苏教版 (2019)选择性必修2第一单元 金属键 金属晶体第2课时课后练习题

专题3　微粒间作用力与物质性质

第一单元　金属键　金属晶体

第2课时　金属晶体

基础过关练

题组一　金属晶体的堆积方式

1.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Mg就属于此种堆积方式

2.(2020山东济南第一中学高二下期中)金属原子在平面里的放置有如图所示的两种方式,下列说法正确的是(　　)

A.图(a)为非密置层,配位数为 6

B.图(b)为密置层,配位数为 4

C.图(a)在三维空间里堆积可得到面心立方堆积和六方堆积

D.图(b)在三维空间里堆积仅得到简单立方堆积

3.(2021甘肃静宁第一中学高二上期末)已知某金属晶体中原子堆积方式如图所示,则该堆积方式是              (　　)

A.简单立方堆积

B.体心立方堆积

C.六方堆积

D.面心立方堆积

4.(2020黑龙江齐齐哈尔实验中学高二下期中)如图为金属镉的堆积方式,下列说法正确的是              (　　)

A.此堆积方式属于体心立方堆积

B.此堆积方式为六方堆积

C.配位数(一个金属原子周围紧邻的金属原子的数目)为8

D.镉的堆积方式与铜的堆积方式相同

题组二　晶胞微粒数目及晶体化学式的确定

5.如图所示是金属钠的晶胞示意图,该晶胞平均含有的钠原子数是 (　　)

A.9 B.5 C.3 D.2

6.已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为 (　　)

A.XYZ B.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2Z

7.已知某金属晶体的晶胞结构如图所示,则该晶体中金属原子的配位数为 (　　)

A.6 B.8 C.10 D.12

8.(2021河南洛阳高二上期末)金属晶体的堆积方式和配位数关系正确的是 (　　)

A.Po-简单立方堆积-4

B.Na-体心立方堆积-12

C.Zn-六方堆积-8

D.Ag-面心立方堆积-12

9.(2021江苏南菁高级中学高二下阶段性考试)铁有δ、γ、α三种晶体结构,以下依次是δ、γ、α三种铁晶体在不同温度下转化的图示。

δ-Fe　 γ-Fe　α-Fe

下列有关说法正确的是 (　　)

A.铁的δ、γ、α三种晶体互为同分异构体

B.γ-Fe晶体为体心立方堆积

C.α-Fe晶体中,与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个

D.δ-Fe晶体中,与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个

10.(2021江苏南菁高级中学高二下阶段性考试)现有四种晶体,其晶胞如图所示,其中化学式正确的是              (　　)

11.(2021湖北黄冈麻城实验高级中学高二下月考)某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是              (　　)

A.1∶4∶2 B.2∶9∶4 C.3∶8∶4 D.3∶9∶4

题组三　金属晶体及其相关计算

12.(2021河南名校联盟高二下开学考试)铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe,白球代表Mg)。则下列说法错误的是              (　　)

A.铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe

B.晶胞中有14个铁原子

C.晶体中存在的化学键类型为金属键

D.该晶胞的质量是 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)

13.(2020辽宁朝阳高二下检测)金属钠晶胞(如图)为体心立方晶胞,晶胞的边长为a,假定金属钠原子为等径的刚性球,且晶胞中处于体对角线上的三个球彼此两两相切,则钠原子的半径r为              (　　)

A. B.a 

C.a D.2a

14.金晶体的晶胞为面心立方堆积,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,金属原子尽可能采取密堆积

C.一个晶胞的体积是16d3

D.金晶体的密度是

15.回答下列问题:

(1)1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示,1 183 K以上转变为图2所示的基本结构单元。

①铁原子的简化电子排布式为　　　　　　　　;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数为　　　　;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数为　　　　。 

(2)铜的晶胞结构为图3,晶胞中所含的铜原子数为　　　　个。金属铜晶胞的边长为a cm,又知铜的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为　　　　　　　　。 

能力提升练

题组一　金属晶体的堆积方式

1.(2021吉林通化高级中学高二上期末,)金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式:六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积,下图分别代表这三种晶体的晶胞结构,其晶胞内金属原子个数比为              (　　)

A.1∶2∶1 B.11∶8∶4

C.9∶8∶4 D.9∶14∶9

2.(2020辽宁凌源二中高二上网测,)已知金属钾的晶胞如图所示,下列有关叙述正确的是              (深度解析)

A.该晶胞属于密置层的一种堆积方式

B.该晶胞是六棱柱

C.每个晶胞平均拥有9个K原子

D.每个K原子周围距离最近且相等的K原子有8个

3.(2020山东菏泽东明第一中学高二下期末,)钋(Po)是目前已知稀有的元素之一。金属钋的晶胞沿x、y或z轴的投影如图所示。下列说法错误的是              (　　)

