【世纪金榜】2015-2016学年高中化学 3.1金属键 金属晶体练习 苏教版选修3

3.1金属键 金属晶体
课时训练·达标巩固区
一、选择题
1.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1 000℃左右的晶体可能是金属晶体
C.Li、Na、K的熔点逐渐升高
D.温度越高,金属的导电性越好
【解析】选B。A项,用铂金做首饰利用了金 ( http: / / www.21cnjy.com )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Li>Na>K,其熔点的高低顺序为Li>Na>K。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。
【方法规律】金属导电与电解质溶液导电的比较
运动的微粒 过程中发生的变化 温度的影响
金属导电 自由电子 物理变化 升温,导电性减弱
电解质溶液导电 阴、阳离子 化学变化 升温,导电性增强
2.金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式,下列说法中正确的
是　(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A.图(a)为非密置层,配位数为6
B.图(b)为密置层,配位数为4
C.图(a)在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积
D.图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方堆积
【解析】选C。金属原子在二维空间里有两种排 ( http: / / www.21cnjy.com )列方式,一种是密置层排列,一种是非密置层排列。密置层排列的空间利用率高,原子的配位数为6,非密置层的配位数较密置层小,原子的配位数为4。由此可知,图(a)为密置层,图(b)为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到六方堆积和面心立方堆积两种堆积模型,非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积模型。
3.(2015·本溪高二检测)判断下列各组金属熔、沸点高低顺序,其中正确的
是　(　　)
A.Mg>Al>Ca B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al
【解析】选C。电荷数Al3+>Mg2+=Ca2+=Ba2+>Li+=Na+,金属阳离子半径:r(Ba2+)>r(Ca2+)
>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),则C正确;B中Li>Na,D中Al>Mg>Ba。
【补偿训练】(双选)下列叙述正确的是　(　　)
A.同周期金属的原子半径越大熔点越高
B.同周期金属的原子半径越小熔点越高
C.同主族金属的原子半径越大熔点越高
D.同主族金属的原子半径越小熔点越高
【解析】选B、D。金属晶体的熔、沸点与金属阳离子的半径和离子所带电荷数有关,阳离子半径越大,离子所带电荷数越少,熔、沸点越低。
4.某物质的晶体中含A、B、C 3种元素,其排列方式如图所示,晶体中A、B、C原子个数之比为　(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A.1∶3∶1 B.2∶3∶1
C.2∶2∶1 D.1∶3∶3
【解析】选A。晶胞中A原子位于晶胞顶点,故该晶胞中共有A原子8×=1个;B原子处于棱上,故该晶胞中共有B原子12×=3个;C原子位于晶胞中心,故该晶胞中共有C原子1个,A、B、C三种原子的个数比为1∶3∶1。
【互动探究】
(1)晶胞中距离A原子最近的B原子有几个
提示:6个。
(2)晶胞中距离A原子最近的C原子有几个
提示:8个。
5.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示,有关说法正确的
是　(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A.①为简单立方堆积,②为六方堆积,③为体心立方堆积,④为面心立方堆积
B.每个晶胞含有的原子数:①1个,②2个,③2个,④4个
C.晶胞中原子的配位数:①6,②8,③8,④12
D.空间利用率的大小关系:①<②<③<④
【解析】选B。②为体心立方堆积,③为六方堆 ( http: / / www.21cnjy.com )积,A错;六方堆积的配位数是12,C错;简单立方堆积的空间利用率是52%,体心立方堆积的空间利用率是68%,六方堆积的空间利用率是74%,面心立方堆积的空间利用率是74%,D错。
【互动探究】
(1)采用②的堆积方式的常见金属有哪些
