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    高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体精品精练

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    这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体精品精练

    课时精练17 金属晶体1.金属键的实质是(  )A.金属阳离子和自由电子之间的相互排斥B.阴、阳离子之间的相互作用C.金属阳离子和自由电子之间的相互吸引D.金属阳离子和自由电子之间的相互作用【答案】D【解析】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用,金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用。综上所述,A、B、C错;D正确。2.金属晶体的形成是因为晶体中存在(  )①金属原子 ②金属阳离子 ③自由电子 ④阴离子A.只有① B.只有③ C.②③ D.②④【答案】C【解析】形成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。3.下列不能用电子气理论解释的是( )A.导电性 B.导热性 C.延展性 D.锈蚀性【答案】D【解析】电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等物理性质,但不能解释其化学性质,例如锈蚀性,故选D。4.下列关于金属键与金属性质关系的描述中,不正确的是(  )A.自由电子吸收可见光后又迅速地释放,使金属具有不透明性和金属光泽B.金属的导电性是由自由电子的定向运动体现的C.金属的导热性是通过自由电子与金属阳离子的相互碰撞完成的D.金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动完成的【答案】D【解析】金属导热是自由电子和金属阳离子在相互碰撞中完成的热能传递。5.下列有关金属的说法正确的是(  )A.常温下都是晶体 B.最外层电子数小于3个的都是金属C.任何状态下都有延展性 D.都能导电、传热【答案】D【解析】Hg常温下是液态,不是晶体,A项错误。H、He最外层电子数都少于3个,但它们不是金属,B项错误。金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质,在液态时,由于金属具有流动性,不具备延展性,所以C项也是错误的。金属晶体中存在自由电子,能够导电、传热,因此D项是正确的。6.可用自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递来解释的物理性质是(  )A.金属是热的良导体 B.金属是电的良导体C.金属有良好的延展性 D.有金属光泽,不透明【答案】A【解析】金属中的自由电子受热后运动速率增大,与金属离子碰撞频率增大,有能量传递,故金属有良好的导热性,A正确。7.下列性质体现了金属通性的是(  )A.铁能够被磁铁磁化 B.铝在常温下不溶于浓硝酸C.铜有良好的延展性、导热性和导电性 D.钠与水剧烈反应放出氢气【答案】C【解析】金属通性指的是金属的某些共有的性质,如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。8.金属能导电的原因是(  )A.金属晶体中的金属阳离子与自由电子间的作用较弱B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子【答案】B【解析】根据电子气理论,价电子是属于整个晶体的,在外加电场作用下,发生定向移动从而导电,B项正确。9.金属材料具有良好的延展性的原因是( )A.金属原子半径都较大,价电子数较少B.金属受外力作用变形时,金属中各原子层会发生相对滑动C.金属中大量自由电子受外力作用时,运动速率加快D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量【答案】B【解析】A项,金属原子价电子数较少,容易失去电子,不能说明金属有延展性,A错误;B项,金属受外力作用时,金属原子层之间会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故金属有良好的延展性,B正确;C项,金属的延展性与原子层的相对滑动有关,与电子的运动无关,C错误;D项,自由电子传递能量与金属延展性无关,可以影响金属的导热性,D错误。故选B。10.要使金属熔化必须破坏其中的金属键,而原子化热是衡量金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是( )A.金属镁的硬度大于金属铝 B.金属镁的熔点低于金属钙C.金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热 D.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的【答案】C【解析】A项,镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷数少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,硬度小,A错误;B项,因镁离子的半径小而所带电荷数与钙离子相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔点高,B错误;C项,因镁离子的半径小而所带电荷数多,使金属镁比金属钠的金属键强,原子化热比钠大,C正确;D项,碱金属单质从Li到Cs,其离子的半径是逐渐增大的,所带电荷数相同,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,D错误;故选C。