A.构成晶体的微粒间的作用力是金属键

B.构成该晶体的微粒是金属离子和自由电子

C.若Po原子的半径为r,则晶胞边长为r

D.晶体中Po原子的配位数为6

题组二　关于晶胞的综合计算

4.(2021四川内江威远中学高二上期中,)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

5.(2021湖北部分重点学校联考高三下新高考质量检测,)铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。储氢时,H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的核间距为a nm,设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是              (　　)

A.铁镁合金晶胞中Fe原子数为4

B.Mg与Fe之间的最近核间距为a nm

C.在铁镁合金晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个

D.储氢后的晶体密度为 g·cm-3

6.(2020天津静海一中高二下月考,)(1)某复合型氧化物可用于制造航母中的热敏传感器,其晶胞结构如图所示,其中A为晶胞的顶点,A可以是Ca、Sr、Ba或Pb。当B是V、Cr、Mn或Fe时,这种化合物具有良好的电学性能。下列说法正确的是　　　　(填字母)。 

A.金属Ca、Sr、Ba采用体心立方堆积

B.用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3

C.在制造Fe薄片时,金属键完全断裂

D.V、Cr、Mn、Fe晶体中均存在金属阳离子和阴离子

(2)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体,其晶胞结构如图所示。

①γ-Fe晶胞中含有的铁原子数为　　　　。 

②δ-Fe、α-Fe两种晶体中铁原子的配位数之比为　　　　。 

③若α-Fe晶胞的边长为a cm,γ-Fe晶胞的边长为b cm,则两种晶体的密度之比为　　　　。 

答案全解全析

专题3　微粒间作用力与物质性质

第一单元　金属键　金属晶体

第2课时　金属晶体

基础过关练

1.C　由题图知该堆积方式为面心立方堆积,A、B错误,C正确,Mg是六方堆积,D错误。

2.C　图(a)为密置层,配位数为 6,A项错误;图(b)为非密置层,配位数为 4,B项错误;图(a)在三维空间里堆积可得到面心立方堆积和六方堆积,C项正确;图(b)在三维空间里堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积,D项错误。

3.B　将上层金属填充在下层金属形成的凹穴中,属于体心立方堆积,B项正确。

4.B　据题图可看出,镉的堆积方式为六方堆积,A项错误,B项正确;一个金属原子周围紧邻的金属原子数目为12个,故配位数为12,C项错误;铜的堆积方式为面心立方堆积,镉的堆积方式与铜的堆积方式不相同,D项错误。

5.D　金属钠的晶胞中,有8个原子位于顶角上,有1个原子位于体心,故该晶胞平均含有的钠原子数为×8+1=2。

6.C　该晶胞拥有的X原子数为8×=1;Y原子位于该晶胞内,共有4个;Z只有1个,位于晶胞的体心上,故该晶体的化学式为XY4Z。

7.D　在该晶体中,与每个顶角的原子距离相等且最近的原子共有12个,因此其配位数为12。

8.D　简单立方堆积(如Po)配位数为6,A项错误;体心立方堆积,如钾、钠和铁,配位数为8,B项错误;六方堆积,如镁、锌、钛,配位数为12,C项错误;Ag为面心立方堆积,配位数为12,D项正确。

9.C　同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物的互称,而铁的三种不同晶体结构中都只含有一种铁元素,均为单质,A项错误;结合γ-Fe晶体的晶胞结构可知其为面心立方堆积,B项错误;α-Fe晶体的堆积方式为简单立方堆积,与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有6个,C项正确;δ-Fe晶胞中,以体心的Fe原子为基准,则位于顶点的8个Fe原子到体心的Fe原子的距离相等且最近,D项错误。

10.C　该晶胞中A粒子个数为1、B粒子个数=8×=1,A、B粒子个数之比为1∶1,则其化学式为AB,A项错误;该晶胞中E、F粒子个数都为4×=,E、F粒子个数之比为1∶1,其化学式为EF,B项错误;该晶胞中X粒子个数为1、Y粒子个数=6×=3、Z粒子个数=8×=1,X、Y、Z粒子个数之比为1∶3∶1,其化学式为XY3Z,C项正确;该晶胞中X粒子个数为6×=3、Y粒子个数=12×+2×=3,其化学式是XY,D项错误。

11.A　根据均摊法,一个晶胞中粒子A的个数为6×=,粒子B的个数为6×+3×=2,粒子C的个数为1,所以A、B、C三种粒子数之比为∶2∶1=1∶4∶2,A项正确。

