2019-2020学年高中化学 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体练习（含解析）新人教版选修3

金属晶体1．下列关于晶体的说法正确的是()A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低解析：金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，无阴离子。金属晶体的熔点相差比较大，金属钨的熔点(3410℃)高于晶体硅(1410℃)，而金属汞的熔点(常温下呈液态)比白磷、碘等分子晶体的低。答案：A2．依据“电子气”的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释，正确的是()A．温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强B．温度升高，阳离子的动能变大，阻碍电子的运动，以致金属导电性减弱C．温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱D．温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子的吸引力变小，以致导电性增强解析：温度升高时，由于阳离子吸收大量的能量，动能变大，阻碍电子的运动，故温度越高，导电性越弱。答案：B3．按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是()A．由分子间作用力结合而成，熔点低B．固体或熔融后易导电，熔点在1000℃左右C．由共价键结合成网状结构，熔点高D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电解析：A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1000℃左右，不是很高，应为金属晶体；C为原子晶体，D为离子晶体。答案：B4．下列关于金属晶体的体心立方堆积的结构形式的叙述正确的是()A．晶胞是六棱柱B．每个晶胞中含有2个原子C．每个晶胞中含4个原子D．每个晶胞中含5个原子解析：金属晶体的体心立方堆积的晶胞是平行六面体，体心立方堆积的堆积方式为立方体的顶点和体心各有1个原子，每个晶胞中含有8×18＋1＝2个原子。答案：B5．某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0g·cm－3，用X­射线研究该固体的结构时得知：在边长为1×10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的()A．32B．120C．150D．180解析：20个原子的质量为5.0g·cm－3×(1×10－7cm)3＝5.0×10－21g，则1个碳原子的质量为2.5×10－22g，则NA个原子的质量为6.02×1023×2.5×10－22g＝150.5g，故摩尔质量为150.5g·mol－1，此元素的相对原子质量最接近150。答案：C6.金属钠晶体为体心立方堆积(如图)，实验测得钠的密度为ρ(g·cm－3)。已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，假定金属钠原子为等直径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为()A.32aNAρB.3·32aNAρC.34·32aNAρD.12·32aNAρ解析：该晶胞中实际含钠原子两个，晶胞边长为4×r3，则ρ＝2×aNA×4×r33，进一步化简后可得答案。答案：C7．结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。①简单立方堆积的是__________________；②体心立方堆积的是__________________；③六方最密堆积的是__________________；④面心立方最密堆积是________________；(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________(填字母)。A．由分子间作用力形成，熔点很低B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C．固体有良好的导电性、导热性和延展性(3)下列关于金属晶体的叙述正确的是______(填字母)。A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B．金属阳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C．钙的熔、沸点高于钾D．温度越高，金属的导电性越好解析：(1)简单立方堆积的空间利用率低，金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB……的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC……的方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。(2)A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。(3)常温下，Hg为液态，A错；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C正确；温度升高，金属的导电性减弱，D错。答案：(1)①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au(2)C(3)BC8.金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立方结构。实际测得金属钨的密度为ρ，钨的相对原子质量为M，假定钨原子为等直径的刚性球，请回答下列问题：(1)每一个晶胞分摊到________个钨原子。(2)晶胞的边长a为________。(3)钨的原子半径r为________(只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。(4)金属钨原子形成的体心立体结构的空间利用率为________。解析：(1)晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故每一个晶胞分摊到2个钨原子。(2)每个晶胞中含有2个钨原子，则每个晶胞的质量m＝2MNA，又因每个晶胞的体积V＝a3，所以晶胞密度ρ＝mV＝2MNAa3，a＝32MNAρ。(3)钨晶胞的体对角线上堆积着3个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的4倍，即4r＝3a，r＝3a4＝34×32MNAρ。(4)每个晶胞含有2个钨原子，2个钨原子的体积V′＝2×43πr3＝8πr33，则该体心立方结构的空间利用率＝V′V＝8πr33a3×100%＝83π34a3a3×100%＝3π8×100%≈68%。答案：(1)2(2)32MNAρ(3)34×32MNAρ(4)68%9．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示其中的一层结构)：(1)C60、金刚石和石墨三者互为________。A．同分异构体B．同素异形体C．同系物D．同位素(2)固态时，C60属于________(填“原子”或“分子”)晶体，C60分子中含有双键和单键，推测C60跟F2______________(填“能”或“不能”)发生加成反应。(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是________NA个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入一个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________________。(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形拥有的碳原子数是________个。解析：C60晶体中存在不饱和的碳碳双键，在一定条件下能与F2发生加成反应；晶体硅的结构与金刚石相似，存在以硅原子为中心和顶点的正四面体结构单元，每个硅原子形成4个Si—Si键，但一个Si—Si键为2个硅原子共有，故一个硅原子可形成2个Si—Si键，即1mol硅原子能形成2molSi—Si键；石墨中每个C原子形成3条C—C键，故每个C原子为3个六边形所共用，每个六边形拥有的C原子个数为6×13＝2个。答案：(1)B(2)分子能(3)26(4)2