化学选择性必修2第3章 晶体结构与性质3.1金属晶体习题

这是一份化学选择性必修2第3章 晶体结构与性质3.1金属晶体习题，共15页。试卷主要包含了单选题，填空题，结构与性质等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．钠的一种氧化物的晶胞如图(“●”或“○”均表示一个简单离子)。正确的是
A．该氧化物的化学式为Na2O2
B．晶胞中连接“○”与“●”的线段表示共价键
C．该晶体中“○”与“●”的核外电子排布相同
D．晶胞中与“○”最近且等距的“●”的数目为4
2．下列有关物质结构与性质的说法正确的是
A．基态碳原子价电子排布图：
B．的空间结构：平面三角形
C．C60高温高压下可转变为结构类似金刚石的碳玻璃，该碳玻璃中碳原子为sp2杂化
D．硫单质和氢气低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图，该晶体属分子晶体
3．下列各组物质中，化学键类型与晶体类型均相同的是
A．、B．、
C．、D．、
4．下列关于金属键或金属的性质说法正确的是
①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③、、的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属
A．①②B．②③C．③④D．①④
5．金属材料具有良好的延展性的原因是
A．金属原子半径都较大，价电子数较少
B．金属受外力作用变形时，金属中各原子层会发生相对滑动
C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速率加快
D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量
6．金属键的实质是
A．金属阳离子和自由电子之间的相互排斥
B．阴、阳离子之间的相互作用
C．金属阳离子和自由电子之间的相互吸引
D．金属阳离子和自由电子之间的相互作用
7．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法中正确的是
A．超氧化钾的化学式为
B．每个晶胞中含有8个和4个
C．晶体中与每个距离最近的有8个
D．晶体中0价氧原子和价氧原子个数比为2：1
8．石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是
A．从石墨中剥离出石墨烯需要破坏化学键
B．石墨中的碳原子采取杂化，每个杂化轨道含轨道与轨道
C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范德华力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电
D．石墨烯中平均每个六元环含有3个碳原子
9．通过反应4BI(g)+As4(g)4BAs(s，晶体)+6I2(g)可制备具有超高热导率半导体材料——BAs晶体。下列说法错误的是
A．图(a)表示As4结构，As4分子中成键电子对数与孤对电子数之比为3：1
B．图(b)表示单质硼晶体B12的基本结构单元，该基本单元为正二十面体
C．图(b)所示单质硼晶体的熔点为2180℃，它属于共价晶体
D．图(c)表示BAs的晶胞结构，距离As原子最近且相等的B原子有4个
10．下列叙述正确的是
①在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
②晶体的晶胞是面心立方结构
③As是第ⅤA族的一个元素，其外围电子排布式为，属于p区元素
④熔融状态的不能导电，的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液，从不同角度分类是一种共价化合物、非电解质、盐、分子晶体
A．①②B．②③C．①③D．②④
11．下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
12．有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，下列说法错误的是
A．该物质的化学式为TiNB．Ti与Ti的最近距离是
C．Ti的配位数为6D．与N距离相等且最近的N有12个
13．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列叙述错误的是
A．晶体中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12
B．③为六方堆积
C．晶胞中含有的原子数分别为：③2，④4
D．金属晶体是一种“巨分子”，可能存在分子间作用力
14．对图中某金属晶体结构的模型进行分析，判断下列有关说法正确的是
A．该种堆积方式称为六方堆积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堆积D．金属就属于此种堆积方式
15．如图是某化合物的晶体结构，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱侧面上。则该化合物的化学式为
A．B．C．D．
二、填空题
16．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：简单立方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构。请回答下列问题：
(1)a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为_______。
(2)三种堆积方式的实质是金属阳离子的堆积方式，那么自由电子有无确切的堆积方式？_______(填“有”或“无”)。
(3)影响金属晶体熔点的主要因素是_______。
17．铜及其化合物在工农业生产中有广泛的应用。
Ⅰ.金属铜的原子堆积模型如图-1所示，
(1)该晶胞中每个Cu原子周围最近距离的Cu原子数目为_______。
Ⅱ.能与、、、等形成配位数为4的配合物。
(2)向溶液中加入过量NaOH溶液可生成。中除了配位键外，还存在的化学键类型有_______(填字母)。
A．离子键B．金属键C．极性共价键D．非极性共价键
(3)将CuO投入、的混合溶液中进行“氨浸”，控制温度为50~55℃，pH约为9.5，CuO转化为溶液。
①CuO被浸取的离子方程式为_______。
②结构中，若用两个分子代替两个分子，可以得到两种不同结构的化合物，由此推测的空间构型为_______。