提示:钠、钾、铬、钼、钨等。
(2)采用④的堆积方式的常见金属有哪些
提示:金、银、铜、铅等。
6.(2015·常州高二检 ( http: / / www.21cnjy.com )测)纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大,这是它有许多特殊性质的原因。某纳米颗粒分子如图所示,则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为　(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A.7∶8 B.13∶14
C.25∶25 D.26∶27
【解析】选D。表面微粒数=8+6+12=26。
总微粒数=表面微粒数+中心粒子数=26+1=27。
【易错提醒】“纳米颗粒”是独立“分子”,所有粒子均属于该颗粒。本题很容易把“纳米颗粒”当作“晶胞”来进行计算:B个数=8×+6×=4,A个数=12×+1=4,求得A与B个数比为1∶1。因此,处理该类题目即确定微观粒子数应注意“纳米颗粒”与“晶胞”的不同。
【方法规律】独立原子构成分子的微粒数的计算方法
对于独立原子构成的分子则不能用均摊法。 ( http: / / www.21cnjy.com )由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面心的原子是M原子,棱中心和体心的原子是N原子,由于M、N原子并不存在共用关系,所以由气态团簇分子和图可知,其分子式可由示意图查原子个数来确定,M原子共14个,N原子13个,即分子式为M14N13。
( http: / / www.21cnjy.com )
二、非选择题
7.根据晶体的晶胞,可求晶体中微粒个数比,现有甲、乙、丙、丁四种晶体,晶胞如下图所示:
( http: / / www.21cnjy.com )
则它们的微粒个数分别为
(1)甲中A　　　　B　　　
(2)乙中C　　　　D　　　
(3)丙中E　　　　F　　　
(4)丁中X　　　Y　　　Z　　
【解析】(1)甲中,A:1×1=1,B:8×=1;
(2)乙中,C:1×1=1,D:4×=;
(3)丙中,E:4×=,F:4×=;
(4)丁中,X:1×1=1,Y:6×=3,Z:8×=1;
答案:(1)1　1　(2)1　　(3)　　(4)1　3　1
8.(2015·徐州高二检测)如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单位。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)在该物质的晶体结构中,每个钛离子周围与它最接近且距离相等的氧原子、钙离子各有　　　　个、　　　　个。
(2)该晶体结构中,元素氧、钛、钙的离子个数比是　　　　,该物质的化学式可表示为　　　　。
【解析】(1)以钛原子为顶点,应有 ( http: / / www.21cnjy.com )8个立方晶胞紧靠在一起,这样钛原子成为空间直角坐标系的中心原点,它的三维方向上前后左右上下最近且相邻各有一个氧原子,共6个氧原子,它周围的8个立方晶胞内各含一个钙离子。
(2)该晶体中含氧原子个数为12×=3,钛原子8×=1,钙原子1个,故其比为
3∶1∶1,那么它的化学式可表示为CaTiO3。
答案:(1)6　8　(2)3∶1∶1　CaTiO3
9.(2015·南阳高二检测)某晶 ( http: / / www.21cnjy.com )体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体,即在立方体的8个顶点各有一个原子,各个面的中心有一个原子,每个原子被相邻的晶胞所共有。原子的直径为d,用NA表示阿伏加德罗常数,M表示该金属的摩尔质量。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)每个晶胞中含有的原子的数目是多少
(2)一个晶胞的体积是多少
(3)该晶体的密度是多少
【解析】利用均摊法解题,顶角上的原子有属于该晶胞,共有8个,每个面上的原子有属于该晶胞,共有6个,故每个晶胞中原子个数=8×+6×=4。假设距离最近的两原子间相切,则有 ( http: / / www.21cnjy.com )正方形的对角线为2d。正方形边长为d。
所以V晶=(d)3=2d3,
m晶=
所以ρ==。
答案:(1)4　(2)2d3　(3)
【方法规律】利用均摊法计算金属晶体密度的步骤
(1)首先利用均摊法确定一个晶胞中平均含有的原子数目。
(2)其次确定金属原子的半径和晶胞边长之间的关系。
(3)计算金属晶体的密度。
首先求一个晶胞的质量:m=NM/NA,N表示 ( http: / / www.21cnjy.com )一个晶胞中平均含有的金属原子数,M表示金属的摩尔质量,NA表示阿伏加德罗常数。然后求金属晶体的密度:密度ρ=m/V,V表示一个晶胞的体积。