人教版高中数学选修三课时作业15 金属晶体.docx
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人教版高中数学选修三课时作业15金属晶体
高中化学学习材料
（灿若寒星**整理制作）
课时作业15 金属晶体
一、选择题（共48分）
1．下列有关金属键的叙述中，错误的是（ ）
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
C．金属键中的电子属于整块金属
D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
解析：
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，故金属键无饱和性和方向性；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。
答案：
B
2．金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是（ ）
A．金属原子的价电子数较少
B．金属晶体中存在自由移动的电子
C．金属晶体的原子半径较大
D．金属键不具有方向性和饱和性
解析：
金属晶体中微粒之间的作用力是金属键，金属键不具有方向性和饱和性，所以金属原子能以最紧密的方式堆积，故原子的配位数高，这样能充分利用空间。
答案：
D
3．下列能说明石墨具有分子晶体的性质的是（ ）
A．晶体能导电 B．熔点高
C．硬度小D．燃烧产物是CO2
解析：
分子晶体具有硬度小、熔点低的特点，因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。
A项晶体能导电是金属晶体的性质；B项熔点高是原子晶体的性质；D项燃烧产物是CO2只能说明石墨能燃烧，是碳单质的化学性质。
答案：
C
4．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作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性
解析：
温度高，金属离子的热运动加快，对自由电子的移动造成阻碍，导电性减弱，A项错；常温下，Hg为液态，不属于晶体形态，B项错；金属键无方向性和饱和性，在外力作用下，一般不会断裂，即金属具有延展性，D项错；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一般采用最密堆积，尽量充分利用空间。
答案：
C
5．钠钾合金在通常状况下呈液态，可作为原子反应堆的导热剂。
以下是对钠钾合金具有导热性的主要原因的分析，其中正确的是（ ）
A．钠钾合金的熔点很低
B．钠、钾原子的电离能都很小
C．钠钾合金中有自由电子
D．钠钾合金中有金属离子
解析：
本题考查合金的性质与用途。
钠钾合金以金属键相结合，钠钾合金的导热原理跟金属晶体相同。
答案：
C
6．下列有关金属晶体的说法中不正确的是（ ）
A．金属晶体是一种“巨型分子”
B．“电子气”为所有原子所共有
C．简单立方堆积的空间利用率最低
D．体心立方堆积的空间利用率最高
解析：
根据金属晶体的“电子气理论”，A、B选项都是正确的。
金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是：
简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%。
因此简单立方堆积的空间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高，因此应选择D项。
答案：
D
7．下列叙述不正确的是（ ）
A．金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高
B．晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
C．因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原理
D．金属铜和镁均以ABAB……方式堆积
解析：
晶体一般尽量采取紧密堆积方式，但原子晶体中共价键具有饱和性和方向性，所以不遵循这一原理；Mg以ABAB……方式堆积，但Cu以ABCABC……方式堆积。
答案：
D
8．下列关于金属晶体的叙述正确的是（ ）
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体
C．Al、Na、Mg的熔点逐渐升高
D．温度越高，金属的导电性越好
解析：
A项，用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释。
B项，金属晶体在固态和熔融时能导电，其熔点差异很大，故题设条件下的晶体可能是金属晶体。
C项，一般来说，金属中单位体积内自由电子的数目越多，金属元素的原子半径越小，金属键越强，故金属键的强弱顺序为Al>Mg>Na，其熔点的高低顺序为Al>Mg>Na。
D项，金属的导电性随温度的升高而降低，温度越高，其导电性越差。
答案：
B
9．金属钠晶体为体心立方晶胞（
），晶胞的边长为a。
假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。
则钠原子的半径r为（ ）
A.
B.
C.
D．2a
解析：
如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面，可得如图所示的结构，其中AB为晶胞的边长，BC为晶胞的面对角线，AC为晶胞的体对角线。
根据立方体的特点可知：
BC＝
a，结合AB2＋BC2＝AC2得：
r＝
。
答案：
B
10．铝硅合金（含硅13.5%）在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。
现有下列三种晶体：
①铝 ②硅 ③铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是（ ）
A．①②③B．②①③
C．③②①D．③①②
解析：
一般合金的熔点低于合金中各组分的熔点，而铝与硅比较，硅属于原子晶体，具有较高的熔点，故答案为D项。
答案：
D
11．几种晶体的晶胞如图所示：
所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是（ ）
A．碘、锌、钠、金刚石B．金刚石、锌、碘、钠
C．钠、锌、碘、金刚石D．锌、钠、碘、金刚石
解析：
第一种晶胞为体心立方堆积，钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式；第二种晶胞为六方最密堆积，镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式；组成第三种晶胞的粒子为双原子分子，是碘；第四种晶胞的粒子结构为正四面体结构，为金刚石。
答案：
C
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、面心立方堆积和体心立方堆积，如图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为（ ）
A．3:
2:
1B．11:
8:
4
C．9:
8:
4D．21:
4:
9
解析：
本题考查晶胞中微粒数的计算，用均摊法。
