學業分層測評(十二)金屬晶體(建議用時：45分鐘)[學業達標]1．金屬鍵的實質是()A．自由電子與金屬陽離子之間的相互作用B．金屬原子與金屬原子間的相互作用C．金屬陽離子與陰離子的吸引力D．自由電子與金屬原子之間的相互作用【解析】金屬晶體由自由電子與金屬陽離子構成，因而金屬鍵的實質是自由電子與金屬陽離子之間的相互作用。【答案】A2．在金屬晶體中，自由電子與金屬離子的碰撞中有能量傳遞，由此可以來解釋金屬的()A．延展性 B．導電性C．導熱性 D．硬度【解析】金屬晶體由自由電子與金屬陽離子構成，因而自由電子與金屬離子的碰撞中將熱量傳遞而具有導熱性。【答案】C3．下列關于金屬的敘述中不正確的是()A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用，所以實質與離子鍵類似，也是一種電性作用B．金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強烈的相互作用，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．構成金屬的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動【解析】金屬鍵無方向性和飽和性，B錯。【答案】B4．物質結構理論推出，金屬晶體中金屬離子與自由電子之間強烈的相互作用，叫金屬鍵。金屬鍵越強，其金屬的硬度越大，熔沸點越高。據研究表明，一般說來，金屬原子半徑越小，價電子數越多，則金屬鍵越強。由此判斷下列說法錯誤的是()A．鎂的硬度小于鋁 B．鎂的熔沸點低于鈣C．鎂的硬度大于鉀 D．鈣的熔沸點高于鉀【解析】由題知，價電子數：Al＞Mg＝Ca＞K，原子半徑：Al＜Mg＜Ca＜K，所以A、C、D正確。【答案】B5．已知某金屬晶體中(如堿金屬)原子堆積方式如下圖所示，則該堆積方式是()A．簡單立方堆積 B．體心立方堆積C．六方最密堆積 D．面心立方最密堆積【解析】將非密置層上層金屬填充在下層金屬形成的凹槽中，屬于體心立方堆積。【答案】B6．金晶體的晶胞為面心立方最密堆積(如圖所示)。設金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數，在立方體的各個面的對角線上3個金原子彼此兩兩相切，M表示金的摩爾質量。則下列說法錯誤的是()【導學號：90990084】A．金晶體每個晶胞中含有4個金原子B．金屬鍵無方向性，金屬原子盡可能采取密堆積C．一個晶胞的體積是16eq\r(2)d3D．金晶體的密度是eq\f(\r(2)M,d3NA)【解析】因為是面心立方最密堆積，故每個晶胞中含有金原子數＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個，A正確；金屬鍵無方向性，金屬原子盡可能采取密堆積，B正確；因為立方體的各個面的對角線上3個金原子彼此兩兩相切，則該小立方體的棱長＝eq\r(2)d，體積為2eq\r(2)d3，C錯；金晶體的密度＝eq\f(4M,NA\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,NA·d3)，D正確。【答案】C7.關于體心立方堆積型晶體(如圖)的結構的敘述中正確的是()A．是密置層的一種堆積方式B．晶胞是六棱柱C．每個晶胞內含2個原子D．每個晶胞內含6個原子【解析】本題主要考查常見金屬晶體的堆積方式，體心立方堆積型晶體是非密置層的一種堆積方式，為立方體形晶胞，其中有8個頂點，一個體心，晶胞所含原子數為8×eq\f(1,8)＋1＝2。【答案】C8．教材中給出了幾種晶體的晶胞如圖所示：所示晶胞分別表示的物質正確的排序是()A．碘、鋅、鈉、金剛石B．金剛石、鋅、碘、鈉C．鈉、鋅、碘、金剛石D．鋅、鈉、碘、金剛石【解析】第一種晶胞為體心立方堆積，鉀、鈉、鐵等金屬采用這種堆積方式；第二種晶胞為六方最密堆積，鎂、鋅、鈦等金屬采用這種堆積方式；組成第三種晶胞的粒子為雙原子分子，是碘；第四種晶胞的粒子結構為正四面體結構，為金剛石。【答案】C9．石墨晶體是層狀結構，在每一層內，每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結合。據圖分析，石墨晶體中碳原子數與共價鍵數之比為()A．2∶3 B．2∶1C．1∶3 D．3∶2【解析】每個碳原子被3個六邊形共用，每條共價鍵被2個六邊形共用，則石墨晶體中碳原子個數與共價鍵個數之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,3)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,2)))＝2∶3。【答案】A10．結合金屬晶體的結構和性質，回答以下問題：(1)已知下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為：①簡單立方堆積的是______________；②體心立方堆積的是______________；③六方最密堆積的是______________；④面心立方最密堆積的是______________。(2)根據下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是________。A．由金屬鍵形成，熔點差別很大B．由共價鍵結合形成網狀結構，當受到大的外力作用會發生原子錯位而斷裂C．固體有良好的導電性、導熱性和延展性【解析】(1)簡單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高，多數金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB……方式堆積，面心立方最密堆積按ABCABC……方式堆積，六方最密堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。(2)由金屬鍵形成是金屬晶體的特性，A對；由共價鍵結合成網狀結構為原子晶體的性質，B錯；固體有良好的導電性、導熱性和延展性是金屬的通性，C對。【答案】(1)①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au(2)AC11．如圖為金屬銅的一個晶胞，請完成以下各題。【導學號：90990085】(1)該晶胞“實際”擁有的銅原子數是________個。(2)銅晶體的堆積方式稱為________最密堆積，配位數為________。(3)此晶胞立方體的邊長為acm，Cu的相對原子質量為64，金屬銅的密度為ρg/cm3，則阿伏加德羅常數為________(用a、ρ表示)。