2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1课时 金属键 金属晶体（含解析）
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| 名称 | 2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1课时 金属键 金属晶体（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-20 09:08:51 | ||
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文档简介
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2024人教版高中化学选择性必修2同步
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
题组一 金属、金属键与电子气理论
1.(2022山东名校联盟联合调研)下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性与饱和性
B.金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”
D.金属在常温下都是晶体
2.下列关于金属晶体和金属键的叙述中,错误的是( )
A.金属单质的物理性质与金属键的强弱无关
B.金属的导电、导热性都跟金属晶体里自由电子的移动有关
C.金属晶体里的自由电子为许多金属离子共有
D.金属键的强度差别很大
3.(2023山西太原期中)金属能导电的原因是( )
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
4.(教材习题改编)金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
A.金属离子间的相互作用
B.金属原子间的相互作用
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子的原子核与核外电子间的相互作用
5.下列不能用电子气理论解释的是( )
A.导电性 B.导热性
C.延展性 D.锈蚀性
6.下列叙述中,不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间的强烈相互作用,其实质是一种电性作用
B.金属键可以看作许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.自由电子在整个金属内部的三维空间中自由运动
7.金属键越强,金属的硬度越大,熔、沸点越高,且研究表明,一般金属原子半径越小,价层电子数越多,金属键越强。由此判断下列说法正确的是( )
金属 Na Mg Al Cr
原子价层电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm 186 160 143.1 124.9
A.镁的硬度大于铝
B.镁的熔、沸点低于钙
C.镁的硬度小于钾
D.钙的熔、沸点高于钾
8.(2022河北邯郸大名中学期中)如图是金属晶体内部的“电子气理论”示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质,其中正确的是( )
A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞,从而发生热的传导
C.金属具有延展性是因为在外力的作用下,金属中各原子层间会出现相对滑动,但自由电子可以起到润滑剂的作用,使金属键不会断裂
D.合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,使电子数目增多,所以合金的延展性比纯金属强,硬度比纯金属小
题组二 金属晶体的通性
9.下列生活中涉及的化学知识,不能用金属键理论解释的是 ( )
A.用铁制品作炊具
B.铁易生锈
C.用铂金作首饰
D.金属铝制成导线
10.下列有关说法正确的是( )
A.金属晶体所有性质均与金属键有关
B.最外层电子数少于3的原子,其元素一定是金属元素
C.金属任何状态下都有延展性
D.金属晶体都能导电、传热
11.(2022山东济宁期中)下列性质,可能属于金属晶体的是( )
A.由分子间作用力结合而成,熔点低
B.固态时或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右
C.以共价键结合成三维骨架结构,熔点高
D.固态时不导电,但溶于水或熔融后能导电
12.下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在
B.金属阳离子与自由电子之间的相互作用,在一定外力作用下,不因形变而消失
C.钙的熔、沸点低于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
13.下列叙述中正确的是( )
A.金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用
B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流
C.金属是借助自由电子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而减弱
