3.1金属晶体 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学沪科版（2020）选择性必修2

2024—2025学年高中化学沪科版选择性必修二3.1金属晶体 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．所列图形表示的晶体结构中，符合晶胞特点的是 A． B． C． D． 2．晶体与非晶体的严格判别可采用 A．有否自范性 B．有否各向同性 C．有否固定熔点 D．有否周期性结构 3．下表给出了几种氯化物的熔点和沸点。 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4 熔点/℃ 801 712 190 -22.6 沸点/℃ 1 413 1 412 182.7 76.8 关于表中4种氯化物有下列说法: (1)AlCl3在加热时可升华 (2)CCl4属于分子晶体 (3)1 500 ℃时NaCl的分子组成可用NaCl表示 (4)AlCl3是典型的离子晶体 其中说法正确的是 A．只有(1)和(3) B．只有(3) C．只有(1)(2)(3) D．全部正确 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．区分晶体和非晶体最科学的方法是 A．质谱法 B．红外光谱法 C．核磁共振氢谱法 D．X—射线衍射法 6．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 7．基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是 A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B．原子光谱的谱线是连续的而不是离散的 C．洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的 D．可以用有无自范性来区分晶体与非晶体 8．下列有关晶胞的说法中，正确的是 A．晶胞是晶体中最小的平行六面体 B．晶胞是晶体结构中最小的重复单元 C．晶胞中的粒子都完全属于该晶胞 D．不同晶体中晶胞的大小和形状均相同 9．下列有关晶胞的叙述，正确的是 A．晶胞是晶体中最小的结构重复单元 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属于该晶胞 D．A3型最密堆积由一个晶胞构成 10．氮化钛为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。氮化钛晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．位于元素周期表d区，属于过渡元素 B．该晶胞中含有4个原子和4个N原子 C．均位于N构成的八面体空隙中 D．该氮化钛晶体的化学式为 11．关于石墨晶体的说法错误的是 A．石墨能导电，是因为晶体中存在自由电子 B．同一层内，平均2个碳原子构成一个正六边形 C．石墨比金刚石的熔点高 D．石墨比金刚石的硬度大 12．如图所示为一块密度、厚度均匀的矩形样品，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则该样品最可能是 A．水晶 B．半导体 C．非晶体 D．晶体 13．碳化硅俗称金刚砂，与金刚石结构相似，其晶胞如图所示。下列说法正确的是 A．碳化硅的熔点比金刚石高 B．该晶体熔化时需破坏范德华力 C．与碳原子紧邻等距的碳原子数目为4 D．该晶体中由共价键形成的最小环上有6个原子 14．Cu、Ni、Sb组成的金属互化物是重要的合金超导体，其晶胞结构如下图所示，若该晶胞的空间几何构型为正方体，其晶胞密度为，下列说法正确的是 A．该晶胞中含有8个Cu原子、4个Ni原子、2个Sb原子 B．Cu和Ni都位于周期表中ds区 C．基态Cu、Ni、Sb原子中未成对电子数目：Cu>Ni>Sb D．相邻Cu和Ni的最短距离(L)为 15．食盐晶体的结构示意图如图所示．已知食盐的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为，则在食盐晶体中和的最小距离大约是 A． B． C． D． 二、填空题 16．导热性 金属受热时， 与 碰撞频率增加， 把能量传给 ，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。 17．请用金属键理论解释：为什么金属具有导电性、导热性和延展性？ 18．铁、铜、金是日常生活中三种重要金属，请回答下列问题： (1)金属铜采取如图所示堆积方式，可称为 堆积，则Cu晶体中Cu原子的配位数为 。 (2)元素金(Au)处于周期表中的第6周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为 ；一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为 ；该晶体中，原子之间的作用力是 ，若该晶胞的边长为a cm，则该合金密度为 g·cm-3(阿伏加德罗常数的值为NA)。 (3)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为 。 (4)金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量(单位：g·mol-1)。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有 个金原子。1个晶胞的体积为 cm3。金晶体的密度为 g·cm-3。 (5)如图为金属铁某种晶体的晶胞结构，已知该晶体的密度为a g·cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积为 cm3。 