资源描述
3.3金属晶体
1.金属晶体的形成是由于晶体中存在( )
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
解析:在金属晶体中,原子间以金属键相互结合,金属键的本质是金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被全部原子所共用,从而将全部金属原子维系在一起而形成金属晶体。实际上也就是靠脱落下来的价电子与其中的金属离子间的相互作用而使它们结合在一起。
答案:C
2.下列有关金属键的叙述错误的是( )
A.金属键没有饱和性和方向性
B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的猛烈的静电吸引作用
C.金属键中的电子属于整块金属
D.金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关
解析:金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块金属的“电子气”,被全部原子所共用,从而把全部的金属原子维系在一起,故金属键无饱和性和方向性;金属键中的电子属于整块金属共用;金属键是金属阳离子和自由电子之间的猛烈作用,既存在金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用,也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用;金属的物理性质及固体形成都与金属键的强弱有关。
答案:B
3.下列物质的熔沸点依次上升的是( )
A.Na、Mg、Al B.Na、Rb、Cs
C.Mg、Na、K D.铝、硅铝合金、单晶硅
解析:金属键的强弱与原子半径及价电子数有关,原子半径越小,价电子数越多,金属键越强,A、B、C中只有A组熔点依次上升;合金的熔点应比单组分都低,D错。故选A。
答案:A
4.不能用金属键理论解释的是( )
A.导电性 B.导热性 C.延展性 D.锈蚀性
解析:金属键是金属阳离子与自由电子之间的静电作用,它打算了金属晶体的一些性质,可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等金属晶体的物理性质,但不能解释其化学性质,例如锈蚀性。
答案:D
5.下列对各组物质性质的比较中,正确的是( )
A.熔点:Li<Na<K
B.导电性:Ag>Cu>Al>Fe
C.密度:Na>Mg>Al
D.空间利用率:体心立方积累<六方最密积累<面心立方最密积累
解析:同主族的金属单质,原子序数越大,熔点越低,这是由于它们的价电子数相同,随着原子半径的增大,金属键渐渐减弱,所以A选项不对;Na、Mg、Al是同周期的金属单质,密度渐渐增大,故C项错误;不同积累方式的金属晶体空间利用率分别是:简洁立方积累52%,体心立方积累68%,六方最密积累和面心立方最密积累均为74%,因此D项错误;常用的金属导体中,导电性最好的是银,其次是铜,再次是铝、铁,所以B选项正确。
答案:B
6.关于金属性质和缘由的描述不正确的是( )
A.金属一般具有银白色光泽,是物理性质,与金属键没有关系
B.金属具有良好的导电性,是由于在金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流,所以金属易导电
C.金属具有良好的导热性能,是由于自由电子在受热后,加快了运动速度,自由电子通过与金属离子发生碰撞,传递了能量
D.金属晶体具有良好的延展性,是由于金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键
解析:金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸取了可见光,又把各种波长的光大部分再放射出来,因而金属一般显银白色光泽;金属导电性是在外加电场作用下,自由电子定向移动形成电流;导热性是自由电子受热后,与金属离子发生碰撞,传递能量;良好的延展性是由于金属晶体中原子层能够滑动,但此时金属键未被破坏。
答案:A
7.下列各组物质中,按熔点由低到高的挨次排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、Al、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析:①中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故①错;②中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故②正确;③中Na、K、Rb价电子数相同,其阳离子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点渐渐降低,故③错;④中Na、Mg、Al价电子数依次增多,离子半径渐渐减小,金属键依次增加,熔点渐渐上升,故④正确。
答案:D
8.关于金属晶体的六方最密积累的结构形式的叙述正确的是( )
A.晶胞是六棱柱
B.晶胞是平行六面体
C.每个晶胞中含4个原子
D.每个晶胞中含17个原子
解析:金属晶体的六方最密积累结构形式的晶胞是六棱柱的——平行六面体,有8个顶点和1个内部原子,晶胞中确定占有2个原子。
答案:B
9.金属晶体中金属原子有三种常见的积累方式,六方积累、面心立方积累和体心立方积累,如图(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.3∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
