3.3.1 金属晶体及晶胞空间利用率求算（检测）-【基于真实情景的同步教学】2024-2025学年高二化学同步课件与检测（人教版2019选择性必修2）

基于真实情境的大单元教学系列测试 3.3.1《金属晶体及晶胞空间利用率求算》检测 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 K-39 Mn-55 Fe-56 1． 选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有1个选项符合题目要求。 1．下列有关金属键与金属晶体的说法中错误的是 A．金属内部的自由电子为许多金属原子所“共有” B．金属键不具有饱和性和方向性 C．金属键的实质是自由电子与金属阳离子之间强烈的相互作用 D．体心立方堆积的空间利用率最高 2．我国在单原子催化剂领域成绩斐然。 单原子催化剂是指孤立的金属原子均匀分散在载体表面，发生催化的位点落在单个原子上。 下列说法不正确的是 A．催化剂能提高化学反应速率 B．单原子催化剂能降低反应的焓变 C．单原子催化剂中原子的利用率高 D．金属晶体内存在金属键 3．基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述不正确的是 A．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构不一定相同 B．电子云图中的小黑点越密，表示电子在核外空间出现的概率密度越大 C．五彩斑斓的霓虹灯光，与原子核外电子跃迁有关，属于吸收光谐 D．“电子气理论”可以解释金属晶体的延展性，导电性和导热性 4．钒镍合金是一种具有广泛应用前景的材料。镍晶体的结构示意图如图1所示，结构中不同位置的镍原子被钒原子替代后，可形成各种性能不同的钒镍合金，某钒镍合金的结构示意图如图2所示。下列说法错误的是 A．图2可表示该钒镍合金的晶胞 B．镍元素位于元素周期表d区 C．镍晶体的晶胞中Ni的配位数为12 D．该钒镍合金的化学式为 5．最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪()合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是 A．Al是地壳中含量最多的金属元素 B．基态的简化电子排布式是[Ar] C．合金比纯金属具有较高的熔点 D．合金的导电性与自由电子的运动相关 6．下列说法正确的是 A．晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 B．晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当 C．分子晶体中，分子间作用力越大，物质越稳定 D．金属晶体能导电的原因是在外加电场作用下可失去电子 7．下列关于金属及金属键的说法正确的是 A．金属键具有方向性与饱和性 B．金属具有金属光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 C．金属钠中的金属键比金属钾中的弱 D．用铁做炊具可用金属键知识解释 8．铁镁合金是目前储氢密度较高的材料之一，其晶胞结构如下图所示，晶胞参数为a。下列说法正确的是 A．合金储氢的过程是物理变化 B．铁镁合金中存在金属键和离子键 C．晶体中Fe的配位数为4 D．晶胞中Fe与Mg的最短距离为 9．下列关于Na、Mg、Al元素及物质的说法正确的是 A．基态Na原子有11种不同运动状态的电子 B．基态Al原子的核外电子排布式：1s22s22p63p3 C．第一电离能：Na<Mg<Al D．熔点：Al<Mg<Na 10．某和形成的金属化合物的立方晶胞结构如下。 下列说法正确的是 A．该晶体属于金属晶体 B．周围距离最近的原子个数为6 C．该晶胞沿x轴、z轴的投影图完全相同 D．该晶体在高温时导电能力更强 二、多选题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有2个选项符合题目要求。 11．下列有关性质可能为金属晶体的性质的是 A．固体或熔融后易导电，熔点1000℃左右 B．易导电，晶体内存在弱相互作用力 C．固态时不导电，但熔融态可以导电 D．混合物，固态时能导电 12．一种由组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为。晶体中原子填充在围成的四面体空隙中，点、点原子分数坐标分别为，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．该晶体的化学式为 B．D点原子分数坐标为 C．该晶体的摩尔体积为 D．晶胞中间距离为 13．已知F、K、Ni三种元素组成的化合物的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．该化合物的化学式为 B．与每个Ni紧邻的K有2个 C．该晶体中存在金属键 D．该晶体的密度为 14．Al−Mn−Cu合金的晶胞如图1所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置。下列说法正确的是 A．Al原子周围等距且最近的Al原子有12个 B．