11.下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(  )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,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子通过与金属阳离子发生碰撞,传递了能量D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键【答案】A【解析】金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光大部分再反射出来,因而金属一般显银白色光泽;金属具有导电性是因为在外加电场作用下,自由电子定向移动形成电流;金属具有导热性是因为自由电子受热后,与金属阳离子发生碰撞,传递能量;良好的延展性是因为原子层滑动,但金属键未被破坏。12.根据物质结构理论判断下列说法错误的是(  )A.镁的硬度大于铝 B.钠的熔、沸点低于镁 C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔、沸点高于钾【答案】A【解析】镁和铝的自由电子数Al>Mg,离子半径Al3+Mg2+,金属键Mg>Na,钠的熔、沸点低于镁,B正确;电荷数Mg2+>K+,离子半径Mg2+K,硬度Mg>K,C正确;钙和钾价电子数Ca>K,离子电荷数Ca2+>K+,离子半径K+>Ca2+,金属键Ca>K,熔点Ca>K,D正确。13.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.Li Na K B.Na Mg Al C.Li Be Mg D.Li Na Mg【答案】B【解析】Li、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。14.金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图,则图示结构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】图a中所含原子的个数为12×eq \f(1,6)+2×eq \f(1,2)+3=6,图b中所含原子的个数为8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4,图c中所含原子的个数为8×eq \f(1,8)+1=2。15.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( )A.金属Ca、Sr、Ba的熔点依次升高B.用A、B、O表示的该复合型氧化物晶体的化学式为ABO3C.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【答案】B【解析】金属Ca、Sr、Ba的熔点依次降低,A不正确;由晶胞结构可知,晶胞中含有A的数目为8×18=1,含有B的数目为1,含有O的数目为6×12=3,故用A、B、O表示的题给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。16.金晶体的晶胞为面心立方最密堆积(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16eq \r(2)d3 D.金晶体的密度是eq \f(\r(2)M,d3NA)【答案】C【解析】因为是面心立方最密堆积,故每个晶胞中含有金原子数=8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4个,A正确;金属键无方向性,金属原子尽可能采取密堆积,B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,则该小立方体的棱长=eq \r(2)d,体积为2eq \r(2)d3,C错;金晶体的密度=eq \f(4M,NA\r(2)d3)=eq \f(\r(2)M,NA·d3),D正确。17.铁的晶体有多种结构,其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(acm、bcm分别为晶胞边长),下列说法正确的是( )A.两种铁晶体中均存在金属阳离子和阴离子B.乙晶体晶胞中所含有的铁原子数为14C.甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1:2D.甲、乙两种铁晶体的密度比为b3:2a3【答案】D【解析】A项,金属晶体由金属阳离子与自由电子构成,不含阴离子,A错误;B项,乙晶体晶胞为面心立方最密堆积,顶点原子贡献率为,面心原子贡献率为,故乙晶体晶胞中所含有的铁原子数为: 8×+6×=4,B错误;C项,甲晶体为体心立方堆积、配位数为8,乙晶体晶胞为面心立方最密堆积、配位数为12,甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为8: 12=2: 3,C错误;D项,甲晶胞单独占有Fe原子数目= 1+8×=2,乙晶胞单独占有Fe原子数目8×+6×=4,晶胞质量之比=1: 2,则晶体密度之比==b3: 2a3,D正确;故选D。18.金晶体采取面心立方最密堆积。设金原子的直径为d,用NA表示阿伏加德罗常数,M表示金的摩尔质量。则下列说法正确的是( )A.金晶体每个晶胞中含有2个金原子 B.金属键无方向性,金属原子尽可能采取紧密堆积C.一个晶胞的体积是 D.