19．获得晶体的三条途径 (1) 物质凝固。 (2) 物质冷却不经液态直接凝固 。 (3) 从溶液中析出。 三、计算题 20．完成下列问题。 (1)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。 已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则该晶体的密度 (设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。 (2)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为固溶体。四方晶胞如图所示。离子在晶胞中的配位数是 ，晶胞参数为apm、apm、cpm，该晶体密度为 (写出表达式)。在中掺杂少量后形成的催化剂，化学式可表示为，则y= (用x表示)。 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 《2025年4月3日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D C A D D B B A D 题号 11 12 13 14 15 答案 D D D D B 1．A 【详解】晶胞特点是周期性有序无隙并置排列，具有对称性，根据图中信息B、C、D都不满足，只有A满足条件，故A符合题意。 综上所述，答案为A。 2．D 【详解】晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，晶体结构呈现微粒周期性有序排列，所以晶体能自发地呈现多面体外形，有固定熔点，有自范性，有对称性，有各向异性；综上晶体与非晶体的严格判别可采用有否周期性结构，故选D。 3．C 【详解】(1)由表格中的数据可知AlCl3的熔沸点较低，则AlCl3属于分子晶体，加热时能升华，故正确； (2)由表格中的数据可知CCl4的熔沸点较低，则CCl4是分子晶体，故正确； (3)由表格中的数据可知，NaCl的沸点为1413℃，则属于离子晶体，粒子之间以离子键结合，1500 ℃时NaCl蒸汽中分子组成可用NaCl表示，故正确； (4)由表格中的数据可知AlCl3的熔沸点较低，则AlCl3属于分子晶体，故错误； 故选C。 4．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．D 【详解】晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构，所以区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，质谱法用于测量物质的相对分子质量，红外光谱法用于测量物质中的化学键或官能团，核磁共振氢谱法用于确定分子中等效氢的种类和氢原子个数比，故答案为：D。 6．D 【详解】A．因为自由电子吸收并反射了大部分可见光，从而使金属变得不透明且有光泽，A正确； B．自由电子在外加电场下的定向运动而形成了电流产生导电性，B正确； C．自由电子在受热运动中与金属阳离子发生碰撞时会进行能量的传递，这些能量会以热量形式释放出来而形成金属的导热性，C正确； D．导电性主要依赖自由电子的定向运动，而导热性主要通过自由电子的无规则热运动及碰撞传递能量，而非定向运动，D错误； 故答案为：D。 7．B 【详解】A．通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以获得键长、键角等分子结构信息，测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，A正确； B．原子光谱的谱线是不同状态的电子发生跃迁产生的，因而是离散的而不是连续的谱线，B错误； C．基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则，C正确； D．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象，相反非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性，D正确； 答案选B。 8．B 【详解】A．大部分晶体是由平行六面体形晶胞无隙并置而成，但不是所有晶体，A错误；   B．晶体结构中的最小重复单元是晶胞，B正确； C．由于晶胞要无隙并置排列，必然出现相邻晶胞共用粒子的情况，C错误；   D．不同晶体中的晶胞形状可能相同，但晶胞的大小不相同，如果形状和大小均相同，则是同一种晶胞，D错误； 故选B。 9．A 【详解】A．晶胞是晶体结构中最小的重复单元，通过平移晶胞可在三维空间内延展形成整个晶体，A正确； B．不同晶体的晶胞形状和大小可能不同，如简单立方、体心立方、面心立方等，B错误； C．晶胞边、顶点、面上的粒子可能被相邻晶胞共享，C错误； D．A3型（六方最密堆积）最密堆积由3个晶胞构成，D错误； 故选A。 10．D 【详解】A．钛元素的原子序数为22，价电子排布式为3d24s2，是位于元素周期表d区的过渡元素，A正确； B．由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上和体心的钛原子个数为12×+1=4，位于顶点和面心的氮原子个数为8×+6×=4，B正确； C．由晶胞结构可知，均位于N构成的八面体空隙中，C正确； D．该氮化钛晶体的化学式为，D错误； 故选D。 11．D 【详解】A．石墨是层状结构，石墨晶体中每个C原子以 sp2 杂化与其他C原子形成平面大分子，未参与杂化的2p电子在整个碳原子平面中可自由移动，故石墨晶体可导电，晶体中存在自由电子，A正确； B．