若A原子的分数坐标为(0,0,0)，则B原子的分数坐标为(,,) C．Al−Mn−Cu合金化学式可表示为AlMnCu4 D．沿晶胞对角面的切面图为图2 15．金属铁有δ、γ、α三种结构，各晶胞如图。下列说法不正确的是 A．三种晶胞中实际含有的铁原子的个数之比为2：4：1 B．三种晶胞中铁原子的配位数之比为1：3：2 C．三种晶胞密度之比为32： 37 ：29 D．δ-Fe晶胞的空间利用率为 三、填空题 16.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键，铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。 （1）距离Fe原子最近的Mg原子个数是___________。 A．4 B．6 C．8 D．12 （2）铁镁合金的化学式为 。 （3）若该晶胞的晶胞边长为d nm，阿伏加德罗常数为，则该合金的密度为 g⋅cm(用含的式子表达)。 （4）若该晶体储氢时，分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 48 g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为___________L。 A．5.6 B．11.2 C．22.4 D．44.8 17．按要求填空。 (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 ，原子之间的作用力为 。 (2)铁有、、三种同素异形体，晶体原子堆积方式为 ；晶胞参数为acm，则铁原子半径为 (假设原子为刚性球体)；、两种晶胞中铁原子的配位数之比为 。晶体的空间利用率 。(写出计算式即可) (3)奥氏体是碳溶解在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，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表示，写出计算式即可)。 18．回答下列问题: (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，在如图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)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有 三种同素异形体，其晶胞结构如图所示。 ①、晶胞中含有的铁原子数之比为 。 ②、两种晶体中铁原子的配位数之比为 。 ③若晶胞的边长为a cm， 晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为 。 19．回答以下问题： (1)金属Cu晶体采取的是以下 (填序号)面心立方最密堆积方式。 (2)CuSO4晶体类型为 晶体。的空间构型为 (填“正四面体”、“直线型”或“平面三角”)。 (3)如图所示，(代表Cu原子，代表O原子)，一个Cu2O晶胞中Cu原子的数目为 。 (4)鉴别晶体与非晶体最科学的实验方法为： 。 20．钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。下面是一些晶体材料的结构示意图。 　 请回答下列问题： (1)写出镍原子的核外电子排布式： 。 (2)钛金属晶体的原子堆积方式如图1所示，则每个钛原子周围有 个紧邻的钛原子，该晶体中原子的堆积方式为 。 (3)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图2所示，该合金的化学式为 ，1 mol镧形成的该合金能储存 mol氢气。 (4)嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体结构如图3所示，该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为立方体，边长为a cm。顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，所有棱心位置被O2－所占据。 ①该晶体中的O元素与H形成的化合物的中心原子的杂化类型为 ，其分子空间构型为 。 ②写出该晶体的化学式： 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 基于真实情境的大单元教学系列测试 3.3.1《金属晶体及晶胞空间利用率求算》检测 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 K-39 Mn-55 Fe-56 1． 选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有1个选项符合题目要求。 1．下列有关金属键与金属晶体的说法中错误的是 A．金属内部的自由电子为许多金属原子所“共有” B．金属键不具有饱和性和方向性 C．金属键的实质是自由电子与金属阳离子之间强烈的相互作用 D．体心立方堆积的空间利用率最高 【答案】D 【详解】A．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动，为整个金属的所有阳离子所共有，A正确； B．