专题3 第一单元 第2课时 金属晶体-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2作业与测评word（苏教版）

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) 考点一　金属晶体的堆积方式 1．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 答案：B 2．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 答案：B 解析：据题图可看出，镉的堆积方式为六方堆积，A错误，B正确；一个金属原子周围紧邻的金属原子有12个，故配位数为12，C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错误。 3．(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________。 答案：(1)非密置　4　密置　6　(2)6 考点二　晶胞的理解及相关计算 4．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 5.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物，其晶胞如图所示，则下列表示该化合物的化学式正确的是(　　) A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12 答案：A 6.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。 7．某立方晶系的锑钾(Sb­K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是(　　) A．该晶胞的体积为a3×10－36 cm3 B．K和Sb原子数之比为3∶1 C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为a pm 答案：B 解析：该晶胞的边长为a×10－10 cm，故晶胞的体积为(a×10－10 cm)3＝a3×10－30 cm3，A错误；该晶胞中K的个数为12×＋9＝12，Sb的个数为8×＋6×＝4，故K和Sb原子数之比为3∶1，B正确；以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C错误；K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的，即a pm，D错误。 8．铜晶体晶胞、原子之间相互位置关系的平面图如图所示，已知铜的原子半径为r cm，NA表示阿伏加德罗常数的值。 请回答： (1)晶体中铜原子的配位数为________，一个晶胞含铜原子的数目为________。 (2)该晶体的密度为________ g/cm3。 答案：(1)12　4　(2) 解析：(1)铜晶体中Cu采用面心立方堆积，晶体中Cu的配位数为12。根据均摊法可知，一个晶胞含Cu的个数为×8＋×6＝4。 (2)铜的原子半径为r cm，根据图2可知，晶胞的棱长为2r cm，晶体密度为 g/cm3＝ g/cm3。 (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．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不合理；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不合理；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合理，D不合理。 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．“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。 8.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。 9.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× 10．铌镍合金材料在生产中有广泛应用，其晶胞如图所示。已知：NA为阿伏加德罗常数的值，铌(Nb)和钒位于同族且与钒相邻。下列叙述正确的是(　　) A．该化合物的化学式为Nb3Ni B．镍元素、铌元素都位于元素周期表ds区 C．晶胞中Nb、Ni原子数之比为3∶1 D．晶体密度为 g·cm－3 答案：D 解析：晶胞中Nb原子个数为8×＋1＝2，Ni原子个数为10×＋4×＝6，Nb、Ni原子数之比为1∶3，该化合物的化学式为NbNi3，A、C错误；镍元素、铌元素都位于元素周期表d区，B错误；晶体密度ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3，D正确。 二、非选择题 11.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：(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，根据CH4的键角，知该夹角为109°28′。 12．(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。 13．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。 4 学科网（北京）股份有限公司 $