(4)可以与乙二胺()形成配离子，如题图-2所示：
③H、O、N三种元素的电负性从大到小的顺序为_______。
④乙二胺分子中N原子成键时采取的杂化类型是_______。乙二胺和三甲胺均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是_______。
Ⅲ.将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质，
(5)下列物质中，属于顺磁性物质的是_______(填标号)。
A． B． C．
三、结构与性质
18．金属和非金属分界线附近的元素(如、、)，可用于制造半导体材料，是科学研究的热点。试回答下列问题：
(1)锗()是一种重要的半导体材料，写出基态原子的价层电子排布式，说明价电子在其最高能级上的分布遵循的原则。________
(2)是一种非晶态半导体，也称玻璃半导体。区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是________？
(3)等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似，如图所示。每个原子周围有________个距离最近的原子？每个晶胞中有________个原子？
19．在某种含镁、镍、碳3种元素的超导材料晶体中，镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中的两种八面体空隙，一种完全由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子共同构成，碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中，晶胞如图所示。
(1)该晶体的化学式为_______。
(2)若取碳原子为晶胞顶点，则镍原子位于晶胞的_______位置。
参考答案：
1．C
【分析】由晶胞图知，黑色原子有8个在体内；白色原子有8个在体内，6个在面心，根据均摊法计算，可知白色原子和黑色原子个数比为1：2，故该氧化物为氧化钠，且白色表示氧离子，黑色为钠离子，据此回答。
【详解】A．由分析知该氧化物为氧化钠，A错误；
B．氧化钠为离子化合物且只含有离子键，即线段表示离子键，B错误；
C．钠离子和氧离子核外电子数均为10，最外层电子均为8，核外电子排布相同，C正确；
D．由晶报图知，晶报中与氧离子最近且等距离的钠离子数目为8，D错误；
故选C。
2．B
【详解】A．基态C原子的价电子排布为2s22p2，2p轨道只有两个电子，A错误；
B．CO中心C原子的价层电子对数为=3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，B正确；
C．金刚石中的C原子均为饱和碳原子，采取sp3杂化，C错误；
D．该晶体是一种新型超导材料，说明是由阴阳离子构成的，属于离子晶体，D错误；
综上所述答案为B。
3．C
【详解】A．NaCl中只有离子键，NaOH中有离子键和极性共价键，两者都是离子晶体，A不符合题意；
B．SiO2、SO2中都只有极性共价键，SiO2是共价晶体，SO2是分子晶体，B不符合题意；
C．Na2CO3、KClO3中都含有离子键和极性共价键，二者都是离子晶体，C符合题意；
D．H2O2中含有极性共价键和非极性共价键，Na2O2中含有离子键和非极性共价键，H2O2是分子晶体，Na2O2是离子晶体，D不符合题意；
故选C。
4．C
【详解】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；
③一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，、、三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；
④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；
故选：C。
5．B
【详解】A．金属原子价电子数较少，容易失去电子，不能说明金属有延展性，A错误；
B．金属受外力作用时，金属原子层之间会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属有良好的延展性，B正确；
C．金属的延展性与原子层的相对滑动有关，与电子的运动无关，C错误；
D．自由电子传递能量与金属延展性无关，可以影响金属的导热性，D错误。
答案选B。
6．D
【详解】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用，金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用，故选：D。
7．A
【详解】A．由题中的晶胞结构知，有8个位于晶胞顶角，6个位于晶胞面心，则晶胞实际含有的个数为，有12个位于棱上，1个处于体心，则晶胞中实际含有的个数为；超氧化钾的化学式为，A正确；
B．和都为4个，B错误；
C．晶体中与每个距离最近的有12个，C错误；
D．设晶体中0价氧原子和价氧原子的个数分别为x、y，则有，，得，D错误；
故选A。
8．C
【详解】A．石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，层内碳原子间存在共价键，每个C原子形成3个键，且每个C原子为3个六元环所共有，据此分析解题。石墨晶体中，层与层之间的作用力为范德华力，从石墨中剥离出石墨烯需要破坏范德华力，故A错误；
B．石墨中的碳原子采取杂化，每个杂化轨道含轨道与轨道，故B错误；
C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在范德华力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电，故C正确；
D．每个C原子为3个六元环所共有，则石墨烯中平均每个六元环含有的碳原子数为，故D错误；
故选：C。
9．A
【详解】A．图(a)表示结构，每个原子最外层有5个电子，形成3个键，还有1对孤对电子，分子中成键电子对数(共6对)与孤对电子数(共4对)之比为3∶2，A错误；
B．图(b)表示单质硼晶体的基本结构单元，每个面都是由3个B原子形成的正三角形，一共有20个正三角形，所以该基本单元为正二十面体，B正确；
C．单质硼晶体的熔点为，熔点较高，且原子间通过共价键结合，属于共价晶体，C正确；
D．晶胞中，较大的原子为原子，距离原子最近且相等的B原子有4个，D正确；
答案选A。
10．B