14.某新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的( )
A.延展性 B.导电性
C.弹性 D.导热性
15.在金属晶体中,金属原子的价电子数越多,原子半径越小,自由电子与金属阳离子间的作用力就越大,金属的熔点就越高。由此判断下列各组金属的熔点高低顺序,其中正确的是 ( )
A.Mg>Al>Ca B.Na>Mg>Al
C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al
能力提升练
题组一 金属键和金属晶体
1.(2023山东济南检测)下列有关说法正确的是( )
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属导电的实质是金属阳离子在外加电场作用下的定向移动
C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强
D.金属晶体的堆积方式会影响金属的性质
2.金属键越强,金属的硬度越大,熔点越高。一般来说,金属阳离子半径越小,所带电荷数越多,则金属键越强,由此判断下列说法错误的是( )
A.硬度:Mg>Al B.熔点:Mg>Ca
C.硬度:Mg>K D.熔点:Ca>K
3.(2023福建福州十五中等三校期中联考)如图a、b、c分别代表三种金属晶体的结构示意图,则图示结构内金属原子个数比为( )
a b c
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
4.金属晶体的熔点取决于( )
A.金属键的强弱
B.金属元素的化合价高低
C.金属晶体中电子数的多少
D.金属的硬度
5.(2023辽宁沈阳重点高中郊联体联考)铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.晶体中距离Fe原子最近的Mg原子数为4
B.晶体中存在金属阳离子,所以该合金是离子晶体
C.Fe原子与Mg原子间最短距离为b nm
D.晶体储氢时,H2在晶胞的体心和棱的中心位置,则储氢后化学式为FeMg2H2
6.(2023湖南邵东一中月考)磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm,下列说法不正确的是( )
A.磷锡青铜的化学式为SnCu3P
B.该晶体中与Cu等距离且最近的Cu有4个
C.Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区
D.Sn和P原子间的最短距离为a pm
7.铜及其合金在现代生活和生产中有着广泛的应用。
(1)铜的熔点比钙的高,其原因是 。
(2)金属铜的晶体中1个铜周围等距离且相邻的铜个数为12,则其晶胞为如图中的 (填字母)。
(3)某晶体晶胞结构如图所示。
该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有 个,这些Sn原子所呈现的构型为 。
题组二 金属晶体有关计算
8.(2023广东台州一中月考)金晶体的晶胞如图所示,设金原子的直径为d,NA表示阿伏加德罗常数,M表示金原子的摩尔质量。下列说法错误的是( )
A.金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B.金晶体中金原子的配位数为12
C.一个金晶胞的体积是2d3
D.金晶体的密度是
9.(2022河南辉县一中阶段考)铁有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶体在不同温度下能发生转化,其立方晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.δ-Fe晶胞中含有2个铁原子,与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
B.设α-Fe晶胞的边长为x cm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则α-Fe晶体的密度为 g/cm3
C.设γ-Fe晶胞中铁原子的半径为d cm,则γ-Fe晶胞的体积是16d3 cm3
D.已知铁的相对原子质量为a,阿伏加德罗常数为NA mol-1,δ-Fe晶胞的密度为ρ g/cm3,则铁原子的半径为· cm
10.云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:
(1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(2)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是
。
(3)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数目比为 。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞边长为 nm。(列出计算式即可,设NA表示阿伏加德罗常数的值,相对原子质量:Cu 64,Ni 59)
答案与分层梯度式解析
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
1.B 2.A 3.B 4.C 5.D 6.B 7.D 8.C
9.B 10.D 11.B 12.B 13.D 14.B 15.C