金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，自由电子为整个金属的所有阳离子所共有，所以金属键没有方向性和饱和性，B正确； C．从基本构成微粒的性质看，金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，C正确； D．金属晶体得堆积方式中空间利用率分别为：简单立方堆积52%，体心立方堆积68%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为74%，体心立方堆积的空间利用率不是最高，D错误； 故选D。 2．我国在单原子催化剂领域成绩斐然。 单原子催化剂是指孤立的金属原子均匀分散在载体表面，发生催化的位点落在单个原子上。 下列说法不正确的是 A．催化剂能提高化学反应速率 B．单原子催化剂能降低反应的焓变 C．单原子催化剂中原子的利用率高 D．金属晶体内存在金属键 【答案】B 【详解】A．催化剂能降低反应活化能，提高化学反应速率，故A正确； B．催化剂不能改变反应物和生成物的能量，催化剂不能改变反应的焓变，故B错误； C．单原子催化剂与反应物接触面积增大，原子的利用率高，故C正确； D．金属晶体中由金属阳离子和自由电子形成金属键，故D正确； 选B。 3．基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述不正确的是 A．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构不一定相同 B．电子云图中的小黑点越密，表示电子在核外空间出现的概率密度越大 C．五彩斑斓的霓虹灯光，与原子核外电子跃迁有关，属于吸收光谐 D．“电子气理论”可以解释金属晶体的延展性，导电性和导热性 【答案】C 【详解】A．VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型，当中心原子无孤电子对时，与分子空间结构相同，当中心原子有孤电子对时，与分子空间结构不同，A正确； B．电子云图中的小黑点越密，表示电子在核外空间的出现的概率密度越大，B正确； C．电子从较高能量的激发态回到基态释放出能量，属于发射光谱，C错误； D．电子气理论把金属键描述成从金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性，D正确； 答案选C。 4．钒镍合金是一种具有广泛应用前景的材料。镍晶体的结构示意图如图1所示，结构中不同位置的镍原子被钒原子替代后，可形成各种性能不同的钒镍合金，某钒镍合金的结构示意图如图2所示。下列说法错误的是 A．图2可表示该钒镍合金的晶胞 B．镍元素位于元素周期表d区 C．镍晶体的晶胞中Ni的配位数为12 D．该钒镍合金的化学式为 【答案】A 【详解】A．晶体是由晶胞无隙并置形成的，图2结构不能进行无隙并置，故图2结构不是晶胞，A错误； B．镍元素为第Ⅷ族元素，位于元素周期表d区，B正确； C．镍晶体的晶胞为面心立方结构，其配位数为12，C正确； D．依据图2的替换位置以及均摊法可知，该结构中含有Ni个数为，同理V个数为，故该合金的化学式为，D正确； 故选A。 5．最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪()合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是 A．Al是地壳中含量最多的金属元素 B．基态的简化电子排布式是[Ar] C．合金比纯金属具有较高的熔点 D．合金的导电性与自由电子的运动相关 【答案】C 【详解】A．Al元素是地壳中含量最多的金属元素，A正确； B．Sc为21号元素，基态的简化电子排布式是，B正确； C．合金的熔点比组成合金的成分金属的熔点低，C错误； D．电子的定向移动形成电流，合金的导电性与自由电子的运动相关，D正确； 故选C。 6．下列说法正确的是 A．晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 B．晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当 C．分子晶体中，分子间作用力越大，物质越稳定 D．金属晶体能导电的原因是在外加电场作用下可失去电子 【答案】B 【详解】A．晶体具有物理性质的各向异性特点，故晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，A错误； B．若物质的冷凝速率过快，可能得到非晶体（玻璃态），故形成晶体必须生长速率适当，才有自范性，B正确； C．分子晶体的稳定性和化学键有关，C错误； D．金属晶体能导电的原因是在外加电场作用下电子形成电子气，发生定向移动，D错误； 答案选B。 7．下列关于金属及金属键的说法正确的是 A．金属键具有方向性与饱和性 B．金属具有金属光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 C．金属钠中的金属键比金属钾中的弱 D．用铁做炊具可用金属键知识解释 【答案】D 【详解】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错误； B．