【详解】①在基态多电子原子中，同一能层的p轨道电子的能量高于s轨道电子的能量，不同能层的p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量，如2p轨道电子的能量低于3s轨道电子的能量，①错误；
②在C60晶体的晶胞中，在晶胞的顶点和面心上各有一个C60分子，是面心立方结构，②正确；
③As是ⅤA族元素，其外围电子排布式为4s24p3，属于p区元素，③正确；
④HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，说明其属于电解质，④错误；
综上所述，②③正确，B符合题意；故选：B。
11．C
【详解】A．金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，故A错误；
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子发生碰撞，从而发生热的传导，故B错误；
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，而自由电子起到润滑剂的作用，使得金属不会断裂，故C正确；
D．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，故D错误；
综上所述，答案为C。
12．B
【详解】A．该晶胞中，Ti（黑球）的个数为1+12=4，N（白球）的个数为8+6=4，则Ti和N的个数比为1:1，该物质的化学式为TiN，A正确；
B．该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则Ti与Ti的最近距离是a pm，B错误；
C．如图所示，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6，C正确；
D．与N距离相等且最近的N有12个，D正确；
故选B。
13．D
【分析】由金属晶体的晶胞结构图可知，①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方堆积，④为面心立方堆积。
【详解】A．根据晶胞结构可知，晶体中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12，A项正确；
B．依据上述分析可知，③为六方堆积，B项正确；
C．晶胞中含有的原子数分别为：③为2，④为，C项正确；
D．金属晶体是一种“巨分子”，存在金属阳离子和自由电子之间的相互作用，不存在分子间作用力，D项错误。
答案选D。
14．C
【详解】A.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，A错误；
B.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，B错误；
C.由题图知该堆积方式为面心立方堆积，C正确；
D.的堆积模型为六方堆积，D错误；
故选C。
15．A
【详解】利用均摊法计算晶胞的微粒个数可知，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子，故一个晶胞中镁原子的个数为；6个硼原子位于棱柱侧面上，故硼原子数为，所以晶胞中镁原子和硼原子的个数比为1∶1，故化学式为，A项正确；
故选A。
16．(1)1:4:2
(2)无
(3)金属键的强弱
【详解】（1）a中原子位于顶点，数目为；b中原子位于顶点和面心，数目为；c中原子位于顶点和体心，数目为2；a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为1:4:2；
（2）由于金属晶体中的自由电子不属于每个固定的原子，而是在整个晶体中自由移动，故自由电子无确切的堆积方式，答案为：无；
（3）金属晶体是金属原子通过金属键形成的，金属键的强弱直接影响佥属晶体的熔点。金属键越强，晶体的熔点越高，故答案为：金属键的强弱。
17．(1)12
(2)AC
(3) 正方形
(4) O>N>H sp3 乙二胺可以形成分子间氢键
(5)BC
【详解】（1）金属铜的原子堆积模型位面心立方最密堆积，该晶胞中每个Cu原子周围最近距离的Cu原子数目为12；
（2）根据信息可知能与形成配位键，中除了配位键外，Na+与之间存在离子键，之间存在极性共价键，故还存在的化学键类型有离子键、极性共价键，故答案为：AC；
（3）①将CuO投入、生成，CuO被浸取的离子方程式为；
②结构中，若用两个分子代替两个分子，如果是正四面体结构，两个分子代替两个分子，得到只有一种结构；可以得到两种不同结构的化合物，由此推测的空间构型为正方形结构；
（4）③同周期元素从左到右电负性依次增大，故电负性为O>N>H；
④乙二胺分子中N原子与H和C形成3个键，有一对个电子对，价层电子对为4，采取sp3杂化；乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺不能形成氢键，只有分子间作用力，所以乙二胺沸点高；
（5）具有未成对电子的物质具有顺磁性，Cu+价电子排布为3d10，Cu2+价电子排布为3d9，+2价的铜离子形成的物质具有顺磁性，故答案为BC；
18．(1)4s24p2，洪特规则
(2)X射线衍射法
(3) 4 4
【分析】能量最低原理：原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里；洪特规则是指在相同能量的轨道上，电子总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同；泡利原理是指每个轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子；
【详解】（1）为32号元素位于第四周期第ⅣA族，基态原子的价层电子排布式为4s24p2，其价电子在其最高能级为4p能级，电子分布遵循的原则为洪特规则；
（2）晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法；
（3）由图可知，以底面面心As原子为例，上层晶胞中存在2个Ga、在下层晶胞中也存在2个Ga，故每个原子周围有4个距离最近的原子；Ga位于晶胞内部，每个晶胞中有4个原子.
19．(1)
(2)棱心
【解析】（1）
根据均摊法，C原子位于晶胞内部，个数为1，Mg原子位于顶点，个数为，Ni原子位于面心，个数为，所以化学式为。答案为：；
（2）
若取碳原子为晶胞(立方体)顶点，据题图可知镍原子位于两个C原子连线的中点，即棱心上。答案为：棱心。
【点睛】分析晶胞中所含原子的个数，可采用均摊法。