3.1 金属键 金属晶体（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学苏教版选择性必修2

第一单元 金属键 金属晶体 题型01 金属键与金属特性 题型02 金属晶体 题型03 金属晶体的堆积 题型04 晶胞常识 题型05 晶胞中微粒数目的计算 题型01 金属键与金属特性 1．金属键：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 2．金属的物理性质与金属键 （1）导电性：通常情况下，金属内部自由电子的运动不具有固定的方向性。但在外电场作用下，自由电子在金属内部会发生定向运动，从而形成电流，所以金属具有导电性 （2）导热性：当金属某一部分受热时，该区域里自由电子的能量增加，运动速率增大，自由电子与金属离子（或金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子（或金属原子）通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度，所以金属具有导热性。 （3）延展性：金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，各层金属原子之间仍然保持金属键的作用。因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发 生形变，表现出良好的延展性。 【典例1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般说来，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强。由此判断下列说法错误的是 A．硬度： B．熔点： C．硬度： D．熔点： 【变式1-1】下列有关金属键的叙述错误的是 A．金属能导热是因为自由电子自身与金属阳离子发生碰撞实现的 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C．金属键中的电子属于整个金属 D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关 【变式1-2】在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，金属阳离子的半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔点越高。由此判断下列各组金属熔点的高低顺序，其中正确的是 A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al 【变式1-3】（20-21高二·全国·课后作业）要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 A．金属镁的熔点大于金属铝 B．碱金属的熔点从到是逐渐增大的 C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属钙的硬度小于金属钡 题型02 金属晶体 金属晶体都是________，构成金属晶体的微粒是________和________（也就是金属的________）。在金属晶体中，金属原子以________相结合。 【典例2】（2025高二·全国·专题练习）下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 【变式2-1】（24-25高二下·江苏淮安·阶段练习）铁镁储氢合金的晶胞结构如图所示，铁原子位于晶胞顶点和面心的位置，镁原子位于将晶胞平分为8个小立方体的体心位置。下列说法正确的是 A．镁有12种空间运动状态不同的电子 B．晶胞中Fe原子与Mg原子个数比为7：4 C．Fe原子的配位数是4 D．晶体储氢时，H2位于晶胞体心和棱中心位置，若储氢后的化学式为FeMg2H，则储氢率为50% 【变式2-2】金属铜的晶胞结构如图所示，已知铜晶胞的晶胞参数为anm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是 A．基态Cu原子的核外电子排布式为 B．每个铜原子周围有4个原子离它最近 C．每个晶胞中Cu原子个数为4 D．晶体铜的密度为 题型03 金属晶体的堆积 1．金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的。金属原子在平面上（二维空间）紧密放置，可有两种排列方式，b称为________，a称为________。 将________和________按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式：简单立方、体心立方、面心立方和六方。 2．金属钋（Po）属于简单立方堆积；钠、钾、铬、钼、 钨等属于体心立方堆积；金、银、铜、铅等属于面心立方堆 积；镁、锌、钛属于六方堆积。 【典例3】金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法中正确的是 A．图a为非密置层，配位数为6 B．图b为密置层，配位数为4 C．图a在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积 D．图b在三维空间里堆积仅得体心立方堆积 【变式3-1】金属晶体的堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是(　　) A．金属原子的外围电子数少 B．金属晶体中有自由电子 C．金属原子的原子半径大 D．金属键没有饱和性和方向性 【变式3-2】有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( ) A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12 D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④ 【变式3-3】（17-18高二上·江苏·期中）从下图中选择： (1)金属钠的晶胞模型是____________，每个Na原子周围有________个紧邻的Na原子。 (2)金属铜的晶胞模型是____________，每个Cu原子周围有________个紧邻的Cu原子。 (3)金属导电靠_________________________________， 电解质溶液导电靠____________________________ ； (4)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是___________________。 A．由分子间作用力形成，熔点很低 B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高 C．固体有良好的导电性、导热性和延展性 (5)已知下列金属晶体： Po、K、Mg、Au，其堆积方式为： ①简单立方堆积的是________； ②体心立方堆积的是________； ③六方堆积的是  ________； ④面心立方堆积的是________。 题型04 晶胞常识 1．晶胞：晶胞是构成晶体的最基本的几何单元，也是组成各种晶体构造的最小体积单位。