2022年高三化学寒假课后同步练习（含答案）：24金属键、金属晶体的原子堆积模型

这是一份2022年高三化学寒假课后同步练习（含答案）：24金属键、金属晶体的原子堆积模型，共5页。

[目标要求] 1.掌握金属键的含义和金属晶体的结构特点。2.能用金属键理论解释金属的一些物理性质。3.掌握金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点。
一、金属键
1．本质
描述金属键本质的最简单理论是“________理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“__________”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。
2．金属晶体
在金属单质的晶体中，原子之间以________相互结合，构成金属晶体的粒子是___和____________。
3．金属键的强度差别________，例如，金属钠的熔点较低，硬度较小，而钨是熔点最高的金属，这是由于________________________不同的缘故。一般来说，金属的____________越小，金属键越强，金属的____________越多，金属键越强。
4．金属材料有良好的延展性，由于金属键________方向性，当金属受到外力作用时，____________________________________而不会破坏金属键；金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的________________________________________发生定向移动；金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下，________________________频繁碰撞，阻碍了____________________的传递。
二、金属晶体的原子堆积模型
金属原子在二维平面里有两种排列方式，一种是“____________”(填“密置层”或“非密
置层”)，其配位数为______；另一种是____________(填“密置层”或“非密置层”)，其配位数为____。金属晶体可看作是金属原子在________空间中堆积而成，有如下基本模式：
1．简单立方堆积
是按“____________”(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，其空间利用率____________，晶胞构成：一个立方体，____个原子，如________。
2．体心立方堆积
是按____________(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，晶胞构成：________
立方，________个原子，如碱金属。
3．六方最密堆积和面心立方最密堆积
六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照______________(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数均为____，空间利用率均为______。
六方最密堆积：按________________方式堆积；面心立方最密堆积：按________________方式堆积。
三、石墨——混合晶体
1．结构特点——层状结构
(1)同层内，碳原子采用________杂化，以________________相结合，形成____________平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平行且相互重叠，p电子可在整个平面中运动。
(2)层与层之间以____________________。
2．晶体类型
石墨晶体中，既有____________，又有____________和____________，属于____________。
1．金属的下列性质中，不能用晶体结构加以解释的是( )
A．易导电 B．易导热 C．有延展性 D．易锈蚀
2．在金属晶体中，如果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、沸点就越高。则下列各组金属熔、沸点的高低顺序，排列正确的是( )
A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞Li
C．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al
3.
右图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30 g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
(1)每一个晶胞中分摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。
(3)计算钨的原子半径r(提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。
练基础落实
知识点1 金属键和金属晶体
1．金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
A．脱落价电子后的金属离子间的相互作用
B．金属原子间的相互作用
C．脱落了价电子的金属离子与脱落的价电子间的相互作用
D．金属原子与价电子间的相互作用
2．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键，而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
知识点2 金属晶体的物理特性
3．金属晶体的特征是( )
A．熔点都很高 B．熔点都很低
C．都很硬 D．都有导电、导热、延展性
4．某物质熔融状态可导电，固态可导电，将其投入水中，水溶液也可导电，则可推测该物质可能是( )
A．金属 B．非金属
C．可溶性碱 D．可溶性盐
5．金属能导电的原因是( )
A．金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱
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
知识点3 金属晶体的原子堆积模型
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
7．金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法中正确的是( )
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在三堆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
练方法技巧
金属晶体熔、沸点高低的比较方法
8．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C．金属铝的硬度大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
9．下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
金属晶胞有关计算的技巧
10．晶胞即晶体的最小重复单元。已知铁为面心立方晶体，其晶胞结构如图Ⅰ所示，面心立方的晶胞结构特征如图Ⅱ所示。若铁原子的半径为1.27×10－10 m，试求铁的晶胞边长，即图Ⅲ中AB的长度为____________ m。
11．(1)如图所示为二维平面晶体示意图，表示化学式为AX3的是________。
(2)下图为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。
②该晶胞称为________(填序号)。
A．六方晶胞 B．体心立方晶胞
C．面心立方晶胞 D．简单立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64 g·ml－1，金属铜的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为________(用a、ρ表示)。
参考答案
基础落实
一、
1．电子气 价电子 电子气
2．金属键 金属阳离子 自由电子
3．很大 形成的金属键强弱 原子半径 价电子数
4．没有 晶体中的各原子层发生相对滑动 自由电子可以在外加电场作用下 自由电子与金属原子
自由电子对能量
二、
密置层 6 非密置层 4 三维
1．非密置层 比较低 1 钋(P)
2．非密置层 体心 2
3．密置层 12 74% ABABAB… ABCABC……
三、
1．(1)sp2 共价键 正六边形 (2)范德华力相结合
2．共价键 金属键 范德华力 混合晶体
课堂练习
1．D [金属的晶体结构只能解释金属有金属光泽、导电性、导热性、延展性、硬度、熔点等物理性质，是否容易生锈是金属的化学性质，只能用金属的原子结构加以解释。]
2．C
3．(1)2 (2)3.16×10－8 cm (3)1.37×10－8 cm
解析 (1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。
(2)应用基本关系式：eq \f(M,ρ)＝Veq \f(NA,x)，先求出晶胞的体积，然后根据V＝a3计算晶胞的边长。
课时作业
1．C
2．D [氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱。氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内(如)，所以应选择D项。]
3．D 4.A
5．B [根据电子气理论，电子是属于整个晶体的，在外加电场作用下，发生了定向移动从而导电，故B项正确；有的金属中金属键较强，但依然导电，故A项错误；金属导电是靠自由电子的定向移动，而不是金属阳离子发生定向移动，故C项错误；金属导电是物理变化，而不是失去电子的化学变化，故D项错误。]
6．D [根据金属晶体的电子气理论，选项A、B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%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为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。]
7．C [金属原子在二维空间里有两种排列方式，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，为4。由此可知，上图中a为密置层，b为非密置层。密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种堆积模型，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。所以，只有C选项正确。]
8．C [镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点和硬度都逐渐减小；因铝离子比钠离子的半径小而所带电荷多，使金属铝比金属钠的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因镁离子比钙离子的半径小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点高，硬度大。]
9．D
10．3.59×10－10
解析 由图Ⅲ可以得：AB＝eq \r(2)×2×1.27×10－10 m
≈3.59×10－10 m。
11．(1)② (2)①4 ②C ③eq \f(256,ρ·a3)
解析 (1)由图中直接相邻的原子数可以求得①②中两类原子数之比分别为1∶2、1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为②。(2)①用“均摊法”求解，8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4；②该晶胞为面心立方晶胞；③eq \f(4,NA)·64＝ρ·a3，NA＝eq \f(256,ρ·a3)。