1.B 金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,没有方向性和饱和性,A错误,B正确;金属中存在金属阳离子和“自由电子”,当给金属通电时,“自由电子”定向移动而导电,C错误;Hg在常温下是液体,D错误。
2.A 金属键的强弱决定金属的熔、沸点和硬度等物理性质,故A错误。
3.B 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动,故能导电,故选B。
4.C 金属晶体的形成是因为晶体中存在金属离子与自由电子间的相互作用,C项正确。
5.D 电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等物理性质,但不能解释其锈蚀性。
6.B 金属键的实质是电性作用,无方向性和饱和性;自由电子是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,被整个金属的阳离子所共有,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但两者又有明显的不同,如金属键无方向性和饱和性。故选B。
归纳总结 金属晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子,而是分布在整块晶体中,因此金属晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间的电性作用,这就是金属键。金属键没有方向性和饱和性。
7.D 价层电子数Al>Mg,原子半径AlCa,故B项错误;价层电子数Mg>K,原子半径MgK,原子半径Ca8.C 金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动,A项错误;金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子碰撞,从而发生热的传导,B项错误;合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,相当于填补了金属阳离子之间的空隙,所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱,硬度比纯金属大,D项错误。
9.B 用铁制品作炊具是利用了金属的导热性,能用金属键理论解释,A项不符合题意;日常生活中的铁易生锈是因为铁易发生电化学腐蚀,不能用金属键理论解释,B项符合题意;用铂金作首饰是因为其有金属光泽,且具有延展性,能用金属键理论解释,C项不符合题意;金属铝制成导线是利用金属的导电性,能用金属键理论解释,D项不符合题意。
10.D 金属易失去电子和金属键无关,A项错误;H、He最外层电子数都少于3,但它们不是金属元素,B项错误;金属的延展性指的是能抽成细丝、压成薄片的性质,在液态时,由于金属具有流动性,不具备延展性,C项错误;金属晶体中存在自由电子,能够导电、传热,D项正确。
11.B 由分子间作用力结合而成,熔点低,为分子晶体的特征,A不符合题意;固态或熔融后能导电,熔点在1 000 ℃左右,可能为金属晶体,B符合题意;以共价键结合成三维骨架结构,熔点高,是共价晶体的特征,C不符合题意;固态时不导电,不符合金属晶体的特征,D不符合题意。
12.B 常温下,Hg为液态,A错误;因为金属键无方向性,故金属键在一定外力作用下不因形变而消失,B正确;钙的金属键强于钾,故钙的熔、沸点高于钾,C错误;温度升高,金属的导电性减弱,D错误。
13.D 金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是因为金属晶体中各原子层间会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;金属里的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流,故B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属原子将能量进行传递,故C项不正确。
14.B 新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警,利用的是金属的导电性。
15.C 原子半径Ca>Mg>Al,价电子数:Al>Mg=Ca,故熔点:Al>Mg>Ca,A、B、D项错误,C项正确。
能力提升练
1.D 2.A 3.A 4.A 5.D 6.B 8.D 9.B
1.D 金属原子的价电子在金属晶体中为自由电子,而不是所有的核外电子,A项错误;金属导电的实质是在外加电场作用下自由电子定向移动产生电流,B项错误;金属原子在化学变化中失去电子越容易,其还原性越强,C项错误;金属晶体中原子的堆积方式会影响金属的性质,如延展性,D项正确。
2.A 价电子数Al>Mg,离子半径Al3+Mg2+,所以Mg的金属键强于Ca,故熔点Mg>Ca,B正确;价电子数Mg>K,离子半径Mg2+K,C正确;Ca、K位于同一周期,价电子数Ca>K,离子半径K+>Ca2+,Ca的金属键强于K,故熔点Ca>K,D正确。
3.A a中原子个数=12×+3=6,b中原子个数=8×=4,c中原子个数=1+8×=2,所以原子个数比是6∶4∶2=3∶2∶1,故选A。
4.A 金属晶体的熔点与金属键的强弱有关,金属阳离子的半径越小,所带电荷数越多,金属键越强,晶体的熔点越高,故A正确。