12.B　晶胞中含有铁原子的数目为8×+6×=4,含有镁原子的数目为8,故化学式可表示为Mg2Fe,A项正确;根据A选项分析,晶胞中有4个铁原子,B项错误;金属合金仍为金属,晶体中有金属键,C项正确;一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”,其质量为 g= g,D项正确。

13.B　金属钠晶胞为体心立方晶胞,晶胞的边长为a,则晶胞的体对角线长为a;假定金属钠原子为等径的刚性球,且晶胞中处于体对角线上的三个球彼此两两相切,则晶胞的体对角线长为钠原子半径的4倍,即4r=a,则钠原子的半径r为a,B项正确。

14.C　由于金晶体是面心立方堆积,故其每个晶胞中含有金原子数为8×+6×=4,A项正确;金属键无方向性,金属原子尽可能采取密堆积,B项正确;因为立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切,则该立方体的面对角线长为2d,棱长为d,体积为2d3,C项错误;金晶体的密度ρ==,D项正确。

15.答案　(1)①[Ar]3d64s2　金属　②8　12　

(2)4　 mol-1

解析　(1)①略。②在1 183 K以下的纯铁晶体中,与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子;在1 183 K以上的纯铁晶体中,与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个。

(2)铜晶胞为面心立方晶胞,1个晶胞平均有4个铜原子;1个晶胞的体积为a3 cm3;一个晶胞的质量为a3ρ g;由=a3ρ g,得到NA= mol-1。

能力提升练

1.A　第一个为六方堆积的晶胞,此晶胞中有两个金属原子;第二个为面心立方堆积的晶胞,此晶胞中有4个金属原子;第三个为体心立方堆积的晶胞,此晶胞中有2个金属原子;所以金属原子个数比为1∶2∶1,A项正确。

2.D　钾晶胞属于体心立方晶胞,是非密置层的两种堆积方式中的一种,故A错误;该晶胞是立方体,不是六棱柱,故B错误;根据均摊法计算,每个晶胞含有的K原子数为×8+1=2,故C错误;观察晶胞中心的原子,每个K原子周围距离最近且相等的K原子有8个,故D正确。

归纳总结

金属原子在二维空间(平面)的堆积方式

(1)非密置层:非最紧密排列,配位数为4,如图1所示。

(2)密置层:最紧密排列,配位数为6,如图2所示。

3.C　Po为金属单质,属于金属晶体,所以微粒间的作用力为金属键,A项正确;金属键是由金属阳离子和自由电子形成的,即构成该晶体的微粒是金属离子和自由电子,B项正确;根据投影图可知Po晶体采用简单立方堆积,棱上的两个原子相切,所以若原子半径为r,则晶胞边长为2r,C项错误;Po晶体采用简单立方堆积,Po原子的配位数为6,D项正确。

4.D　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。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;③为六方堆积,B项正确;晶胞中含有的原子数分别为:③2,④8×+6×=4,C项正确;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。

5.B　由铁镁合金晶胞结构可知,铁原子处于面心和顶点位置,由均摊法计算可知,铁镁合金晶胞中含有铁原子数为8×+6×=4,A项正确;由题意可计算该晶胞的棱长为a nm,Mg与Fe之间的最近核间距为a nm,B项错误;与铁原子等距离且最近的铁原子数有12个,C项正确;储氢后的晶体化学式为FeMg2H2,晶体密度为 g·cm-3,D项正确。

6.答案　(1)B　(2)①4　②4∶3　③b3∶4a3

解析　(1)由晶胞结构可知,A位于晶胞的8个顶点,故金属Ca、Sr、Ba采用的是简单立方堆积,A不正确;由晶胞结构可知,晶胞中含有A的数目为8×=1,含有B的数目为1,含有O的数目为6×=3,故用A、B、O表示的某复合型氧化物晶体的化学式为ABO3,B正确;在制造Fe薄片时,金属键没有断裂,C不正确;V、Cr、Mn、Fe晶体均为金属晶体,其中均存在金属阳离子和自由电子,无阴离子存在,D不正确。

(2)①γ-Fe晶胞中,Fe位于晶胞的8个顶点和6个面心,故其含有的铁原子数为8×+6×=4。

②δ-Fe晶胞中,铁原子的配位数为8;α-Fe晶胞中,铁原子的配位数为6,故两种晶体中铁原子的配位数之比为8∶6=4∶3。

③设NA为阿伏加德罗常数的值,若α-Fe晶胞的边长为a cm,其1个晶胞中只含1个Fe原子,则晶体的密度为;若γ-Fe晶胞的边长为b cm,其1个晶胞中含4个Fe原子,则晶体的密度为。故两种晶体的密度之比为∶=b3∶4a3。