1、第一单元 金属键 金属晶体课后训练巩固提升基础巩固1.在金属中,自由电子与金属离子或金属原子的碰撞有能量传递,可以用此来解释的金属的物理性质是()。A.延展性B.导电性C.导热性D.硬度答案：C解析：金属晶体中,自由电子获得能量后在与金属离子或金属原子的碰撞过程中实现了能量传递,把能量从温度高的区域传到温度低的区域,体现了金属的导热性。2.金属键的强弱与金属原子价电子数的多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子的半径越大,金属键越弱。据此判断下列选项中金属的熔点逐渐升高的是()。A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMg答案：B解析：Li、
2、Na、K原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,A项错误;Na、Mg、Al原子的价电子数逐渐增多,金属原子的半径逐渐减小,金属键逐渐增强,熔点逐渐升高,B项正确;Be、Mg原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,C项错误;Li、Na原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,D项错误。3.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
3、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。4.如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式,图中X、Y、Z。其对应的化学式不正确的是()。答案：
4、B解析：A中X、Y数目都为418=12,粒子数目比为11,故化学式为XY;B中X数目为1,Y数目为818=1,粒子数目比为11,故化学式为XY;C中X数目为1+418=32,Y数目为418=12,粒子数目比为31,故化学式为X3Y;D中X数目为818=1,Y数目为612=3,Z数目为1,粒子数目比为131,故化学式为XY3Z。5.已知CsCl晶体的密度为d gcm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,相邻的两个Cs+的核间距为a cm,如图所示,则CsCl的摩尔质量可以表示为()。A.NAa3d gmol-1B.NAa3d6 gmol-1C.NAa3d4 gmol-1D.NAa3d8 gmol-1
5、答案：A解析：该晶胞中含有1个Cl-,含有Cs+数目为818=1,M=da3NAgmol-1。6.某晶体的晶胞为如图所示的正三棱柱,该晶体中X、Y、Z三种微粒数之比是()。A.394B.142C.294D.384答案：B解析：题图中不是一个平行六面体晶胞,而是一个正三棱柱结构的晶胞,它分摊到的微粒为顶角微粒的112,底面棱上微粒的14,侧面棱上微粒的16及内部的所有微粒,X都在顶角上,6个Y在顶面和底面棱上,3个Y在侧面棱上,Z位于内部,所以X、Y、Z三种微粒数之比为(6112)(614+316)1=142。7.1 183 K以下纯铁晶体的晶胞结构如图甲所示,1 183 K以上纯铁晶体的晶胞结
6、构如图乙所示。(1)纯铁晶体中铁原子以键相互结合。(2)在1 183 K以下的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子有个;在1 183 K以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子有个。答案：(1)金属(2)812解析：(1)纯铁晶体中铁原子以金属键相互结合。(2)在1183K以下的纯铁晶体中,与中心铁原子等距离且最近的铁原子为立方体顶点的铁原子,共8个;在1183K以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子为互相垂直的3个面上的铁原子,每个面上各4个,共12个。8.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,钨的摩尔质量为M,假定钨原子为等直径
7、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。答案：(1)2(2)32MNA(3)3432MNA(4)68%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=mV=2MNAa3,a=32MNA。(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,
8、r=3a4=3432MNA。(4)每个晶胞含有2个钨原子,2个钨原子的体积V=243r3=8r33,则该体心立方结构的空间利用率=VV=8r33a3100%=83(34a)3a3100%=38100%=68%。能力提升1.MCl晶体具有立方体结构,其晶胞结构如图所示,在该晶体中,每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有()。A.6个B.8个C.12个D.16个答案：A解析：根据MCl的晶胞结构可以看出每个M+的正上、正下、左、右、前、后各有一个M+与之距离相等且最近,故每个M+周围与它最接近的且距离相等的M+共有6个。2.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元
9、素都是常见元素,从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为()。A.Mg2CNi3B.MgC2NiC.MgCNi2D.MgCNi3答案：D解析：根据该晶体的结构知该晶胞内Mg原子数为818=1,C原子数为1,Ni原子数为612=3,所以该晶体的化学式为MgCNi3。3.铜与金可形成两种有序的金属互化物,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是()。A.图、中物质的化学式相同B.图中物质的化学式为CuAu3C.图中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个D.设图中晶胞的棱长为a cm,则图中合金的密度为261NAa3 gcm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值)答案：B解析：图结构
10、中,一个晶胞中实际占有的铜原子的个数为818+212=2,实际占有的金原子的个数为412=2,故图中物质的化学式为CuAu;图结构中,一个晶胞中实际占有的铜原子的个数为818=1,实际占有的金原子的个数为612=3,故图中物质的化学式为CuAu3;图中,铜原子位于立方体的顶角,故与每个铜原子紧邻的铜原子有6个;图中,一个晶胞中实际占有的铜原子、金原子均为2个,晶胞的体积为a3cm3,故合金的密度=mV=(64+197)2NAa3gcm-3=522NAa3gcm-3。4.在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示。试回答:(1)在该晶体中,每个钛离子周围与
11、它最近且距离相等的钛离子有个。(2)在该晶体中,氧、钙、钛的离子个数比是。答案：(1)6(2)311解析：由图看出,在每个钛离子的同层左右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子,共有6个。至于同一晶胞中独占三种元素微粒个数比,则从每种元素微粒在晶胞中的位置考虑。钙离子位于立方体的中央,为一个晶胞所独占;钛离子位于晶胞的顶点上,为相邻两层8个晶胞所共有,而每个晶胞独占有818=1个;氧离子位于棱上,在同一晶胞中,每个氧离子为4个晶胞所共有,一个晶胞独占1214=3个。故氧、钙、钛的离子数之比为311。5.完成下列问题。(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表,该合金储氢后的晶胞结构如图所
12、示:1 mol镧形成的该合金能储存mol氢气。(2)镍铜合金具有优良的性能,其晶胞结构如图所示。若晶胞的边长为acm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该合金的密度为。答案：(1)3(2)241a3NAgcm-3解析：(1)由晶胞结构知,1个晶胞中含有La的个数为818=1,含有Ni的个数为812+1=5,因此该合金的化学式为LaNi5。1个晶胞中含有H2的个数为814+212=3,因此1molLa形成的该合金能储存3molH2。(2)1个晶胞中含有铜原子个数为818=1,镍原子个数为612=3,故该合金的化学式为CuNi3,该晶胞的体积为a3cm3,则合金的密度=mV=64+593NAa3gcm-
13、3=241a3NAgcm-3。6.(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图1所示,该氯化物的化学式是。图1(2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有个铜原子。(3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,其晶胞结构示意图如图2所示,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为。图2(4)某晶体结构模型如图3所示。该晶体的化学式是,在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为、。图3答案：(1)CuCl(2)16(3)2BN(4)CoTiO3612解析：(1)晶胞中灰球代表的微粒4个,白球代表的微粒61
14、2+818=4个,所以化学式为CuCl。(2)晶胞中含氧原子个数为188+126+4=8,则该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍,即16个。(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为818+1=2,灰球表示的原子个数为1+414=2,所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个;N的电负性大于B,所以该陶瓷的化学式为BN。(4)晶胞中含有O:612=3个,含Co:818=1个,含Ti:1个,故化学式为CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心,其周围距离最近的O原子位于6个面的中心,所以周围距离最近的O原子数目为6;Co原子位于晶胞的顶点,O原子位于晶胞的面心,所以Co原子周围距离最近的O原子数目为12。