5.D 以上底面面心Fe原子为研究对象,与之最近的Mg原子为该晶胞内上方4个Mg、上层晶胞中下方4个Mg原子,则铁原子的配位数为8,故A错误;晶体中存在金属阳离子,没有阴离子,有自由电子,所以该合金是金属晶体,故B错误;由晶胞结构可知,铁原子与镁原子间最短距离为b nm,故C错误;由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×=4,位于体内的镁原子个数为8,储氢后位于体心和棱的中心位置的H2个数为12×+1=4,则储氢后化学式为FeMg2H2,故D正确。
6.B 根据晶胞结构可知,P的个数为1,Sn的个数为8×=1,Cu的个数为6×=3,则磷锡青铜的化学式为SnCu3P,故A正确;以面心的铜分析,该晶体中与Cu等距离且最近的Cu有8个,故B错误;Cu、Sn、P的价层电子排布式分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3,则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区,故C正确;Sn和P原子间的最短距离为体对角线长的一半,即a pm,故D正确。
7.答案 (1)铜的金属键强度大于钙 (2)C
(3)4 平面正方形
解析 (1)铜的原子半径比钙小,价层电子比钙多,金属键比钙强,因此铜的熔点比钙的高。(2)金属铜的晶体中1个铜周围等距离且相邻的铜个数为12,C符合题意。(3)该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有4个,这些Sn原子所呈现的构型为平面正方形。
8.D 金晶体每个晶胞中含有6×=4个金原子,故A正确;金晶胞为面心立方晶胞,晶体中金原子的配位数为12,故B正确;在立方体的各个面的对角线上3个金原子相切,金原子的直径为d,面对角线长度为2d,棱长为d,则晶胞的体积为(d3,故C正确;每个晶胞中含有4个原子,晶胞质量为,晶胞的体积为2d3,则晶体密度为,故D错误。
9.B δ-Fe晶胞中含有Fe的个数为1+8×=2;由题图可知,与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个,A正确。α-Fe晶胞含有Fe的个数为1,则晶胞的质量为 g,体积为x3 cm3,故α-Fe晶体的密度为 g/cm3,B错误。若γ-Fe晶胞中铁原子的半径为d cm,则立方体的面对角线长为4d cm,所以立方体的边长为2d cm,则该晶胞的体积为(2d cm)3=16d3 cm3,C正确。δ-Fe晶胞中含有Fe的个数为2,则该晶胞的体积为 cm3,则其边长为 cm,该晶胞的体对角线长度为晶胞边长的倍,也是铁原子半径的4倍,即铁原子的半径为· cm,D正确。
10.答案 (1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(2)金属 Cu+的价层电子排布为3d10,Ni+的价层电子排布为3d84s1,Cu+的3d轨道处于全充满的稳定状态,再失去一个电子更难,而Ni+失去的是4s轨道的电子,所以元素铜的第二电离能高于元素镍
(3)①3∶1 ②×107
解析 (1)Ni元素原子核外电子数为28,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,其价层电子轨道表示式为,3d能级上的未成对电子数为2。(2)单质铜及镍都属于金属晶体,都是由金属键形成的晶体。(3)①晶胞中Ni处于顶点,Cu处于面心,则晶胞中Ni原子数目为8×=1,Cu原子数目为6×=3,故Cu与Ni原子数目之比为3∶1。②设晶胞边长为a nm,晶胞质量为 g,根据m=ρV有 g=d g·cm-3×(a×10-7 cm)3,解得a=×107。
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第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
题组一 金属、金属键与电子气理论
1.(2022山东名校联盟联合调研)下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性与饱和性
B.金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”
D.金属在常温下都是晶体
2.下列关于金属晶体和金属键的叙述中,错误的是( )
A.金属单质的物理性质与金属键的强弱无关
B.金属的导电、导热性都跟金属晶体里自由电子的移动有关
C.金属晶体里的自由电子为许多金属离子共有
D.金属键的强度差别很大
3.(2023山西太原期中)金属能导电的原因是( )
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
4.(教材习题改编)金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
A.金属离子间的相互作用
B.金属原子间的相互作用
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子的原子核与核外电子间的相互作用
5.下列不能用电子气理论解释的是( )
A.导电性 B.导热性
C.延展性 D.锈蚀性
6.下列叙述中,不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的粒子间的强烈相互作用,其实质是一种电性作用
B.金属键可以看作许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.自由电子在整个金属内部的三维空间中自由运动
