE6-第3節(jié)金屬晶體(建議用時(shí)：35分鐘)學(xué)問點(diǎn)基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)力提升1.金屬晶體的構(gòu)成微粒及其作用力1,6,711,12,13，14,15,162.金屬晶體的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)4,8,93.石墨的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及金屬積累方式2,3,5,10[基礎(chǔ)訓(xùn)練]1．金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在()A．脫落價(jià)電子后的金屬離子間的相互作用B．金屬原子間的相互作用C．脫落了價(jià)電子的金屬離子與脫落的價(jià)電子間的相互作用D．金屬原子與價(jià)電子間的相互作用C解析金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在脫落了價(jià)電子的金屬離子與脫落的價(jià)電子間的相互作用，C項(xiàng)正確。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．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)電答案B3．據(jù)中國之聲《央廣新聞》報(bào)道，河南發(fā)覺特大金礦，金的貯存量近105噸，可開采80年。金屬Au的晶胞結(jié)構(gòu)是()D解析金屬Au實(shí)行的積累方式為面心立方最密積累。4．依據(jù)“電子氣”的金屬鍵模型，下列對于金屬導(dǎo)電性隨溫度改變的說明，正確的是()A．溫度上升，自由電子的動(dòng)能變大，以致金屬導(dǎo)電性增加B．溫度上升，金屬陽離子的動(dòng)能變大，阻礙自由電子的運(yùn)動(dòng)，以致金屬導(dǎo)電性減弱C．溫度上升，自由電子相互碰撞的次數(shù)增加，以致金屬導(dǎo)電性減弱D．溫度上升，金屬陽離子的動(dòng)能變大，自由電子與金屬陽離子的吸引力變小，以致金屬的導(dǎo)電性增加B解析溫度上升，自由電子和金屬陽離子的動(dòng)能均變大，但是由于金屬陽離子對自由電子的阻礙作用增大，所以導(dǎo)電性減弱。5．關(guān)于如圖不正確的說法是()A．此種最密積累為面心立方最密積累B．該種積累方式稱為銅型C．該種積累方式可用符號“…ABCABC…”表示D．該種積累方式稱為鎂型D解析從圖示可看出，該積累方式的第一層和第四層重合，屬于銅型積累，可用符號“…ABCABC…”表示，屬于面心立方最密積累，而鎂屬于六方最密積累，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．在金屬晶體中，假如金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力越大，金屬的熔、沸點(diǎn)越高。由此推斷下列各組金屬熔沸點(diǎn)凹凸依次正確的是()A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>LiC．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>AlC解析電荷數(shù)：Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金屬陽離子半徑：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，則C項(xiàng)正確；B項(xiàng)中Li>Al>Na，D項(xiàng)中Al>Mg>Ba。7．下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述，不正確的是()A．金屬鍵是金屬離子與“電子氣”之間的較強(qiáng)作用，金屬鍵無方向性和飽和性B．共價(jià)鍵是原子之間通過共用電子對形成的相互作用，共價(jià)鍵有方向性和飽和性C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D．氫鍵不是化學(xué)鍵而是分子間的一種作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間D解析氫鍵既可以存在于分子間(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，也可以存在于分子內(nèi)，故選D項(xiàng)。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)分別是()A．14、6 B．14、8C．4、8 D．4、12D解析在Cu的晶胞中，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。在Cu的晶胞中，與每個(gè)頂點(diǎn)的銅原子距離相等的銅原子共有12個(gè)，因此其配位數(shù)為12。9．已知鉬(Mo)的晶胞如圖所示，鉬原子半徑為apm，相對原子質(zhì)量為M，以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。(1)鉬晶體的積累方式為_____________________________。(2)鉬原子的配位數(shù)為_______________________________。(3)構(gòu)成鉬晶體的粒子是____________________________。(4)金屬鉬的密度為______________g·cm－3。(5)鉬晶胞中原子空間利用率(φ)為________。(提示：原子空間利用率φ＝eq\f(原子的總體積,晶胞體積))答案(1)面心立方最密積累(2)12(3)金屬離子、自由電子(4)eq\f(\r(2)M,8NAa3)×1030(5)eq\f(\r(2),6)π10．(1)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式積累而成，如圖甲所示，圖中用虛線標(biāo)出了石墨的一個(gè)六方晶胞。該晶胞中含有的碳原子數(shù)為________。(2)石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，如圖乙所示。1mol石墨烯中含有的六元環(huán)個(gè)數(shù)為________，下列有關(guān)石墨烯的說法正確的是________(填字母)。a．晶體中碳原子間全部是碳碳單鍵b．石墨烯中全部碳原子可以處于同一個(gè)平面c．從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力(3)金剛石晶胞如圖丙所示，則金剛石晶胞中原子的配位數(shù)為________，原子空間利用率為________。