其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，保留了整个晶格的所有特征。能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元称为单位晶胞。 2．三种金属晶体的晶胞 【典例4】可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示（晶胞边长为a pm）。 (1)晶胞中原子的半径为___________pm。 (2)研究发现，晶胞中阴影所示m，n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。m，n截面中，催化活性较低的是___________，该截面单位面积含有的原子为___________个∙pm-2。 （2）m截面面积Sm=a2 pm2，每个顶点被8个相邻晶胞共享​​，每个晶胞的面被两个晶胞共用，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该截面，所含原子数为，单位面积原子数为个pm-2；n截面面积为pm2，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该截面，体心原子完全属于本截面，则所含原子数为，单位面积原子数为个∙pm-2；而单位面积含有原子个数越多，催化活性越低，因此催化活性较低的是n截面，该截面单位面积含有的Fe原子为个∙pm-2。 【变式4-1】（23-24高二下·江苏苏州·阶段练习）有下列离子晶体的空间结构示意图，图中“●”和化学式中M分别代表阳离子，图中“○”和化学式中N分别代表阴离子，则化学式为MN3的晶体结构为 A． B． C． D． 【变式4-2】(1)在下列物质中，____________(填序号，下同)是晶体，______是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块 ⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体一般都具有______________，而非晶体_________________。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________(填序号)。 ①从外形上来判断　②从导电性能来判断　③从有无固定熔点来判断 【变式4-3】如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构： 试写出： (1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。 (2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是______。 (3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是______。 题型05 晶胞中微粒数目的计算 1．对于平行六面体晶胞而言均摊法的核心在于分析一个微粒被多少个晶胞共享。如果一个微粒被____个晶胞共享，那么它在每个晶胞中的贡献为____。例如： 顶点原子：位于晶胞顶点的原子被____个晶胞共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献____。 棱心原子：位于晶胞棱上的原子被____个晶胞共享，因此每个棱心原子在一个晶胞中贡献____。 面心原子：位于晶胞面心的原子被____个晶胞共享，因此每个面心原子在一个晶胞中贡献____。 体心原子：位于晶胞内部的原子完全属于该晶胞，贡献为1。 2．对于六方晶胞而言，用均摊法计算的依据是： ①处于顶点的微粒，同时为____晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献____； ②处于竖直棱上的微粒，同时为____个晶胞所共享，每因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献____； 处于底面棱上的微粒，则同时为____个晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献____； ③处于面上的微粒，同时为____个晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献____； ④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞，贡献为1。 【典例5】硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图所示的是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 【变式5-1】（23-24高二下·江苏苏州·期末）由废钯催化剂(主要含Pd，还有少量、等杂质)提取Pd的流程如下： 已知：“浸出”步骤中生成配合物。下列说法正确的是 A．浸出过程中双氧水作还原剂 B．浸渣的主要成分为 C．氨化过程含Pd物质发生反应的化学方程式为： D．金属Pd的晶胞如题图所示，晶胞中含有14个钯原子 【变式5-2】检验灼热的碳投入浓硫酸中产生的气体的成分，实验步骤如下： 步骤1：先将该气体通入品红溶液中，观察现象； 步骤2：将步骤1中的气体通入酸性高锰酸钾溶液后再通过品红溶液，观察现象； 步骤3：再将步骤2中的气体通入澄清石灰水中，观察现象。 下列说法错误的是 A．步骤1中品红溶液褪色，说明产生气体中含 B．步骤2的目的是除去并证明已除尽 C．步骤3持续时间过长现象会消失，原因是生成了配合物 D．一种碳-铁合金结构如图所示，该合金化学式是FeC 【变式5-3】（25-26高二上·江苏宿迁·阶段练习）某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元 金属键 金属晶体 题型01 金属键与金属特性 题型02 金属晶体 题型03 金属晶体的堆积 题型04 晶胞常识 题型05 晶胞中微粒数目的计算 题型01 金属键与金属特性 1．金属键：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，化学上把这种金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 2．金属的物理性质与金属键 （1）导电性：通常情况下，金属内部自由电子的运动不具有固定的方向性。但在外电场作用下，自由电子在金属内部会发生定向运动，从而形成电流，所以金属具有导电性 （2）导热性：当金属某一部分受热时，该区域里自由电子的能量增加，运动速率增大，自由电子与金属离子（或金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子（或金属原子）通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度，所以金属具有导热性。 （3）延展性：金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子之间发生相对滑动，各层金属原子之间仍然保持金属键的作用。