专题3 第1单元 第2课时 金属晶体-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2作业与测评教用word（苏教版2019）

化学 选择性必修2 作业与测评(苏教) 第2课时　金属晶体 (建议用时：15分钟) 1．晶体、晶胞 自然界中许多固态物质都是________，它们有______________，通常条件下，大多数__________及合金也是晶体。金属晶体也是由能够反映晶体结构特征的______________——________在空间连续重复延伸而形成的。 答案　晶体　规则的几何外形　金属单质　基本重复单位　晶胞 2．金属晶体的常见堆积方式 金属晶体中金属原子在二维平面里紧密放置有两种排列方式：________和________。常见的堆积方式有4种：__________，如金属钋(Po)；________，如钠、钾、铬、钼、钨等；____________，如金、银、铜、铅、等；________，如镁、锌、钛等。 答案　密置层　非密置层　简单立方堆积　体心立方堆积　面心立方堆积　六方堆积 3．合金 (1)定义：________与____________________的融合体叫做合金。 (2)特点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点都要________。合金硬度________，强度高，具有比各成分金属更好的机械加工性能等。 答案　(1)一种金属　另一种或几种金属(或非金属)　(2)低　大 1．有两种金属A和B，已知A、B常温下呈固态，且均属于质软的轻金属，由A、B熔合而成的合金不可能具有的性质有(　　) A．比纯金属A或B有更好的机械加工性能 B．常温下呈液态 C．硬度较大，可制造飞机 D．一定有固定的熔点和沸点 答案　D 解析　合金为混合物，通常无固定的组成，因此熔、沸点通常不固定。合金的熔点一般比各成分金属低，如Na、K常温下呈固态，而Na­K合金常温下呈液态。合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，如Mg­Al合金的硬度比Mg和Al的硬度都大。 2．下列能够表示出每个晶胞中所含实际微粒个数的面心立方晶胞的是(　　) 答案　B 解析　A项和B项是面心立方晶胞，其中B项是经过切割后的面心立方晶胞，它能表示出此晶胞中所含微粒的实际数目，C项和D项是体心立方晶胞。 3.某晶体中含有A、B、C三种原子，其排列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数之比为(　　) A．1∶3∶1 B．2∶3∶1 C．8∶6∶1 D．4∶3∶1 答案　A 解析　N(A)＝8×＝1，N(B)＝6×＝3，N(C)＝1，则晶体中A、B、C的原子个数之比为1∶3∶1。 4．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层，在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于________层，配位数是________；B属于________层，配位数是________。 (2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是________，平均每个晶胞所占有的原子数目是________。 (3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式，钋位于元素周期表的第________周期________族，元素符号是________，外围电子排布式是________。 答案　(1)非密置　4　密置　6　(2)6　1　(3)6　ⅥA　Po　6s26p4 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释 B．固态和熔融时易导电，熔点在1000 ℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Al、Na、Mg的熔点逐渐升高 D．金属晶体一定是无色透明的固体 答案　B 2．下列有关晶胞的叙述中正确的是(　　) A．晶胞的结构是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的构成就可推知晶体的构成 答案　D 3．金属原子在二维空间里放置有如图所示的两种排列方式，下列说法中正确的是(　　) A．(a)为非密置层，配位数为6 B．(b)为密置层，配位数为4 C．(a)在三维空间里堆积可得六方堆积和面心立方堆积 D．