3-3-1-金属键-金属晶体(基础过关A练)(解析版).docx

A练——基础过关
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
课时1 金属键 金属晶体
（建议时间：25分钟）
1．下列关于金属及金属键的说法不正确的是
A．金属键不具有方向性和饱和性
B．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
C．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
D．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用，因而具有延展性
【答案】C
【解析】
A．金属键存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，不是存在于相邻原子之间的作用力，而是属于整块金属，没有方向性和饱和性，A项正确；
B．金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，这些“自由电子”为所有阳离子所共用，其本质也是电性作用，B项正确；
C．金属中存在金属阳离子和“自由电子”，当给金属通电时，“自由电子”定向移动而导电，C项错误；
D．金属具有具有良好的延展性，受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用，D项正确；
答案选C。
2．下列四种性质的叙述，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．固态时或熔融后易导电，熔点在1 000 ℃左右
C．以共价键结合成三维骨架结构，熔点高
D．固态时不导电，但溶于水或熔融后能导电
【答案】B
【解析】由分子间作用力结合而成，熔点低，为分子晶体的特点，A错误；固态或熔融后能导电，熔点在1 000 ℃左右，可能为金属晶体，B正确；以共价键结合成三维骨架结构，熔点高，是共价晶体的特点，C错误；固态时不导电，不符合金属晶体的特征，D错误。
3．金属的下列性质中，不能用金属键解释的是
A．易传热 B．加工易变性但不碎
C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽
【答案】C
【解析】
A．金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故A正确；
B．金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属子离子之间流动，使金属不会断裂破碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故B正确；
C．金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释，故C错误；
D．自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收许多光并发射各种可见光，所以大部分金属为银白色，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论解释加以解释，故D正确；
故选C。
4．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，而金属键的强弱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．金属镁的硬度大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C．金属镁的熔点大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
【答案】C
【解析】镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，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；因镁离子的半径比钠离子的小且所带电荷多，使金属镁比金属钠的金属键强，所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因镁离子的半径比钙离子的小而所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。
5．下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．晶体中只要有阳离子，就一定有阴离子
B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子
C．有金属光泽的晶体，一定是金属晶体
D．根据晶体能否导电，可以判断晶体是否属于金属晶体
【答案】B
【解析】金属晶体中，有金属阳离子而没有阴离子；根据电荷守恒，晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅；能导电的晶体不一定是金属晶体，如石墨晶体。
6．银是导电性最好的金属材料，银能导电的原因是（ ）
A．金属银晶体中银离子与自由电子间的相互作用力较大
B．银晶体中的自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动
C．银晶体中的银离子在外加电场的作用下可发生定向移动
D．银晶体在外加电场作用下可失去电子
【答案】B
【详解】
组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子，在外加电场作用下电子可发生定向移动，故能导电，与金属阳离子无关，故答案选B。
7．下图是金属晶体内部电子气理论图：

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，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，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
【答案】C
【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属阳离子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；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，D项错误。
8．仔细观察下图，这种堆积方式是：

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
【答案】C
【解析】
由图可知，该晶胞中原子的堆积方式为ABABAB型，属于六方最密堆积，故C正确；
故选：C。
9．下列叙述正确的是

A．如图所示为面心立方体银的晶胞，其晶胞中有14个银原子
B．11号到18号元素位于元素周期表中同一周期，所以元素的电负性逐渐增大
C．固态时能导电的晶体一定是金属晶体
D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
【答案】D
【解析】
A．用均摊法计算可知，银的晶胞中有8×+6×=4个银原子，故A错误；
B．11号到17号元素位于元素周期表中同一周期，同周期自左向右电负性逐渐增大，所以元素的电负性逐渐增大，但稀有气体元素的电负性不满足，故B错误；
C．固态时能导电的晶体不一定是金属晶体，例如石墨能导电，但石墨不是金属晶体，故C错误；
D．在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，故D正确；
故选D。
10．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．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12
B．空间利用率的大小关系为①<②<③<④
C．①为简单立方堆积，②为镁型，③为钾型，④为铜型
D．每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个
【答案】D
【详解】
A．③为六方最密堆积，此结构为六方最密堆积晶胞的，配位数为12，A不正确；
B．①、②、③、④的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，其大小关系为①<②<③=④，B不正确；
C．②为体心立方堆积，属于钾、钠和铁型，③是六方最密堆积，属于镁、锌、钛型，C不正确；
D．每个晶胞含有的原子数分别为①=1，②8×+1=2，③8×+1=2，④8×+ =4，D正确；
故选D。
11．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，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
【答案】A
【解析】
由晶胞结构可知，a中金属原子的个数为12×+2×+3=6，b中金属原子的个数为8×+6×=4，c中金属原子的个数为8×+1=2，则三种晶胞内金属原子个数比为6:4:2=3:2:1，故选A。
12．金晶体的晶胞如图所示，设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是