石墨上每个碳原子均为3个正六边形所共有，分属每个正六边形的为，则平均一个正六边形所占有的碳原子数为 6×=2 个，平均2个碳原子构成一个正六边形，B正确； C．石墨晶体在熔化时既要破坏层与层之间的分子间作用力，也要破坏层中碳原子之间的共价键，而层中碳原子之间的共价键键能较大，比金刚石中碳原子之间的共价键键能大，故石墨的熔点比金刚石的高，C正确； D．石墨是层状结构，层与层之间通过分子间作用力结合，分子间作用力较小，石墨的硬度小于金刚石，D错误； 答案选D。 12．D 【详解】从题给信息知，该样品为矩形，长宽不同，但导电性相同，说明该样品有各向异性，即该样品最可能是晶体，答案选D。 13．D 【详解】A．共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，C-C键键长比C-Si键短，金刚石的熔点要高于碳化硅，A错误； B．碳化硅晶体中的原子是通过共价键结合的，所以熔化时需要破坏共价键而不是范德华力，B错误； C．在碳化硅的晶体结构中，每个碳原子都与4个硅原子和4个碳原子相邻，所以与碳原子紧邻等距的碳原子数目应该是12，C错误； D．在碳化硅的晶体结构中，最小的环是由6个原子组成的，其中3个是碳原子，3个是硅原子，D正确； 故选D。 14．D 【详解】A．根据均摊原则，该晶胞含有1个Cu、1个Ni、2个Sb，故A错误； B．Cu位于周期表中ds区，Ni位于周期表中d区，故B错误； C．基态Cu、Ni、Sb原子中未成对电子数目分别是1、2、3，Sb>Ni>Cu，故C错误； D．该晶胞含有1个Cu、1个Ni、2个Sb，设晶胞边长为a pm，该晶胞，，Cu和Ni的最短距离为晶胞边长的一半，Cu和Ni的最短距离，故D正确； 选D。 15．B 【详解】每个食盐晶胞中含有4个Na+和4个Cl-，每个晶胞的体积为，设食盐晶体里Na+和Cl-的最小距离为xcm，可得，解得，即在食盐晶体中Na+和Cl-的最小距离大约是，综上所述，故选B。 16． 自由电子 金属离子 自由电子 金属离子 【详解】金属受热时，自由电子与金属离子碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。 17．金属晶体中存在许多自由电子，外界电场作用下的定向移动形成电流而具有导电性； 金属晶体中自由电子运动时，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，因而具有导热性； 金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动时仍能保持这种相互作用，在外力作用下发生形变，但不会断裂，因而具有延展性。 【详解】金属晶体中存在许多自由电子，外界电场作用下的定向移动形成电流而具有导电性； 金属晶体中自由电子运动时，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，因而具有导热性； 金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动时仍能保持这种相互作用，在外力作用下发生形变，但不会断裂，因而具有延展性。 18．(1) 面心立方最密 12 (2) 6s1 3∶1 金属键 (3)H8AuCu3 (4) 4 2d3 (5) 【详解】（1）Cu为面心立方最密堆积方式，Cu原子周围最近等距离的Cu原子为12个，Cu的配位数为12； （2）Au与Cu同族，Au原子最外层电子排布式可类比Cu，只是电子层多两层，Au原子最外层电子排布式为6s1；由于该合金晶体是面心立方最密堆积结构，晶胞内N(Cu)=6×=3，N(Au)=8×=1，Cu原子与Au原子数量之比为3∶1；该晶体中，原子之间的作用力是金属键；该晶胞的边长为a cm，晶胞体积为则该合金密度为，1个晶胞质量为g，则ρ=g·cm-3； （3）CaF2晶胞中含有Ca2＋：8×＋6×=4个，含F-8个，所以氢原子在晶胞内有8个，可以得储氢后的化学式为H8AuCu3； （4） 利用切割法解题，8个顶点上金原子有属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金原子个数=8×＋6×=4；假设距离最近的两金原子间相切，则有正方形的对角线为2d．正方形边长为d。所以晶胞体积V晶=( d)3=2d3 cm3；1个晶胞质量为g，晶胞密度为ρ= = g·cm-3； （5）该铁晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞中含有铁原子个，所以该晶胞的密度为a=，晶胞的体积V= cm3。 19．(1)熔融态 (2) 气态 （凝华） (3)溶质 【详解】（1）熔融态物质凝固可获得晶体； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）可获得晶体； （3）溶质从溶液析出可获得晶体； 20．(1) (2) 8 【详解】（1）图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图，根据晶胞该晶胞中含有X原子有8个，Z原子有16个，Y原子有4个，则化学式为X2YZ4，根据化合价分析得到X为Mg，Y为Ge，Z为O；该晶胞中含有4个Mg2GeO4，则其密度为；故答案为：。 （2）配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，根据四方晶胞图知，以右侧面面心处分析，左边与最近的有4个，右边与最近的有4个，因此其配位数为8；利用均摊法，1个晶胞中含Zr原子数为，O原子数为8，晶胞体积为，故其密度为；根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0知，，解得；故答案为：；。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$