晶胞a中所含原子＝12×
＋2×
＋3＝6个，晶胞b中所含原子＝8×
＋6×
＝4个，晶胞c中所含原子＝8×
＋1＝2个。
答案：
A
二、填空题（共52分）
13．（8分）判断下列晶体类型。
（1）SiI4：
熔点120.5℃，沸点287.4℃，易水解：
________。
（2）硼：
熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大：
________。
（3）硒：
熔点217℃，沸点685℃，溶于氯仿：
________。
（4）锑：
熔点630.74℃，沸点1750℃，导电：
________。
解析：
（1）SiI4熔点低，沸点低，是分子晶体。
（2）硼熔、沸点高，硬度大，是典型的原子晶体。
（3）硒熔、沸点低，易溶于CHCl3，属于分子晶体。
（4）锑熔点较高，沸点较高，固态能导电，是金属晶体。
答案：
（1）分子晶体
（2）原子晶体 （3）分子晶体
（4）金属晶体
14．（9分）
（1）镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。
它的最大优点是容易活化，其晶胞结构如图所示。
它的化学式为________。
（2）镁系合金是最早问世的合金之一，经X射线衍射实验分析得镁铜合金为面心立方结构，镁镍合金为六方最密堆积。
镁系合金的优点是价格较低，缺点是要加热到250℃以上时才释放出氢气。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．金属铜的晶胞结构为
B．已知钛和镁的堆积方式相同，均为六方最密堆积，则其堆积方式为
C．镁铜合金晶体的原子空间利用率为74%
D．镁镍合金晶体的配位数为12
（3）《X射线金相学》中记载关于铜与金可形成两种有序的金属互化物，其结构如图。
下列有关说法正确的是（ ）
A．图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同
B．图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3
C．图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个
D．设图Ⅰ中晶胞的边长为acm，则图Ⅰ中合金的密度为
g·cm－3
解析：
（1）根据晶胞结构图可知，面心上的原子为2个晶胞所共有，顶点上的原子为6个晶胞所共有，棱上的原子为3个晶胞所共有，内部的原子为整个晶胞所共有，所以晶胞中La原子有3个，Ni原子有15个，则镧系合金的化学式为LaNi5。
（2）铜是面心立方堆积结构（如图所示），而A项中的图为六方最密堆积结构，A项不正确；钛和镁晶体是按“ABAB…”的方式堆积，B项正确；面心立方最密堆积和六方最密堆积的配位数均为12，空间利用率均为74%，C、D项正确。
故答案为A。
（3）图Ⅰ中，铜原子数为8×
＋2×
＝2，金原子数为4×
＝2，故化学式为CuAu。
图Ⅱ中，铜原子数为8×
＝1，金原子数为6×
＝3，故化学式为CuAu3。
图Ⅱ中，铜原子位于立方体的顶点，故紧邻的铜原子有6个。
图Ⅰ中，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3cm3，密度ρ＝m/V＝
×（64＋197）÷a3g·cm－3＝
g·cm－3。
答案：
（1）LaNi5
（2）A （3）B
15．（11分）如下图所示为金属原子的四种基本堆积模型，请回答以下问题：
（1）以下原子堆积方式中，空间利用率最低的是________（在图中选择，填字母），由非密置层互相错位堆积而成的是________。
（2）金属铜的晶胞模型是________，每个晶胞含有______个Cu原子，每个Cu原子周围有________个紧邻的Cu原子。
解析：
A为简单立方堆积，为非密置型，空间利用率最低。
金属铜采取面心立方最密堆积，每个晶胞内含有的铜原子个数为8×
＋6×
＝4。
取顶角上的一个铜原子考察，离它最近的铜原子共有12个。
答案：
（1）A B
（2）C 4 12
16．（15分）铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。
请回答以下问题：
（1）CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_________________________________________________________。
（2）CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是________。
（3）SO
的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是________。
（4）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子价层电子的排布式为________；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子的数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。
（5）上述晶体具有储氢功能，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，该晶体储氢后的化学式应为________。
解析：
本题是对物质结构与性质的综合考查。
包含铜元素相关性质的考查、硫酸根空间结构的考查、杂化轨道的考查、原子结构的考查、晶体结构及相关计算的考查等。
（3）硫酸根中心原子的孤对电子数为6－2×4＋2＝0，成键电子对数为4，所以为正四面体结构，中心原子为sp3杂化。
（4）由于是面心立方最密堆积，故晶胞内N（Cu）＝6×
＝3，N（Au）＝8×
＝1。
（5）若将Cu原子与Au原子等同看待，可得储氢后的化学式为H8AuCu3。
答案：
（1）Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
（2）白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O
（3）正四面体 sp3
（4）5d106s1 3:
1 金属键
（5）H8AuCu3
17．（9分）金晶体是面心立方体，立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌（如图，其余各面省略），金原子半径为Acm，
求：
（1）金晶体中最小的一个立方体含有________个金原子。
（2）金的密度为________g·cm－3。
（用带A计算式表示）
（3）金原子空间占有率为________。
（Au的相对原子质量为197，用带A计算式表示）
解析：
（1）根据晶胞结构可知，金晶体中最小的一个立方体含有（8×1/8＋6×1/2）＝4个金原子。
（2）金原子半径为Acm，则晶胞中面对角线是4Acm，所以晶胞的边长是2
Acm，所以
×NA＝4，解得ρ＝
。
（3）晶胞的体积是（2
A）3，而金原子占有的体积是4×
πA3，所以金原子空间占有率为4×
πA3/（2
A）3＝
＝74%（0.74）。
答案：
（1）4
（2）
（3）0.74或74%
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