A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B．金属键无方向性，金晶体属于最密堆积
C．晶体中金原子的配位数是12
D．一个晶胞的体积是
【答案】D
【解析】
A． 金晶体每个晶胞中含有6+8=4个金原子，故A正确；
B． 金属晶体中，金属键无方向性，金晶体属于最密堆积，故B正确；
C． 如图：对于面心立方晶体，任取其中一个原子，以之位原点作x、y、z三个平面，构成空间直角坐标系。那么，在每一个平面中，都有四个配位原子在其左上、左下、右上、右下，三个平面共12个，故C正确；
D． 在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为×2d=d，故晶胞的体积为(d)3=2d3，故D错误；
故选D。
13．已知钼(Mo)的晶胞如图所示，钼原子半径为apm，相对原子质量为M，以NA表示阿伏加德罗常数的值。

（1）钼晶体的堆积方式为__。
（2）钼原子的配位数为__。
（3）构成钼晶体的粒子是__。
（4）金属钼的密度为__g·cm-3。
【答案】面心立方最密堆积 12 金属离子、自由电子
【详解】
（1）由晶胞结构可知，钼晶体的堆积方式为面心立方最密堆积，答案为：面心立方最密堆积；
（2）由晶胞结构可知，一个钼原子的周围有12个钼原子，则钼原子的配位数为12，答案为：12；
（3）金属晶体的成键粒子为金属离子和自由电子，故构成钼晶体的粒子是金属离子和自由电子，答案为：金属离子、自由电子；
（4）由晶胞结构可知，8个钼原子位于顶点，6个钼原子位于面上，利用均摊法，每个晶胞中钼原子的个数为，则1mol 晶胞质量为：。钼原子间紧密接触，则可知晶胞中正方形的对角线为4apm，则正方形的边长为，即晶胞的边长为，故，根据。答案为：。
【点睛】
金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式（设棱长为a，原子半径为r）：
（1）面对角线长=
（2）体对角线长=
（3）体心立方堆积
（4）面心立方堆积
14.(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。回答下列问题:
①NiO、FeO的晶体结构类型均与NaCl的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点:FeO________(填“<”或“>”)NiO。  
②铁有δ、γ、α三种同素异形体,各晶胞结构如图所示,则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为________。 

(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数目之比为________;该晶体中,原子之间的相互作用是________。 
【答案】(1)①<　②4∶3　(2)3∶1　金属键
【解析】(1)①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,说明二者都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高。由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,所以熔点是NiO>FeO。
②δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别是8和6,所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是4∶3。
(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,则最外层电子数为1,则价电子排布式为5d106s1,在晶胞中Cu原子处于面心,N(Cu)=6×=3,Au原子处于顶点位置,N(Au)=8×=1,则该合金中Cu原子与Au原子数目之比为3∶1,为金属晶体,原子间的作用力为金属键。
15．如图所示为金属原子的四种基本堆积(分别为：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、)模型，请回答以下问题：

(1)图中原子堆积方式中，空间利用率最低的是____(在图中选择，填字母)，由非密置层互相错位堆积而成的是_____。
(2)金属钛的晶胞为B型，其堆积方式的名称为_____。
(3)某金属R的晶胞为D型，已知R原子半径为rcm，相对原子质量为M，阿佛加得德罗常数为NA，则R金属的密度____。(用含r、M、NA字母的式子表示)
【答案】     A     D     六方最密堆积    
【解析】
(1)根据简单立方堆积的空间利用率为52%，体心立方堆积是68%，六方最密堆积是74%，面心立方最密堆积74%分析空间利用率最低的是A；非密置层互相错位形成的是体心立方堆积，因此是D，故答案为：A，D。
(2)根据B的堆积模型可知，这是六方最密堆积。
(3)金属R晶体为体心立方晶胞，R原子在顶点和体心，R晶体中最小的一个立方体含有R原子为：个，R原子的半径为r cm ，则体对角线为4rcm，设棱长为x，则，体积为：，则R晶体的密度表达式是：，故答案为：。
16．(1)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为___________；该晶体中原子之间的作用力是___________。
(2)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图1)的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为___________。

(3)立方BP(磷化硼)的晶胞结构如图2所示，晶胞中含B原子数目为___________。
(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为___________，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为___________。

(5)奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为___________，若晶体密度为ρg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___________pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出计算式即可)。(相对原子质量铁56、碳12)

【答案】3∶1     金属键     H8AuCu3     4     4     4∶3     FeC    
【解析】
(1)在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子个数=6×=3，Au原子个数=8×=1，其数量之比为3：1；该晶体由Cu、Au原子构成，则原子之间的作用力是金属键；
(2)根据晶胞结构，1个Au原子与3个Cu原子构成1个四面体，则1个晶胞中含有8个四面体，可储存8个氢原子，故储氢后的化学式应为H8AuCu3；
(3)根据立方BP(磷化硼)的晶胞结构，B原子在晶胞的顶点和面心，则B原子数目=6×+8×=4；
(4)γ晶体晶胞中，Fe原子在晶胞的顶点和面心，所含有的铁原子数=6×+8×=4；δ晶胞中铁原子的配位数为8，α晶胞中铁原子的配位数为6，则配位数之比=8：6=4：3；
(5)根据晶胞的结构，C原子在棱上和体内，C原子个数=12×+1=4，Fe原子在顶点和面心，个数=6×+8×=4，则该物质的化学式为FeC；设棱长为acm，ρ==g/cm3，则a=，晶胞中最近的两个碳原子的距离为acm=pm。