7.金属键越强,金属的硬度越大,熔、沸点越高,且研究表明,一般金属原子半径越小,价层电子数越多,金属键越强。由此判断下列说法正确的是( )
金属 Na Mg Al Cr
原子价层电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm 186 160 143.1 124.9
A.镁的硬度大于铝
B.镁的熔、沸点低于钙
C.镁的硬度小于钾
D.钙的熔、沸点高于钾
8.(2022河北邯郸大名中学期中)如图是金属晶体内部的“电子气理论”示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质,其中正确的是( )
A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞,从而发生热的传导
C.金属具有延展性是因为在外力的作用下,金属中各原子层间会出现相对滑动,但自由电子可以起到润滑剂的作用,使金属键不会断裂
D.合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金属,使电子数目增多,所以合金的延展性比纯金属强,硬度比纯金属小
题组二 金属晶体的通性
9.下列生活中涉及的化学知识,不能用金属键理论解释的是 ( )
A.用铁制品作炊具
B.铁易生锈
C.用铂金作首饰
D.金属铝制成导线
10.下列有关说法正确的是( )
A.金属晶体所有性质均与金属键有关
B.最外层电子数少于3的原子,其元素一定是金属元素
C.金属任何状态下都有延展性
D.金属晶体都能导电、传热
11.(2022山东济宁期中)下列性质,可能属于金属晶体的是( )
A.由分子间作用力结合而成,熔点低
B.固态时或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右
C.以共价键结合成三维骨架结构,熔点高
D.固态时不导电,但溶于水或熔融后能导电
12.下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在
B.金属阳离子与自由电子之间的相互作用,在一定外力作用下,不因形变而消失
C.钙的熔、沸点低于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
13.下列叙述中正确的是( )
A.金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是由于金属原子之间有较强的作用
B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动而形成电流
C.金属是借助自由电子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而减弱
14.某新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的( )
A.延展性 B.导电性
C.弹性 D.导热性
15.在金属晶体中,金属原子的价电子数越多,原子半径越小,自由电子与金属阳离子间的作用力就越大,金属的熔点就越高。由此判断下列各组金属的熔点高低顺序,其中正确的是 ( )
A.Mg>Al>Ca B.Na>Mg>Al
C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al
能力提升练
题组一 金属键和金属晶体
1.(2023山东济南检测)下列有关说法正确的是( )
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.金属导电的实质是金属阳离子在外加电场作用下的定向移动
C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强
D.金属晶体的堆积方式会影响金属的性质
2.金属键越强,金属的硬度越大,熔点越高。一般来说,金属阳离子半径越小,所带电荷数越多,则金属键越强,由此判断下列说法错误的是( )
A.硬度:Mg>Al B.熔点:Mg>Ca
C.硬度:Mg>K D.熔点:Ca>K
3.(2023福建福州十五中等三校期中联考)如图a、b、c分别代表三种金属晶体的结构示意图,则图示结构内金属原子个数比为( )
a b c
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
4.金属晶体的熔点取决于( )
A.金属键的强弱
B.金属元素的化合价高低
C.金属晶体中电子数的多少
D.金属的硬度
5.(2023辽宁沈阳重点高中郊联体联考)铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.晶体中距离Fe原子最近的Mg原子数为4
B.晶体中存在金属阳离子,所以该合金是离子晶体
C.Fe原子与Mg原子间最短距离为b nm
D.晶体储氢时,H2在晶胞的体心和棱的中心位置,则储氢后化学式为FeMg2H2
6.(2023湖南邵东一中月考)磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm,下列说法不正确的是( )
A.磷锡青铜的化学式为SnCu3P
B.该晶体中与Cu等距离且最近的Cu有4个
C.Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区
D.Sn和P原子间的最短距离为a pm
7.铜及其合金在现代生活和生产中有着广泛的应用。
(1)铜的熔点比钙的高,其原因是 。
