人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三节金属晶体第2课时当堂检测题

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这是一份人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三节金属晶体第2课时当堂检测题，共17页。试卷主要包含了下列叙述不正确的是，下列有关金属的说法不正确的是，下列关于如图说法不正确的是，下列金属对应的晶胞正确的是等内容，欢迎下载使用。

题组一金属晶体的原子堆积模型
1.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.金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用
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
2.金属银的晶胞是一个“面心立方体”(注:八个顶点和六个面分别有一个金属原子)。则金属银平均每个晶胞中含有的金属原子数是( )
A.5个B.4个C.3个D.2个
3.下列对各组物质性质的比较中,正确的是( )
A.熔点:LiB.导电性:Ag>Cu>Al>Fe
C.密度:Na>Mg>Al
D.空间利用率:体心立方堆积<六方最密堆积<面心立方最密堆积
4.下列叙述不正确的是( )
A.某物质熔融状态可导电,固态可导电,将其投入水中所形成的溶液也可导电,则该物质只可能是金属单质
B.晶体中只要有阴离子,就一定有阳离子;有阳离子不一定有阴离子
C.二氧化硅、金刚石、晶体硼都是直接由原子构成晶体
D.镁型和铜型金属晶体的配位数均为12,每个晶胞占有的原子数目均为2
5.下列有关金属的说法不正确的是( )
A.金属的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关
B.简单立方堆积的空间利用率最低
C.钠晶胞结构如图,则钠晶胞中每个钠原子的配位数为6
D.温度升高,金属的导电性将变小
6.金属原子在二维平面里的放置有下图所示的两种方式,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
7.下列关于如图说法不正确的是( )
A.此种最密堆积为面心立方最密堆积
B.铜晶体采用该种堆积方式
C.该种堆积方式可用符号“……ABCABC……”表示
D.镁晶体采用该种堆积方式
8.下列关于体心立方堆积型晶体(晶胞结构如图)的结构的叙述中正确的是( )
A.是密置层的一种堆积方式
B.晶胞是六棱柱
C.每个晶胞内含2个原子
D.每个晶胞内含6个原子
9.对图中某晶体结构的模型进行分析,有关说法正确的是( )
A.该种堆积方式为六方最密堆积
B.该种堆积方式称为体心立方堆积
C.该种堆积方式称为面心立方最密堆积
D.金属Mg就属于此种最密堆积方式
10.下列金属对应的晶胞正确的是( )
A.Na 面心立方晶胞B.Mg 六方晶胞
C.Cu 六方晶胞D.Au 体心立方晶胞
11.已知某金属晶体中(如碱金属)原子堆积方式如下图所示,则该堆积方式是( )
A.简单立方堆积B.体心立方堆积
C.六方最密堆积D.面心立方最密堆积
12.如图为金属镉的堆积方式,下列说法正确的是( )
A.此堆积方式属于非最密堆积
B.此堆积方式为Cu型
C.配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8
D.镉的堆积方式与铜的堆积方式不同
13.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞(),晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球,且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为( )
A.a2B.3a4C.3a2D.2a
14.Fe单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,分别如图1、图2所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞的边长分别为a、b,则铁单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为 ,铁原子的配位数之比为。
15.金属晶体的原子堆积方式常有以下四种,请认真观察模型(如图),回答下列问题:
(1)四种堆积模型的堆积名称依次是、、、。
(2)图甲所示的堆积方式,空间利用率为 ,只有金属采用这种堆积方式。
(3)图乙、丙所示的两种堆积方式中金属原子的配位数 (填“相同”或“不相同”);乙中的空间利用率为 ,丙中按
的方式进行堆积。
(4)采取丁中堆积方式的金属通常有 (任写三种金属元素的符号),每个晶胞中所含有的原子数为。
题组二混合晶体
16.金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示,下列说法不正确的是( )
A.金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同
B.金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系:互为同素异形体
C.这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D.石墨与C60的晶体类型相同
17.碳元素的单质有多种,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:
回答下列问题:
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为、。
(3)C60属于晶体,石墨属于晶体。
(4)金刚石晶胞含有个碳原子。若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r= a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (不要求计算结果)。