解析:本题考查晶胞中微粒数的计算方法,用均摊法计算。晶胞(a)中所含原子=12×+2×+3=6,晶胞(b)中所含原子=8×+6×=4,晶胞(c)中所含原子=8×+1=2。
答案:A
10.只有阳离子而没有阴离子的晶体是( )
A.金属晶体 B.原子晶体
C.离子晶体 D.分子晶体
解析:分子晶体和原子晶体中不存在离子,所以不能选择B、D两项;离子晶体的构成粒子是阴离子和阳离子,C项也不符合题意;金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子,没有阴离子,因此应当选择A项。
答案:A
11.下列关于四种金属积累模型的说法中正确的是( )
A.图1和图4为非密置层积累,图2和图3为密置层积累
B.图1~图4分别是简洁立方积累、体心立方积累、面心立方积累、体心立方积累
C.图1~图4每个晶胞所含有原子数分别为1、2、2、4
D.图1~图4积累方式的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%
解析:图1、图2为非密置层积累,图3、图4为密置层积累,A项错误;图1~图4分别是简洁立方积累、体心立方积累、面心立方积累和六方最密积累,B项错误;图1~图4每个晶胞所含有的原子数(利用均摊法计算)分别为1、2、4、2,C项错误;D项正确。
答案:D
12.(双选)下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
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猛烈作用,在确定外力作用下,不因形变而消逝
C.钙的熔点高于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
解析:常温下,Hg为液态,A项错误;由于金属键无方向性,故金属键在确定范围内不因形变而消逝,B项正确;钙的金属键强于钾,故熔点高于钾,C项正确;温度上升,金属的导电性减弱,D项错误。
答案:BC
13.推断下列晶体类型。
(1)SiI4:熔点120.5 ℃,沸点271.5 ℃,易水解,为 。
(2)硼:熔点2 300 ℃,沸点2 550 ℃,硬度大,为 。
(3)硒:熔点217 ℃,沸点685 ℃,溶于氯仿,为 。
(4)锑:熔点630.74 ℃,沸点1 750 ℃,导电,为 。
解析:(1)SiI4为低熔点化合物,为分子晶体;(2)晶体硼熔点高,硬度大,是典型的原子晶体;(3)硒易溶于CHCl3,为分子晶体;(4)固体导电为金属晶体。
答案:(1)分子晶体 (2)原子晶体 (3)分子晶体 (4)金属晶体
14.Mn、Fe均为第四周期过渡元素,两元素的部分电离能(I)数据列于下表:
元素
Mn
Fe
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
回答下列问题:
(1)Mn元素价电子层的电子排布式为 ,比较两元素的I2、I3可知,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难。对此,你的解释是 。
(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成协作物,则与Fe原子或离子形成协作物的分子或离子应具备的条件是 。
(3)三氯化铁常温下为固体,熔点282 ℃,沸点315 ℃,在300 ℃以上易升华。易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此推断三氯化铁晶体为 晶体。
(4)金属铁的晶体在不同温度下有两种积累方式,晶胞分别如下图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为 。
解析:(2)可以利用教材学问直接得出;(3)是利用晶体性质对晶体类型的判定,比较简洁;(4)是对晶体中原子分摊的考查,在面心立方中,铁原子数为8×+6×=4个,体心立方中铁原子数为8×+1=2个,所以个数比为2∶1。
答案:(1)3d54s2 由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半布满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半布满状态)
(2)具有孤电子对
(3)分子
(4)2∶1
15.(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图,所表示的化学式为AX3的是 。
甲
(2)图乙为一个金属铜的晶胞,请完成以下各题。
乙
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
③此晶胞立方体的边长为a cm,Cu的相对原子质量为64,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)。
解析:(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b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b。
(2)①用“切割分摊法”:8×+6×=4;②面心立方晶胞;③·64=ρ·a3,NA=。
答案:(1)b
(2)①4 ②C ③
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