【解析】由圖示結構可以看出該堆積方式為面心立方最密堆積，利用“切割分攤法”可以求得該晶胞實際含有的銅原子數為：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。由于eq\f(4,NA)×64＝ρ·a3，故NA＝eq\f(256,ρ·a3)。【答案】(1)4(2)面心立方12(3)eq\f(256,ρ·a3)12．C60、金剛石和石墨的結構模型如圖所示(石墨僅表示其中的一層結構):(1)C60、金剛石和石墨三者的關系互為________。A．同分異構體 B．同素異形體C．同系物 D．同位素(2)固態時，C60屬于________(填“原子”或“分子”)晶體，C60分子中含有雙鍵和單鍵，推測C60跟F2________(填“能”或“不能”)發生加成反應。(3)硅晶體的結構跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數目約是________NA。二氧化硅的結構相當于在硅晶體結構中每個硅硅單鍵之間插入一個氧原子。二氧化硅的空間網狀結構中，硅、氧原子形成的最小環上氧原子數目是________。(4)石墨層狀結構中，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數是________個。【解析】C60晶體中存在不飽和的碳碳雙鍵，在一定條件下能與F2發生加成反應；晶體硅的結構與金剛石相似，存在以硅原子為中心和頂點的正四面體結構單元，每個硅原子形成4個Si—Si，但1個Si—Si為2個硅原子共有，故1個硅原子可形成2個Si—Si，即1mol硅原子能形成2molSi—Si。石墨中每個C原子形成3個C—C，故每個C原子為3個六邊形共用，每個六邊形擁有C原子個數為6×eq\f(1,3)＝2個。【答案】(1)B(2)分子能(3)26(4)2[能力提升]13．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方堆積，下圖(a)、(b)、(c)分別代表這三種晶胞的結構，其晶胞內金屬原子個數比為()A．3∶2∶1 B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9【解析】晶胞(a)中所含原子＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，晶胞(b)中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞(c)中所含原子＝8×eq\f(1,8)＋1＝2。【答案】A14．金屬鈉晶體為體心立方晶胞(如圖)，實驗測得鈉的密度為ρ(g·cm－3)。已知鈉的相對原子質量為a，阿伏加德羅常數為NA(mol－1)，假定金屬鈉原子為等徑的鋼性球且處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑r(cm)為()\r(3,\f(2a,NAρ)) B．eq\r(3)·eq\r(3,\f(2a,NAρ))\f(\r(3),4)·eq\r(3,\f(2a,NAρ)) D．eq\f(1,2)·eq\r(3,\f(2a,NAρ))【解析】該晶胞中實際含鈉原子兩個，晶胞邊長為eq\f(4×r,\r(3))，則ρ＝eq\f(2×a,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4×r,\r(3))))3)，進一步化簡后可得答案。【答案】C15．如圖，鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下能發生轉化。下列說法不正確的是()【導學號：90990086】δ-Feeq\o(,\s\up7(1394℃))γ-Feeq\o(,\s\up7(912℃))α-FeA．δ-Fe晶體中與每個鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個B．α-Fe晶體中與每個鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個C．若δ-Fe晶胞邊長為acm，α-Fe晶胞邊長為bcm，則兩種晶體密度比為2b3∶a3D．將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻【解析】由題圖知，δ-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個，A項正確；α-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個，B項正確；一個δ-Fe晶胞占有2個鐵原子，一個α-Fe晶胞占有1個鐵原子，故兩者密度比為eq\f(2×56,a3)：eq\f(1×56,b3)＝2b3∶a3，C項正確；晶體加熱后急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型是不同的，D項錯誤。【答案】D16．銅在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，廣泛地應用于電氣、機械制造、國防等領域。回答下列問題：(1)銅原子基態電子排布式為__________________________________________。(2)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm－3，則銅晶胞的體積是________cm3，晶胞的質量是________g，阿伏加德羅常數為____________________[列式計算，已知Mr(Cu)＝63.6g/(3)氯和鉀與不同價態的銅可生成兩種化合物，這兩種化合物都可用于催化乙炔聚合，其陰離子均為無限長鏈結構(如下圖)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為________。已知其中一種化合物的化學式為KCuCl3，另一種的化學式為________。(4)金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，其原因是____________________________________________________________，反應的化學方程式為____________________________________________。【解析】本題考查銅及其化合物的結構與性質，意在考查同學們對晶胞的分析和對雜化以及配合物的認識。(2)體積＝邊長3；質量＝體積×密度；一個面心立方最密堆積的晶胞含4個原子，則摩爾質量＝eq\f(1,4)×晶胞質量×NA，可求NA。(3)Cu有＋1、＋2兩