(2)金属铜的晶体中1个铜周围等距离且相邻的铜个数为12,则其晶胞为如图中的 (填字母)。
(3)某晶体晶胞结构如图所示。
该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有 个,这些Sn原子所呈现的构型为 。
题组二 金属晶体有关计算
8.(2023广东台州一中月考)金晶体的晶胞如图所示,设金原子的直径为d,NA表示阿伏加德罗常数,M表示金原子的摩尔质量。下列说法错误的是( )
A.金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B.金晶体中金原子的配位数为12
C.一个金晶胞的体积是2d3
D.金晶体的密度是
9.(2022河南辉县一中阶段考)铁有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶体在不同温度下能发生转化,其立方晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.δ-Fe晶胞中含有2个铁原子,与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
B.设α-Fe晶胞的边长为x cm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则α-Fe晶体的密度为 g/cm3
C.设γ-Fe晶胞中铁原子的半径为d cm,则γ-Fe晶胞的体积是16d3 cm3
D.已知铁的相对原子质量为a,阿伏加德罗常数为NA mol-1,δ-Fe晶胞的密度为ρ g/cm3,则铁原子的半径为· cm
10.云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:
(1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(2)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是
。
(3)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数目比为 。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞边长为 nm。(列出计算式即可,设NA表示阿伏加德罗常数的值,相对原子质量:Cu 64,Ni 59)
答案与分层梯度式解析
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属键 金属晶体
基础过关练
1.B 2.A 3.B 4.C 5.D 6.B 7.D 8.C
9.B 10.D 11.B 12.B 13.D 14.B 15.C
1.B 金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,没有方向性和饱和性,A错误,B正确;金属中存在金属阳离子和“自由电子”,当给金属通电时,“自由电子”定向移动而导电,C错误;Hg在常温下是液体,D错误。
2.A 金属键的强弱决定金属的熔、沸点和硬度等物理性质,故A错误。
3.B 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动,故能导电,故选B。
4.C 金属晶体的形成是因为晶体中存在金属离子与自由电子间的相互作用,C项正确。
5.D 电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等物理性质,但不能解释其锈蚀性。
6.B 金属键的实质是电性作用,无方向性和饱和性;自由电子是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,被整个金属的阳离子所共有,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但两者又有明显的不同,如金属键无方向性和饱和性。故选B。
归纳总结 金属晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子,而是分布在整块晶体中,因此金属晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间的电性作用,这就是金属键。金属键没有方向性和饱和性。
7.D 价层电子数Al>Mg,原子半径Al
9.B 用铁制品作炊具是利用了金属的导热性,能用金属键理论解释,A项不符合题意;日常生活中的铁易生锈是因为铁易发生电化学腐蚀,不能用金属键理论解释,B项符合题意;用铂金作首饰是因为其有金属光泽,且具有延展性,能用金属键理论解释,C项不符合题意;金属铝制成导线是利用金属的导电性,能用金属键理论解释,D项不符合题意。
10.D 金属易失去电子和金属键无关,A项错误;H、He最外层电子数都少于3,但它们不是金属元素,B项错误;金属的延展性指的是能抽成细丝、压成薄片的性质,在液态时,由于金属具有流动性,不具备延展性,C项错误;金属晶体中存在自由电子,能够导电、传热,D项正确。
11.B 由分子间作用力结合而成,熔点低,为分子晶体的特征,A不符合题意;固态或熔融后能导电,熔点在1 000 ℃左右,可能为金属晶体,B符合题意;以共价键结合成三维骨架结构,熔点高,是共价晶体的特征,C不符合题意;固态时不导电,不符合金属晶体的特征,D不符合题意。
12.B 常温下,Hg为液态,A错误;因为金属键无方向性,故金属键在一定外力作用下不因形变而消失,B正确;钙的金属键强于钾,故钙的熔、沸点高于钾,C错误;温度升高,金属的导电性减弱,D错误。