(b)在三维空间里堆积仅得简单立方堆积 答案　C 解析　A项，(a)为密置层，空间利用率高，配位数为6，错误；B项，(b)为非密置层，空间利用率低，配位数为4，错误；密置层在三维空间堆积可得到六方堆积和面心立方堆积两种堆积方式，非密置层在三维空间堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式，故C正确，D错误。 [归纳总结]　 (1)晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目叫配位数。非密置层的配位数是4，密置层的配位数是6。 (2)密置层放置时，平面的利用率比非密置层的要高。 4.某晶体的晶胞结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种原子的数目之比为(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶5 答案　B 解析　该晶胞中含A原子个数为6×＝，B原子个数为6×＋3×＝2，C原子个数为1，则A、B、C原子的个数比为∶2∶1＝1∶4∶2。 5．金属钠是体心立方堆积，下列关于钠晶体的判断合理的是(　　) A．其熔点比金属钾的熔点低 B．一个钠的晶胞中，平均含有4个钠原子 C．该晶体中的自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动 D．该晶体中的钠离子在外加电场的作用下可发生定向移动 答案　C 解析　金属的原子半径越小，金属离子所带电荷数越多，金属键越强，所以K的金属键强度小于Na的金属键强度，金属熔化时破坏金属键，所以Na的熔点比钾的熔点高，故A错误；晶胞中Na原子位于立方体的顶点和体心，则一个钠的晶胞中，平均含有的钠原子数为×8＋1＝2，故B错误；钠晶体中的自由电子在外加电场的作用下可以定向移动，钠离子在外加电场的作用下不能定向移动，故C正确，D错误。 6.有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶点和面心的原子是钛原子，棱心和体心的原子是碳原子，它的化学式为(　　) A．Ti14C13 B．TiC C．Ti4C4 D．Ti4C3 答案　A 解析　由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个钛原子和13个碳原子构成。 7.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图是该化合物的晶体结构单位：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱的侧棱上，则该化合物的化学式可表示为(　　) A．MgB B．Mg3B2 C．MgB2 D．Mg2B3 答案　B 解析　一个正六棱柱顶点上的原子被6个正六棱柱共享，面上的原子被2个正六棱柱共享，故每个晶体结构单位拥有Mg原子个数为12×＋2×＝3，侧棱上的原子被3个正六棱柱共享，故每个晶体结构单位拥有B原子个数为6×＝2，所以该晶体的化学式为Mg3B2。 8.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方式 C．一个晶胞的体积是16d3 D．金晶体的密度是 答案　C 解析　因为是面心立方堆积，故每个晶胞中含有的金原子数为8×＋6×＝4，A正确；金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积方式，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，则该立方体的棱长为d，体积为2d3，C错误；金晶体的密度ρ＝＝，D正确。 [方法规律]　立方晶胞中各物理量的关系 m＝ρV＝a3×ρ＝N× 9．钇钡铜氧化合物晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式可能是(　　) A．YBa2Cu3O4 B．YBa2Cu2O5 C．YBa2Cu3O5 D．YBaCu4O4 答案　C 解析　铜原子位于晶胞顶点上的有8个，位于晶胞棱上的有8个，所以每个晶胞单独含有的铜原子数为8×＋8×＝3。氧原子位于晶胞面上的有7个，位于晶胞棱上的有6个，所以每个晶胞单独含有的氧原子数为7×＋6×＝5。钇原子位于体心，每个晶胞中含有1个。钡原子位于体内，每个晶胞中含有2个。所以该晶体每个晶胞中平均分摊到(即单独含有)的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5，化学式为YBa2Cu3O5。 10．“神九”载人飞船上使用了锂镁和锂铝等合金材料，下列有关叙述不正确的是(　　) A．飞船使用的合金材料，一般具有质量轻、强度高的特点 B．