解析(1)由題圖甲可知，石墨晶胞中處于頂點(diǎn)的8個(gè)碳原子分為兩種，其中4個(gè)被6個(gè)晶胞共有，4個(gè)被12個(gè)晶胞共有；處于棱上的4個(gè)碳原子也分為兩種，其中2個(gè)被3個(gè)晶胞共有，2個(gè)被6個(gè)晶胞共有；處于面上的2個(gè)碳原子分別被2個(gè)晶胞共有；晶胞內(nèi)還有1個(gè)碳原子，所以每個(gè)六方晶胞中含有的碳原子數(shù)為4×eq\f(1,6)＋4×eq\f(1,12)＋2×eq\f(1,3)＋2×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋1＝4。(2)由題圖乙可知，石墨烯中六個(gè)碳原子組成一個(gè)環(huán)，每個(gè)碳原子屬于三個(gè)環(huán)，相當(dāng)于兩個(gè)碳原子組成一個(gè)環(huán)，1mol碳原子組成的環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5NA。依據(jù)碳原子成鍵特點(diǎn)，每個(gè)碳原子形成兩個(gè)碳碳單鍵和一個(gè)碳碳雙鍵；石墨烯中全部碳原子可以處于同一個(gè)平面；從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力。(3)由金剛石晶胞結(jié)構(gòu)可知原子的配位數(shù)為4，把整個(gè)晶胞拆分成8個(gè)小立方體，每2個(gè)相鄰的小立方體的原子才夠湊成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體心立方晶胞的原子，故金剛石晶胞中原子空間利用率等于體心立方晶胞的原子空間利用率的一半，即34%。答案(1)4(2)0.5NAbc(3)434%[實(shí)力提升]11．金屬晶體中金屬原子有三種常見的積累方式，為六方積累、面心立方積累和體心立方積累，如圖(a)、(b)、(c)分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為()A．3∶2∶1 B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9A解析晶胞(a)中所含原子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，晶胞(b)中所含原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞(c)中所含原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2。12．鋁硅合金(含硅13.5%)在凝固時(shí)收縮率很小，因而這種合金適合于鑄造?，F(xiàn)有下列三種晶體：①鋁②硅③鋁硅合金，它們的熔點(diǎn)從低到高的依次是()A．①②③ B．②①③C．③②① D．③①②D解析一般合金的熔點(diǎn)低于各組分的金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)；鋁與硅相比，硅屬于原子晶體，具有很高的熔點(diǎn)。13．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每一個(gè)碳原子都跟其他3個(gè)碳原子相結(jié)合。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為()A．2∶3 B．2∶1C．1∶3 D．3∶2A解析每個(gè)碳原子被3個(gè)六邊形共用，每個(gè)共價(jià)鍵被2個(gè)六邊形共用，則石墨晶體中碳原子個(gè)數(shù)與共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比為(6×eq\f(1,3))∶(6×eq\f(1,2))＝2∶3。14．金剛石晶胞如圖所示。已知：體對角線上五個(gè)碳原子相切，鍵長為dnm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。則晶體密度ρ(g·cm－3)為()A．eq\f(9\r(3)×1021,16NAd3) B．eq\f(9\r(3)×1021,2NAd3)C．eq\f(9\r(3),2NAd3) D．eq\f(3\r(2)×1021,8NAd3)B解析鍵長指兩個(gè)原子核之間的最短距離。設(shè)晶胞參數(shù)為a，則有4d＝eq\r(3)a，a＝eq\f(4d,\r(3))。1個(gè)晶胞含8個(gè)碳原子，則金剛石的密度ρ＝eq\f(8×12,NAa3)＝eq\f(9\r(3)×1021,2NAd3)g·cm－3。15．金晶體是面心立方體，立方體的每個(gè)面上5個(gè)金原子緊密堆砌(如圖，其余各面省略)，Au的相對原子質(zhì)量為197，金原子半徑為Acm。求：(1)金晶體中最小的一個(gè)立方體含有________個(gè)金原子。(2)金的密度為________g·cm－3。(用帶A的計(jì)算式表示)(3)金原子空間占有率為______________。(用帶A的計(jì)算式表示)解析(1)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，金晶體中最小的一個(gè)立方體含有金原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)金原子半徑為Acm，則晶胞中面對角線是4Acm，所以晶胞的邊長是2eq\r(2)Acm，ρ＝eq\f(4×\f(197,NA),2\r(2)A3)＝eq\f(197\r(2),8NAA3)g/cm3。(3)晶胞的體積是(2eq\r(2)A)3，而金原子占有的體積是4×eq\f(4,3)πA3，所以金原子空間占有率為＝eq\f(4×\f(4,3)πA3,2\r(2)A3)≈74%。答案(1)4(2)eq\f(197\r(2),8NAA3)(3)0.74(或74%)16．金屬鎢晶體中晶胞的結(jié)構(gòu)模型如圖所示。它是一種體心立方結(jié)構(gòu)。實(shí)際測得金屬鎢的密度為ρ，鎢的相對原子質(zhì)量為M，假定鎢原子為等直徑的剛性球，請回答下列問題：(1)每一個(gè)晶胞分?jǐn)偟絖_______個(gè)鎢原子。(2)晶胞的邊長a為________。(3)鎢的原子半徑r為__________。(只有體對角線上的各個(gè)球才是彼此接觸的)(4)金屬鎢原子形成的體心立方結(jié)構(gòu)的空間利用率約為______________。解析(1)晶胞中每個(gè)頂點(diǎn)的鎢原子為8個(gè)晶胞所共有，體心的鎢原子完全為該晶胞全部，故每一個(gè)晶胞分?jǐn)偟?個(gè)鎢原子。(2)每個(gè)晶胞中含有2個(gè)鎢原子，則每個(gè)晶胞的質(zhì)量m＝eq\f(2M,NA)，又因每個(gè)晶胞的體積V＝a3，所以晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2M,NA·a3)，a＝eq\r(3,\f(2M,NAρ))。(3)鎢晶胞的體對角線上積累著3個(gè)鎢原子，則體對角線的長度為鎢原子半徑的4倍，即4r＝eq\r(3)a，r＝eq\f(\r(3)a,4)＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(2M,NAρ))。(4)每個(gè)晶胞含有2個(gè)鎢原子，