高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三章 晶体结构与性质综合与测试一课一练

专题强化练8　金属晶体

1.(★★☆)下列说法正确的是(　　)

A.钛和钾都采取图1的堆积方式

B.图2为金属原子在二维平面里的非密置层放置,此方式在三维空间里堆积,仅得简单立方堆积

C.图3是干冰的晶胞,晶胞棱长为a cm,则距每个CO2最近且等距离的CO2有8个

D.图4是一种金属晶体的晶胞,它是金属原子在三维空间的密置层采取ABCABCABC……的方式堆积的结果

2.(★★☆)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(镁型)、面心立方最密堆积(铜型)和体心立方堆积(钾型),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.11∶8∶4 B.3∶2∶1

C.9∶8∶4 D.21∶14∶9

3.(2019吉林汪清六中高二下期中,★★☆)金属键的强弱与金属价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强,与金属阳离子的半径大小也有关,半径越大,金属键越弱,而金属键越强,金属熔点越高。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(　　)

A.Li　Na　K B.Na　Mg　Al

C.Li　Be　Mg D.Li　Na　Mg

4.(★★☆)下列有关金属晶体的说法错误的是(　　)

A.温度越高,金属的导电性越差

B.金属晶体中非密置层在三维空间有两种堆积方式,其配位数都是6

C.镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间的两种堆积方式,其配位数都是12

D.金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失

5.(★★☆)(1)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞结构分别如图所示,面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为　　　　,面心立方最密堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的晶胞参数分别为a pm和b pm,则=　　　　。 

(2)常温条件下,铁的晶体采用如图所示的堆积方式,则这种堆积模型的配位数为　　　　,如果铁的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则此种铁单质的密度表达式为　　　　 g/cm3。 

6.(2019福建厦门外国语学校高二期中,★★☆)铁、铜是人类最早大规模使用的金属,它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。

(1)铁有δ、γ、α三种同素异形体,下图是它们的晶胞结构图,三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为　　　　　　　　。已知Fe原子半径为r pm,δ-Fe晶体的空间利用率为　　　　　　　　(只列式不化简)。 

(2)某种具有储氢功能的铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构,晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,该晶体中微粒之间的作用力是　　　　。氢原子可进入由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,该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构(晶胞结构如图1)相似,该晶体储氢后的化学式为　　　　　　　　。 

　　　　　图1　　　　　　　　　　　图2

(3)一种铜的溴化物晶胞结构如图2所示,其化学式是　　　　。已知该晶胞参数为a pm,Cu的相对原子质量为64,Br的相对原子质量为80,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体密度ρ=　　　　g/cm3(只列式不化简)。 

答案全解全析

1.D　题图1表示的堆积方式为六方最密堆积,K采用体心立方堆积,A错误;二维平面里的非密置层在三维空间还可堆积形成体心立方堆积,B错误;干冰的晶胞属于面心立方晶胞,配位数为12,即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个,C错误;该晶胞为面心立方晶胞,金属原子在三维空间里密置层采取ABCABCABC……的方式堆积,D正确。

2.B　a中原子个数=12×+2×+3=6,b中原子个数=8×+6×=4,c中原子个数=1+8×=2,所以a、b、c中原子个数比是6∶4∶2=3∶2∶1。

3.B　Li、Na、K的价电子数相同,离子半径依次增大,则金属键依次减弱,所以Li、Na、K的熔点逐渐降低,A错误;Na、Mg、Al的价电子数依次增多,离子半径依次减小,则金属键依次增强,所以Na、Mg、Al的熔点逐渐升高,B正确;Be、Mg的价电子数相同,离子半径依次增大,则金属键依次减弱,所以Be的熔点大于Mg,C错误;Li、Na的价电子数相同,离子半径依次增大,则金属键依次减弱,所以Li的熔点大于Na,D错误。

4.B　温度越高,金属的导电性越差,A正确;金属晶体中非密置层在三维空间有两种堆积方式,为简单立方堆积、体心立方堆积,其配位数分别是6、8,B错误;镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间的两种堆积方式,其配位数都是12,C正确;金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈作用即金属键,在一定外力作用下,不因形变而消失,D正确。

5.答案　(1)2∶1　　(2)8　

解析　(1)面心立方晶胞中,铁原子位于晶胞的顶点和面心,根据均摊法,铁原子个数为8×+6×=4;体心立方晶胞中,铁原子位于晶胞的顶点和体心,铁原子的个数为8×+1=2,因此两者铁原子个数比为4∶2=2∶1;设铁原子的半径为r,面心立方晶胞的面对角线为4r,边长为2r,体心立方晶胞的体对角线为4r,则边长为,两者比值为。

(2)题图堆积模型为体心立方堆积,因此配位数为8,晶胞中铁原子的个数为8×+1=2,晶胞的质量为2× g,铁原子的半径是a cm,体心立方晶胞的体对角线为4a cm,则晶胞的边长为 cm,晶胞体积为()3 cm3,因此密度为 g/cm3。

6.答案　(1)4∶6∶3　×100%　(2)金属键　Cu3AuH8

(3)CuBr　 g/cm3

解析　(1)三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为8∶12∶6=4∶6∶3。已知Fe原子半径为r pm,δ-Fe晶体的空间利用率为晶胞中2个原子的体积与晶胞体积的百分比,晶胞中铁原子的体积为2×πr3 pm3,体心立方晶胞中,体对角线为4r pm,则晶胞边长为 pm,晶胞体积为()3 pm3,空间利用率为×100%。

(2)金属原子间形成金属键;氢原子可进入由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中,则H原子应位于晶胞内部,一个晶胞中应含有8个H原子、1个Au原子、3个Cu原子,则晶体储氢后化学式为Cu3AuH8。

(3)该晶胞中Br原子个数=8×+6×=4,Cu原子个数为4,Br、Cu原子个数之比为1∶1,其化学式为CuBr。若该溴化物晶胞参数为a pm,晶胞体积=(a×10-10cm)3,则该溴化物晶体的密度== g/cm3= g/cm3。