金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，并不是能放出可见光，B错误； C．原子半径越小，自由电子数越多，金属键越强，即金属钠中的金属键比金属钾中的强，C错误； D．金属的物理共性，如导电性、导热性、延展性等都与金属键有关，D正确； 答案选D。 8．铁镁合金是目前储氢密度较高的材料之一，其晶胞结构如下图所示，晶胞参数为a。下列说法正确的是 A．合金储氢的过程是物理变化 B．铁镁合金中存在金属键和离子键 C．晶体中Fe的配位数为4 D．晶胞中Fe与Mg的最短距离为 【答案】D 【详解】A．储氢合金储存氢气的过程是与氢气反应生成金属氢化物，属于化学变化，A错误； B．金属晶体中存在金属键，该晶体属于合金，属于金属晶体，所以只含金属键，不含离子键，B 错误； C．以位于面心的Fe原子为研究对象，由晶胞结构可知，距离 Fe原子最近且相等的 Mg原子有 8个，晶体中Fe的配位数为8，C错误； D．由晶胞结构可知，晶胞中Fe与Mg的最短距离为晶胞体对角线的，晶胞参数为a，则晶胞中Fe与Mg的最短距离为，D正确； 故选D。 9．下列关于Na、Mg、Al元素及物质的说法正确的是 A．基态Na原子有11种不同运动状态的电子 B．基态Al原子的核外电子排布式：1s22s22p63p3 C．第一电离能：Na<Mg<Al D．熔点：Al<Mg<Na 【答案】A 【详解】A．Na是11号元素，核外有11个电子，每个电子的运动状态不同，则基态Na原子有11种不同运动状态的电子，A正确； B．Al是13号元素，基态Al原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p1，B错误； C．同周期元素从左到右，第一电离能呈逐渐增大趋势，但Mg的最外层为全充满状态，电子能量低，第一电离能较大，第一电离能：Na<Al<Mg，C错误； D．Al、Mg、Na都是金属晶体，Al、Mg、Na电荷数顺序：Al>Mg>Na，原子半径顺序：Al<Mg<Na，金属晶体中原子半径越小，电荷越大，熔点越高，所以熔点顺序：Na<Mg<Al，D错误； 故选A。 10．某和形成的金属化合物的立方晶胞结构如下。 下列说法正确的是 A．该晶体属于金属晶体 B．周围距离最近的原子个数为6 C．该晶胞沿x轴、z轴的投影图完全相同 D．该晶体在高温时导电能力更强 【答案】A 【详解】A．和为金属元素，形成的化合物为金属晶体，A正确； B．Sn原子位于晶胞的8个顶点，1个体心，体心周围距离最近且相等的Sn原子个数是8个顶点的Sn，故Sn周围距离最近的Sn原子个数为8，B错误； C．晶胞沿y轴、z轴的投影图完全相同，投影图为，与晶胞沿x轴投影图不同，C错误； D．高温时，金属的电阻增加，导电能力减弱，D错误； 故答案为：A。 二、多选题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有2个选项符合题目要求。 11．下列有关性质可能为金属晶体的性质的是 A．固体或熔融后易导电，熔点1000℃左右 B．易导电，晶体内存在弱相互作用力 C．固态时不导电，但熔融态可以导电 D．混合物，固态时能导电 【答案】AD 【详解】A．金属晶体具有金属键，金属键使得金属在固态和熔融状态下都能导电，且金属的熔点一般较高，通常在1000℃左右，A符合题意； B．金属晶体具有金属键，金属键属于强相互作用，B不符合题意； C．金属晶体中含有自由移动的电子，固态时和熔融状态下都能导电，C不符合题意； D．合金也属于金属晶体，合金属于混合物，固态时能导电，D符合题意； 故选AD。 12．一种由组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为。晶体中原子填充在围成的四面体空隙中，点、点原子分数坐标分别为，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．该晶体的化学式为 B．D点原子分数坐标为 C．该晶体的摩尔体积为 D．晶胞中间距离为 【答案】BD 【详解】A．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8×+4×+1=4，位于面上、棱上的铟原子个数为6×+4×=4，位于体内的碲原子个数为8，则晶体的化学式为CuInTe2，故A错误； B．由位于顶点A点、体心B点原子分数坐标分别为可知，则位于小立方体体对角线处的D点原子分数坐标为，故B正确； C．由晶胞结构可知，晶胞的物质的量为mol，则晶体的摩尔体积为=，故C错误； D．由晶胞结构可知，晶胞中A、D、E形成如图所示的直角三角形：，边长AE为面对角线的，长度为pm，边长DE为pm，则C、D间距离d=pm=，故D正确； 故选BD。 13．已知F、K、Ni三种元素组成的化合物的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．该化合物的化学式为 B．与每个Ni紧邻的K有2个 C．该晶体中存在金属键 D．该晶体的密度为 【答案】AD 【详解】A．根据均摊法，该晶胞中K的个数为，Ni的个数为，F的个数为，故该化合物的化学式为，A正确； B．由晶胞结构可知，与每个Ni紧邻的K有8个，B错误； C．