能力提升练
1.(疑难,★★☆)对于面心立方最密堆积的描述错误的是( )
A.铜、银、金采用这种堆积方式
B.面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心都各有一个金属原子
C.平均每个面心立方晶胞中有14个金属原子
D.平均每个面心立方晶胞中有4个金属原子
2.(疑难,★★☆)关于金属晶体的体心立方堆积的结构的叙述中,正确的是( )
A.晶胞是六棱柱
B.钠、钾、铁采用此种堆积方式
C.每个晶胞中含4个原子
D.每个晶胞中含5个原子
3.(疑难,★★☆)几种晶体的晶胞如图所示:
从左到右分别表示的物质正确的排序是( )
A.碘、锌、钠、金刚石
B.金刚石、锌、碘、钠
C.钠、锌、碘、金刚石
D.锌、钠、碘、金刚石
4.(2018广东中山一中高二下第二次段考,疑难,★★☆)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是( )
A.①为简单立方堆积,②为六方最密堆积,③为体心立方堆积,④为面心立方最密堆积
B.每个晶胞含有的原子数分别为①1个,②2个,③2个,④4个
C.晶胞中原子的配位数分别为①6,②8,③8,④12
D.空间利用率的大小关系为①<②<③<④
5.(2018辽宁六校协作体高二下期中,疑难,★★☆)下列有关说法不正确的是( )
A.水合铜离子的模型如图1所示,1个水合铜离子中有4个配位键
B.CaF2晶体的晶胞如图2所示,每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2+
C.H原子的电子云图如图3所示,H原子核外的大多数电子在原子核附近运动
D.金属Cu原子堆积模型如图4所示,该金属晶体为最密堆积,每个Cu原子的配位数均为12
6.(2018四川雅安中学高二月考,★★☆)Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞结构如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知Al的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数,Al的相对原子质量为M,请填空:
(1)晶胞中Al原子的配位数为 ,一个晶胞中Al原子的数目为。
(2)该晶体的密度为 (用字母表示)。
7.(疑难,★★★)(1)如图所示的是二维平面晶体示意图,所表示的化学式为AX3的是。
(2)如图为金属银的一个晶胞,请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的银原子数是个。
②该晶胞称为 (填字母)。
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此晶胞的边长为a cm,Ag的摩尔质量为108 g·ml-1,金属银的密度为ρ g·cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则NA为 (用a、ρ表示)。
答案全解全析
基础过关练
1.D 根据金属晶体的电子气理论,A、B两项都是正确的。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。
2.B 用“均摊法”,金属银平均每个晶胞中含有的金属原子数为8×18+6×12=4个,故选B。
3.B 同主族的金属,原子序数越大,熔点越低,这是因为它们的价电子数相同,随着原子半径的增大,金属键逐渐减弱,A项错误;Na、Mg、Al是同周期的金属单质,密度逐渐增大,C项错误;不同堆积方式的金属晶体空间利用率:简单立方堆积为52%,体心立方堆积为68%,六方最密堆积和面心立方最密堆积均为74%,D项错误。
4.D 金属晶体在熔融状态可导电,固态可导电,并且活泼金属与水反应生成碱和H2,碱为电解质,其溶液能导电,该物质应为金属单质,A项正确;离子晶体中阴离子与阳离子之间通过离子键结合,则在晶体中只要有阴离子,就一定有阳离子,但是金属晶体中,存在金属阳离子和自由电子,没有阴离子,所以有阳离子不一定有阴离子,B项正确;二氧化硅、金刚石、晶体硼都是直接由原子构成晶体,均属于原子晶体,C项正确;镁型和铜型金属晶体的配位数均为12, 镁为六方最密堆积,每个晶胞占有的原子数目为2,铜为面心立方最密堆积,每个晶胞占有的原子数目为4,D项错误。
5.C 由钠晶胞可知,钠为体心立方堆积,每个钠原子的配位数是8。
6.C 金属原子在二维平面里有两种排列方式,一种是密置层排列,另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;非密置层排列的空间利用率较密置层低,原子的配位数为4。由此可知,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。
7.D 从图示可看出,该堆积方式的第一层和第四层相同,这种堆积方式可用符号“……ABCABC……”表示,属于面心立方最密堆积,金属铜采用这种堆积方式,而镁属于六方最密堆积,所以D不正确。
8.C 体心立方堆积型晶体是非密置层的一种堆积方式,为立方体形晶胞,晶胞内含原子数为8×18+1=2。
9.C 由图示知该堆积方式为面心立方堆积,A、B错误,C正确;Mg是六方最密堆积,D错误。
10.B Na是体心立方堆积,Cu、Au属于面心立方最密堆积,Mg是六方最密堆积。
11.B 将非密置层上层金属填充在下层金属形成的凹槽中,属于体心立方堆积。
12.D 由题图可看出,镉的堆积方式为“……ABAB……”形式,为Mg型,与铜的堆积方式不同,故A、B两项错误,D项正确;Mg型最密堆积的配位数为12,C项错误。
13.B 如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面,可得如图所示的结构,其中AB为晶胞的边长,BC为晶胞的面对角线,AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知:BC=2a,结合AB2+BC2=AC2得:r=3a4。
14.答案 2b3∶a3 3∶2