铝锂合金中铝、锂的金属性不如钠强 C．锂镁和锂铝性质相当稳定，不会与酸发生化学反应 D．锂镁合金是一种具有金属特性的混合物，易导热导电 答案　C 解析　锂、镁按一定比例熔合而得到锂镁合金，具有活泼金属的性质，能溶解在酸中，C错误。 11.铜是生活中比较常见的一种金属，而钠米铜能在空气中自燃，这是因为纳米铜的表面粒子数占总粒子数的比例较大。假设某纳米颗粒的大小和形状如图所示，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比是(　　) A．7∶11 B．1∶2 C．7∶8 D．26∶27 答案　A 解析　由该纳米颗粒的大小和形状结构图可知，表面粒子数为8(顶点)＋6(面心)＝14，而粒子总数为14＋8＝22，所以表面粒子数与总粒子数之比为14∶22＝7∶11。 二、非选择题 12.某晶体的晶胞结构如图所示，X(•)位于立方体顶点，Y()位于立方体体心。试分析： (1)晶体中每一个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着________个Y，该晶体的化学式是________。 (2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有________个。 (3)晶体中距离最近的2个X分别与1个Y形成的两条线的夹角为________。 答案　(1)4　8　XY2(或Y2X) (2)12　(3)109°28′ 解析　(1)同时吸引的微粒个数即指在某微粒周围距离最近的其他种类的微粒个数，观察图可知，Y位于立方体的体心，X位于立方体的顶点，每个Y同时吸引着4个X，而每个X同时被8个立方体共享，每个立方体的体心都有1个Y，所以每个X同时吸引着8个Y，X、Y的个数比为1∶2，所以化学式为XY2或Y2X。 (2)晶体中每个X周围与它最接近的X之间的距离应为题图所示立方体的面对角线。位置关系分为在此X的上层、下层和同一层，每层均有4个，共有12个。 (3)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知该夹角为109°28′。 13．(1)一种铜镍合金(俗称白铜)的晶胞如图甲所示，铜、镍原子的个数之比为________。 (2)金晶胞结构如图乙所示，这种晶体堆积方式称为______________堆积。该晶胞中原子空间利用率为________(用含π的式子表示，提示：原子空间利用率＝)。 答案　(1)3∶1　(2)面心立方　π 解析　(2)设金原子半径为r，晶胞参数为a。面心立方堆积的晶胞中，面对角线上3个金原子相切，根据勾股定理，(4r)2＝2a2，r＝a，1个金晶胞含4个金原子，该晶胞中原子空间利用率为＝＝π。 14.氮化钛熔点高，硬度大，其晶胞结构如图所示。 (1)设氮化钛晶体中Ti原子与跟它最邻近的N原子之间的距离为r，则晶胞内与该Ti原子最邻近的Ti原子的数目为________；Ti原子与跟它次邻近的N原子之间的距离为________。 (2)已知在氮化钛晶体中Ti原子的半径为a pm，N原子的半径为b pm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氮化钛晶体中原子空间利用率为______________________(用含a、b的代数式表示)。 (3)碳氮化钛化合物在汽车制造和航天航空领域有广泛的应用，其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞顶点的氮原子，则这种碳氮化钛化合物的化学式为______________________。 答案　(1)12　r　(2)×100%　(3)Ti4CN3 解析　(1)根据氮化钛晶体晶胞结构示意图可知，有1个Ti原子位于体心，在三维坐标系中，体心Ti原子可以形成3个面，每一个面上有4个Ti原子，则该Ti原子最邻近的Ti原子的数目为3×4＝12；截取晶胞内小立方体如图，可知小立方体顶点Ti原子与体对角线另一端的N原子次邻近，Ti原子与跟它最邻近的N原子之间的距离为r，则跟它次邻近的N原子之间的距离为＝r。 (2)氮化钛晶胞中N原子位于晶胞顶点和面心，Ti原子位于棱心和晶胞内部，每个晶胞中含有的N原子个数为8×＋6×＝4，含有的Ti原子个数为12×＋1＝4，N原子和Ti原子的体积之和为π(a3＋b3)×4 pm3，晶胞的边长为(2a＋2b) pm，体积为(2a＋2b)3 pm3，则在氮化钛晶体中原子空间利用率为×100%。 (3)利用均摊法可知，晶胞中含有碳原子数为8×＝1，含有氮原子数为6×＝3，含有钛原子数为12×＋1＝4，则碳氮化钛化合物的化学式为Ti4CN3。 9 学科网（北京）股份有限公司 $$