该晶体不是金属晶体，其中不存在金属键，C错误； D．该晶胞的质量为，该晶胞的体积为，故晶体密度，D正确； 故答案为：AD。 14．Al−Mn−Cu合金的晶胞如图1所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置。下列说法正确的是 A．Al原子周围等距且最近的Al原子有12个 B．若A原子的分数坐标为(0,0,0)，则B原子的分数坐标为(,,) C．Al−Mn−Cu合金化学式可表示为AlMnCu4 D．沿晶胞对角面的切面图为图2 【答案】AD 【详解】A．Al原子周围等距且最近的Al原子在里面平面的面对角线上，每个平面有4个，三个横截面，共有12个，故A正确； B．若A原子的分数坐标为(0,0,0)，则B原子在右后面的面心上，其分数坐标为(,,)，故B错误； C．根据Al−Mn−Cu晶胞结构得到Al有4个，Mn有4个，Cu有，则Al−Mn−Cu合金化学式可表示为AlMnCu2，故C错误； D．沿晶胞对角面进行切面，刚好经过上面的2个Al和下面的2个Mn，所以切面图为图2，故D正确。 综上所述，答案为AD。 15．金属铁有δ、γ、α三种结构，各晶胞如图。下列说法不正确的是 A．三种晶胞中实际含有的铁原子的个数之比为2：4：1 B．三种晶胞中铁原子的配位数之比为1：3：2 C．三种晶胞密度之比为32： 37 ：29 D．δ-Fe晶胞的空间利用率为 【答案】BC 【详解】A． 三种晶胞中实际含有的铁原子的个数之比为(8×+1):(8×+6×):(8×)=2：4：1，故A正确； B． δ-Fe为体心立方堆积，以体心Fe研究可知Fe原子配位数为8，γ-Fe为面心立方堆积，Fe原子配位数为12，α-Fe为简单立方堆积，可知Fe原子配位数为6，故δ-Fe、γ-Fe、α-Fe两种晶胞中铁原子的配位数之比为8：12：6=4：6：3，故B错误； C．设铁原子半径为a，根据晶胞结构图，γ-Fe晶体中晶胞的棱长为，δ-Fe晶体中晶胞的棱长为，α-Fe晶体中晶胞的棱长为2a，所以三种晶胞的棱长之比为：2：3：3，原子数之比2：4：1，密度之比： = ，故C错误； D． δ-Fe晶胞的空间利用率为== ，故D正确； 故选BC。 三、填空题 16.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键，铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。 （1）距离Fe原子最近的Mg原子个数是___________。 A．4 B．6 C．8 D．12 （2）铁镁合金的化学式为 。 （3）若该晶胞的晶胞边长为d nm，阿伏加德罗常数为，则该合金的密度为 g⋅cm(用含的式子表达)。 （4）若该晶体储氢时，分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 48 g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为___________L。 A．5.6 B．11.2 C．22.4 D．44.8 【答案】（1）C （2）Mg2Fe或FeMg2 （3） （4）C 【解析】（1）从晶胞结构图中可看出，Mg原子位于晶胞体内，Fe原子位于晶胞顶角与面心，以面心得Fe原子为研究对象，距离Fe原子最近的Mg原子个数是8，故选C。 （2）从晶胞结构图中可看出，Mg原子位于晶胞体内，Fe原子位于晶胞顶角与面心，Mg原子的个数为8，Fe原子的个数为=4，铁镁合金的化学式为Mg2Fe或FeMg2。 （3）该晶胞中含有8个Mg原子、4个Fe原子，根据晶胞密度计算公式，该合金的密度为。 （4）该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，晶胞中H2分子数目为=4，储氢合金晶胞中，含有8个Mg原子，含有4个H2分子，含Mg48g的该储氢合金中，Mg的物质的量为=2mol，则储氢合金中H2的物质的量为=1mol，标准状况下H2的体积约为22.4L，故选C。 17．按要求填空。 (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 ，原子之间的作用力为 。 (2)铁有、、三种同素异形体，晶体原子堆积方式为 ；晶胞参数为acm，则铁原子半径为 (假设原子为刚性球体)；、两种晶胞中铁原子的配位数之比为 。晶体的空间利用率 。(写出计算式即可) (3)奥氏体是碳溶解在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，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表示，写出计算式即可)。 【答案】(1) 3：1 金属键 (2) 体心立方堆积 2：1 (3) FeC 【详解】（1）Cu处于面心，则Cu原子共6×=3个，Au处于顶点，则Au原子共8×=1个，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1；原子之间的作用力为金属键。 （2）根据图可知，晶体原子堆积方式为体心立方堆积；晶胞中体对角线为铁原子半径的4倍，即(4r)2=3a2，铁原子的半径为；晶胞中铁原子配位数为12，-Fe晶胞中铁原子的配位数为6，则、两种晶胞中铁原子的配位数之比为2：1；晶胞中共有铁原子6×+8×=4个，晶胞的面对角线是铁原子半径的4倍，即(4r)2=2a2，a=r，空间利用率为。 （3）根据晶胞图可知，C原子有12×+1=4个，Fe原子有6×+8×=4个，故其化学式为FeC；设晶胞边长为a，由图可知最近的碳原子的距离为面对角线的一半，即，根据，可得，则最近的碳原子的距离为pm。 18．回答下列问题: (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，在如图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)辽宁号航母飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有 三种同素异形体，其晶胞结构如图所示。 ①、晶胞中含有的铁原子数之比为 。 ②、两种晶体中铁原子的配位数之比为 。 ③若晶胞的边长为a cm， 晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为 。 【答案】(1) 非密置 4 密置 6 (2) 2∶1 4∶3 b3∶(4a3) 【详解】（1）密置层的排列最紧密，靠的最近，空隙最少，在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A中的排布不是最紧密，A属于非密置层，一个中心圆球周围有四个圆球，配位数是4；B中排布是最紧密的结构，B属于密置层，一个中心圆球周围有六个圆球，配位数是6； （2）①晶胞中，Fe原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，则含有的铁原子数；晶胞中，Fe原子位于晶胞的8个顶点和1个体心，则含有的铁原子数8×1/8+1×1=2，故答案为2∶1； ②晶体中铁原子的配位数为8，晶体中铁原子的配位数为6，故二者铁原子的配位数之比为8∶6=4∶3； ③若晶胞的边长为acm，其晶胞只含1个Fe原子，则晶体的密度为：，若晶胞的边长为bcm，其晶胞中含有4个Fe原子，则晶体密度为，则两种晶体的密度之比。 19．回答以下问题： (1)金属Cu晶体采取的是以下 (填序号)面心立方最密堆积方式。 (2)CuSO4晶体类型为 晶体。的空间构型为 (填“正四面体”、“直线型”或“平面三角”)。 (3)如图所示，(代表Cu原子，代表O原子)，一个Cu2O晶胞中Cu原子的数目为 。 (4)鉴别晶体与非晶体最科学的实验方法为： 。 【答案】 ④ 离子晶体 正四面体 4 X-射线衍射实验 【详解】(1)金属Cu晶体采取的是面心立方最密堆积； (2) CuSO4中铜离子和硫酸根离子间是离子键，故为离子晶体。中S原子是sp3杂化，故为正四面体结构； (3)黑球代表是Cu原子，数目是体内的4个； (4) 鉴别晶体与非晶体最科学的实验方法为X-射线衍射实验。 20．钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。下面是一些晶体材料的结构示意图。 　 请回答下列问题： (1)写出镍原子的核外电子排布式： 。 (2)钛金属晶体的原子堆积方式如图1所示，则每个钛原子周围有 个紧邻的钛原子，该晶体中原子的堆积方式为 。 (3)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图2所示，该合金的化学式为 ，1 mol镧形成的该合金能储存 mol氢气。 (4)嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体结构如图3所示，该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为立方体，边长为a cm。顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，所有棱心位置被O2－所占据。 ①该晶体中的O元素与H形成的化合物的中心原子的杂化类型为 ，其分子空间构型为 。 ②写出该晶体的化学式： 。 【答案】 1s22s22p63s23p63d84s2 12 六方最密堆积 LaNi5 3 sp3 V形 BaTiO3 【详解】(1)Ni是28号元素，根据能量最低原理，其原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2； (2)由晶胞结构图可知，以顶点原子为研究对象，与之最近的原子处于面心上，每个顶点原子为12个面共用，故晶胞中该原子的配位数为12，由钛晶体的原子堆积方式可知，属于六方最密堆积； (3)根据某合金储氢后的晶胞结构示意图可知该合金中含有：La：8×＝1；Ni：8×＋1＝5，所以化学式是LaNi5；1 mol该合金吸附氢气的物质的量是8 mol×＋2mol×＝3 mol。 (4)①该晶体中的O元素与H元素形成的化合物H2O的中心原子O 原子的杂化类型为sp3杂化，其分子空间构型为V形； ②根据晶胞结构示意图可知：Ba：1；Ti：8×＝1；O：12×＝3，所以该晶体的化学式是：BaTiO3。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$