解析面心立方晶胞边长为a,体积V=a3,含有Fe原子数为8×18+6×12=4,故m=a3ρ(面心)=4×56NA g(NA为阿伏加德罗常数的值);体心立方晶胞边长为b,体积V=b3,含有Fe原子数为8×18+1=2,故b3ρ(体心)=2×56NA g,故ρ(面心)∶ρ(体心)=2b3∶a3。面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子,体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子,故Fe原子配位数之比为12∶8=3∶2。
15.答案 (1)简单立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积体心立方堆积 (2)52% P(钋) (3)相同 74% ABCABCABC……
(4)K、Na、Fe(合理即可) 2
解析 (1)甲中的堆积方式是将非密置层的金属原子上下对齐,形成的晶胞是1个立方体,在立方体的每个顶角有1个金属原子,称为简单立方堆积。乙、丙中都是密置层原子的堆积方式,乙中上面A层和下面A层的3个原子组成的三角形方向相同,称为六方最密堆积。丙中A层和C层的3个原子组成的三角形方向相反,称为面心立方最密堆积。丁中的堆积方式是将非密置层的上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中,并使非密置层的原子稍稍分离,每层均照此堆积,形成的晶胞是1个立方体,在立方体的每个顶角有1个原子,立方体的中心有1个金属原子,称为体心立方堆积。(2)简单立方堆积的空间利用率最低,为52%,采取这种堆积方式的只有P(钋)。(3)乙、丙两种堆积方式中,金属原子的配位数均为12,且空间利用率均为74%。(4)丁中是体心立方堆积,采取这种堆积方式的金属有K、Na、Fe等。用“均摊法”可求得每个晶胞中含有金属原子的个数为1+8×18=2。
16.D 金刚石中碳原子为sp3杂化,石墨烯中碳原子为sp2杂化,A项正确;金刚石、石墨、C60和石墨烯都是碳元素形成的不同单质,它们互为同素异形体,B项正确;碳元素的同素异形体完全燃烧的产物都是CO2,C项正确;C60是分子晶体,石墨是混合晶体,D项错误。
17.答案 (1)同素异形体
(2)sp3 sp2
(3)分子混合
(4)8 38 8×43πr3a3=3π16
解析 (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们的组成相同,结构不同,性质不同,互为同素异形体。(2)金刚石中一个碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化),构成正四面体;石墨烯中的碳原子采取sp2杂化,形成平面六元并环结构。(3)C60的构成微粒是分子,所以属于分子晶体;石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力,所以石墨属于混合晶体。(4)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有4个碳原子,面心上有6个碳原子,顶点有8个碳原子,所以金刚石晶胞中碳原子数目为4+6×12+8×18=8;若碳原子半径为r,金刚石的晶胞边长为a,根据硬球接触模型,则晶胞边长与碳原子半径r的关系为3a=8r,所以r=38a;碳原子在晶胞中的空间占有率为8×43πr3a3=8×43π×(38a)3a3=3π16。
能力提升练
1.C 平均每个面心立方晶胞含有金属原子的个数为8×18+6×12=4。
2.B 体心立方堆积方式为立方体的顶点和体心均有一个原子,每个晶胞中含有8×18+1=2个原子。
3.C 第一种晶胞为体心立方堆积,钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式;第二种晶胞为六方最密堆积,镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式;第三种晶胞的粒子为双原子分子,可以是碘;第四种晶胞的粒子构成正四面体结构,为金刚石。
4.B ①为简单立方堆积,②为体心立方堆积,③为六方最密堆积,④为面心立方最密堆积,A错误;①中原子个数=8×18=1,②中原子个数=1+8×18=2,③中原子个数为2,④中原子个数=8×18+6×12=4,B正确;晶胞中原子的配位数分别为①6,②8,③12,④12,C错误;空间利用率:①52%,②68%,③74%,④74%,所以空间利用率顺序为①<②<③=④,D错误。
5.C 水合铜离子中铜离子的配位数为4,配体是水,水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键,A正确;根据均摊法可知,在CaF2晶体的晶胞中,每个CaF2晶胞平均占有Ca2+个数为8×18+6×12=4,B正确;电子云图表示电子在某一区域出现的概率的大小,H原子核外只有一个电子,所以不存在大多数电子一说,只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的概率较大,C错误;在金属晶体的最密堆积中,对于每个原子来说,在其周围的原子有与之同一层上的六个原子和上一层的三个原子及下一层的三个原子,故每个原子周围都有12个原子,对于铜原子也是如此,D正确。
6.答案 (1)12 4 (2)M42d3NA
解析 (1)Al晶体中原子按ABCABC……方式堆积,属于面心立方最密堆积,配位数为12,一个晶胞中Al原子的数目为8×18+6×12=4。
(2)利用公式求金属晶体的密度,关键是找出晶胞的边长。题中面对角线的长度为4d,然后根据边长的2倍等于面对角线的长度可求得边长为22d,把数据代入公式ρV=NNAM得ρ×(22d)3=4NAM,解得ρ=M42d3NA。
7.答案 (1)b (2)①4 ②C ③432ρ·a3
解析 (1)由图中直接相邻的原子数可以求得a、b的原子数之比分别为1∶2、1∶3,相应化学式分别为AX2、AX3,故选b。(2)①根据“均摊法”可计算晶胞中的原子个数:8×18+6×12=4。②该晶胞为面心立方晶胞。③根据ρ·a3=NNAM可得:NA=Nρ·a3M,将数据代入该式,可得NA=432ρ·a3。