金晶体的密度是2【答案】B【解析】A项,Au原子处于立方体的顶点与面心上,故晶胞中含有的Au原子数目为,A选项错误,A错误;B项,金属晶体中,由于电子的自由运动,金属键没有固定度的方向,因而金属键无方向性,金属原子采取紧密堆积,B正确;C项,在立方体的各个面的对角线上有3个金原子,金原子的直径为d,故面对角线长度为2d,晶胞棱长为,故晶胞的体积为,C错误;D项,晶胞中含有4个原子,故4M晶胞的质量为,晶胞的体积为,故晶胞的密度为,D错误;故选B。19.铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:(1)铜原子基态电子排布式为__________________________________________。(2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·cm-3,则铜晶胞的体积是________cm3,晶胞的质量是________g,阿伏加德罗常数为____________________[列式计算,已知Mr(Cu)=63.6 g/mol]。(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为________。(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是_______________________________,反应的化学方程式为______________________________。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1 (2)4.70×10-23 4.23×10-22 NA=eq \f(4×63.6 g·mol-1,4.23×10-22g)=6.01×1023mol-1(3)sp3 K2CuCl3 (4)过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行 Cu+H2O2+4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2【解析】(2)体积=边长3;质量=体积×密度;一个面心立方最密堆积的晶胞含4个原子,则摩尔质量=eq \f(1,4)×晶胞质量×NA,可求NA;(3)Cu有+1、+2两种化合价,题中化合物中Cu显+2价,则另一种的化学式是K2CuCl3;(4)单独不反应,同时作用能反应,说明两者相互促进,一个作氧化剂,一个能形成配离子,还原剂是铜,氧化剂是过氧化氢,化学方程式不难写。20.中国冶金报指出,钢铁行业作为国民经济重要的基础产业,碳排放量在国内占比13-15%,因此钢铁行业应承担起碳减排的主体责任,努力成为碳减排的先行者。已知,铁有α、γ、δ三种晶体结构,并且在一定条件下可以相互转化(如图),请回答相关的问题:(1)铁元素在元素周期表中的位置_______,Fe2+的外围电子排布式_______,铁的三种晶体之间的转化属于_______变化(填“物理”或“化学”),理由是:_______。(2)铁的α、γ、δ三种晶体结构中,Fe原子的配位数之比为: _______。(3)设α-Fe晶胞边长为a cm,δ-Fe晶胞边长为b cm, 计算确定:两种晶体的密度比为:_______。(用a、b的代数式表示)(4)Fe3C是工业炼铁生产过程中产生的一种铁的合金,在Fe3C晶体中,每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围,成八面体结构,即碳原子配位数为6,那么,铁原子配位数为_______。(5)事实上,Fe3C是C与铁的晶体在高温下形成的间隙化合物(即碳原子填入铁晶体中的某些空隙),根据相关信息,你认为形成碳化铁的铁的三种晶体结构中,最有可能的是:_______,(选填“α-Fe”、“γ-Fe”或“δ-Fe”)(6)摩尔盐[ (NH4)2 SO4·FeSO4·6H2O]是一种复盐, 它易溶于水,不溶于乙醇,性质比一般亚铁盐稳定,不易被氧化,试分析该晶体中亚铁离子可稳定存在的原因_______。【答案】(1) 第四周期第VIII族     3d6     物理     没有新物质生成或没有化学键变化或金属键不变(2)4:6:3 (3)2b3:a3 (4)2 (5)γ-Fe(6)摩尔盐中的N、O、H可形成空间网络化氢键,将亚铁离子包围起来,避免其与氧化性物质接触,所以比较稳定【解析】(1)已知铁是26号元素,则26-18=8,即铁元素在元素周期表中的位置为第4周期第八纵列即第四周期第VIII族,Fe2+的外围电子排布式3d6,铁的三种晶体之间的转化过程中没有新物质的生成,仅仅是原子的排列方式发生改变,故属于物理变化;(2)金属晶体中离某一原子最近的等距离的原子为其配位数,由题干图示晶胞可知铁的α、γ、δ三种晶体结构中,Fe原子的配位数分别为:8,12,6,故配位数之比为:8:12:6=4:6:3;(3)由题干晶胞示意图可知,一个α-Fe晶胞含有铁原子个数为:,设α-Fe晶胞边长为a cm,则其晶胞密度为:,一个δ-Fe晶胞含有铁原子个数为:,δ-Fe晶胞边长为b cm,则该晶胞的密度为:,则两种晶体的密度比为::=2b3:a3;(4)在Fe3C晶体中,每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围形成八面体结构,碳原子的配位数是6,根据Fe、C比为3:1,故Fe、C配原子数目之比为1:3,则铁原子的配位数为2;(5)由于在Fe3C晶体中,每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围形成八面体结构,则形成碳化铁的铁的三种晶体结构中,最有可能的是γ-Fe;(6)摩尔盐[ (NH4)2 SO4·FeSO4·6H2O]中的N、O、H可形成空间网络化氢键,将亚铁离子包围起来,避免其与氧化性物质接触,所以比较稳定。
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