13.D 金属受外力作用时常常发生形变而不易折断是因为金属晶体中各原子层间会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;金属里的自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流,故B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属原子将能量进行传递,故C项不正确。
14.B 新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立即报警,利用的是金属的导电性。
15.C 原子半径Ca>Mg>Al,价电子数:Al>Mg=Ca,故熔点:Al>Mg>Ca,A、B、D项错误,C项正确。
能力提升练
1.D 2.A 3.A 4.A 5.D 6.B 8.D 9.B
1.D 金属原子的价电子在金属晶体中为自由电子,而不是所有的核外电子,A项错误;金属导电的实质是在外加电场作用下自由电子定向移动产生电流,B项错误;金属原子在化学变化中失去电子越容易,其还原性越强,C项错误;金属晶体中原子的堆积方式会影响金属的性质,如延展性,D项正确。
2.A 价电子数Al>Mg,离子半径Al3+
3.A a中原子个数=12×+3=6,b中原子个数=8×=4,c中原子个数=1+8×=2,所以原子个数比是6∶4∶2=3∶2∶1,故选A。
4.A 金属晶体的熔点与金属键的强弱有关,金属阳离子的半径越小,所带电荷数越多,金属键越强,晶体的熔点越高,故A正确。
5.D 以上底面面心Fe原子为研究对象,与之最近的Mg原子为该晶胞内上方4个Mg、上层晶胞中下方4个Mg原子,则铁原子的配位数为8,故A错误;晶体中存在金属阳离子,没有阴离子,有自由电子,所以该合金是金属晶体,故B错误;由晶胞结构可知,铁原子与镁原子间最短距离为b nm,故C错误;由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×=4,位于体内的镁原子个数为8,储氢后位于体心和棱的中心位置的H2个数为12×+1=4,则储氢后化学式为FeMg2H2,故D正确。
6.B 根据晶胞结构可知,P的个数为1,Sn的个数为8×=1,Cu的个数为6×=3,则磷锡青铜的化学式为SnCu3P,故A正确;以面心的铜分析,该晶体中与Cu等距离且最近的Cu有8个,故B错误;Cu、Sn、P的价层电子排布式分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3,则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区,故C正确;Sn和P原子间的最短距离为体对角线长的一半,即a pm,故D正确。
7.答案 (1)铜的金属键强度大于钙 (2)C
(3)4 平面正方形
解析 (1)铜的原子半径比钙小,价层电子比钙多,金属键比钙强,因此铜的熔点比钙的高。(2)金属铜的晶体中1个铜周围等距离且相邻的铜个数为12,C符合题意。(3)该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有4个,这些Sn原子所呈现的构型为平面正方形。
8.D 金晶体每个晶胞中含有6×=4个金原子,故A正确;金晶胞为面心立方晶胞,晶体中金原子的配位数为12,故B正确;在立方体的各个面的对角线上3个金原子相切,金原子的直径为d,面对角线长度为2d,棱长为d,则晶胞的体积为(d3,故C正确;每个晶胞中含有4个原子,晶胞质量为,晶胞的体积为2d3,则晶体密度为,故D错误。
9.B δ-Fe晶胞中含有Fe的个数为1+8×=2;由题图可知,与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个,A正确。α-Fe晶胞含有Fe的个数为1,则晶胞的质量为 g,体积为x3 cm3,故α-Fe晶体的密度为 g/cm3,B错误。若γ-Fe晶胞中铁原子的半径为d cm,则立方体的面对角线长为4d cm,所以立方体的边长为2d cm,则该晶胞的体积为(2d cm)3=16d3 cm3,C正确。δ-Fe晶胞中含有Fe的个数为2,则该晶胞的体积为 cm3,则其边长为 cm,该晶胞的体对角线长度为晶胞边长的倍,也是铁原子半径的4倍,即铁原子的半径为· cm,D正确。
10.答案 (1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(2)金属 Cu+的价层电子排布为3d10,Ni+的价层电子排布为3d84s1,Cu+的3d轨道处于全充满的稳定状态,再失去一个电子更难,而Ni+失去的是4s轨道的电子,所以元素铜的第二电离能高于元素镍
(3)①3∶1 ②×107
解析 (1)Ni元素原子核外电子数为28,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,其价层电子轨道表示式为,3d能级上的未成对电子数为2。(2)单质铜及镍都属于金属晶体,都是由金属键形成的晶体。(3)①晶胞中Ni处于顶点,Cu处于面心,则晶胞中Ni原子数目为8×=1,Cu原子数目为6×=3,故Cu与Ni原子数目之比为3∶1。②设晶胞边长为a nm,晶胞质量为 g,根据m=ρV有 g=d g·cm-3×(a×10-7 cm)3,解得a=×107。
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