因此，在一定强度的外力作用下，金属可以发 生形变，表现出良好的延展性。 【典例1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般说来，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强。由此判断下列说法错误的是 A．硬度： B．熔点： C．硬度： D．熔点： 【答案】B 【详解】A．一般而言，离子的电子层数越多，半径越大，当电子层数相同时，核电荷数越大，离子的半径越小，则半径比小，由于所带电荷数更多，所以金属Al的金属键更强，硬度：Al＞Mg，A正确； B．的电子层数为2，的电子层数为3，则半径比小，两种离子所带的电荷数相同，则金属键强度：Mg＞Ca，熔点：Mg＞Ca，B错误； C．的电子层数为2，K+的电子层数为3，则半径比K+小，所带的电荷数更多，则金属键强度：Mg＞K，硬度：Mg＞K，C正确； D．半径比K+小，所带的电荷数更多，则金属键强度：Ca＞K，熔点：Ca＞K，D正确； 故选B。 【变式1-1】下列有关金属键的叙述错误的是 A．金属能导热是因为自由电子自身与金属阳离子发生碰撞实现的 B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C．金属键中的电子属于整个金属 D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关 【答案】B 【解析】金属键是金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用，既有金属阳离子和自由电子间的静电吸引作用，也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用。答案选B 【变式1-2】在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，金属阳离子的半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔点越高。由此判断下列各组金属熔点的高低顺序，其中正确的是 A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al 【答案】C 【详解】A．Al的价电子数（3）多于Mg（2）且半径小于，因此Al的熔点比Mg高，故A错误； B．Na的价电子数（1）和Li（1）相同，但Li+半径小于Na+，故Li熔点应高于Na，B错误； C．Al的价电子数最多，且半径最小；半径小于，因此熔点顺序为Al＞Mg＞Ca，C正确； D．Al的价电子数最多且阳离子半径最小，熔点应最高，D错误； 故选C。 【变式1-3】要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点的高低和硬度的大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 A．金属镁的熔点大于金属铝 B．碱金属的熔点从到是逐渐增大的 C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属钙的硬度小于金属钡 【答案】C 【详解】A．镁离子的半径比铝离子大且所带电荷数少，所以金属镁的金属键比金属铝弱，熔点和硬度都小，A错误； B．从到，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，熔点和硬度都逐渐减小，B错误； C．因离子的半径小而所带电荷数多，故金属铝的金属键比金属钠强，所以金属铝的熔点和硬度比金属钠都大，C正确； D．钙离子的半径比钡离子小而所带电荷数相同，则金属钙的金属键比金属钡强，所以金属钙的熔点和硬度比金属钡都大，D错误； 故选C。 题型02 金属晶体 金属晶体都是金属单质，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子（也就是金属的价电子）。在金属晶体中，金属原子以金属键相结合。 【典例2】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 【答案】D 【详解】A．金属键只影响金属的物理性质，故A错误； B．最外层电子数少于3的原子不一定是金属，例如氢和氦最外层电子数小于3，氢和氦为非金属，故B错误； C．延展性是金属固态时的特性，液态金属因结构破坏失去延展性，故C错误； D．金属晶体中自由电子可自由移动，因此固态和液态金属均能导电、传热，故D正确； 选D。 【变式2-1】（24-25高二下·江苏淮安·阶段练习）铁镁储氢合金的晶胞结构如图所示，铁原子位于晶胞顶点和面心的位置，镁原子位于将晶胞平分为8个小立方体的体心位置。下列说法正确的是 A．镁有12种空间运动状态不同的电子 B．晶胞中Fe原子与Mg原子个数比为7：4 C．Fe原子的配位数是4 D．晶体储氢时，H2位于晶胞体心和棱中心位置，若储氢后的化学式为FeMg2H，则储氢率为50% 【答案】D 【详解】A．基态镁原子电子排布式为，电子共占据6个轨道，故有6种空间运动状态不同的电子，A错误； B．晶胞中铁原子数目为：，镁原子数目为：8，Fe原子与Mg原子个数比为1：2，B错误； C．依据晶胞结构示意图可知，距离面心的铁原子最近且相等的镁原子有8个，因此铁原子的配位数为8，C错误； D．晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×+6×=4，位于体内的镁原子个数为8，位于体心和棱的中心位置的氢分子个数为12×+1=4，完全储氢后化学式为FeMg2H2，若储氢后的化学式为FeMg2H，则储氢率为50%，D正确； 故选D。 【变式2-2】金属铜的晶胞结构如图所示，已知铜晶胞的晶胞参数为anm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是 A．基态Cu原子的核外电子排布式为 B．每个铜原子周围有4个原子离它最近 C．每个晶胞中Cu原子个数为4 D．晶体铜的密度为 【答案】C 【解析】A．Cu为29号元素，基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，A错误； B．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的铜原子与位于面心的铜原子的距离最近，数目=，则每个铜原子周围有12个原子离它最近，B错误； C．每个晶胞中Cu原子个数为，C正确； D．每个晶胞中Cu原子个数是4，则晶体铜的密度，D错误； 故选C。 题型03 金属晶体的堆积 1．金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的。金属原子在平面上（二维空间）紧密放置，可有两种排列方式，b称为密置层，a称为非密置层。 将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式：简单立方、体心立方、面心立方和六方。 2．金属钋（Po）属于简单立方堆积；钠、钾、铬、钼、 钨等属于体心立方堆积；金、银、铜、铅等属于面心立方堆 积；镁、锌、钛属于六方堆积。 【典例3】金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法中正确的是 A．图a为非密置层，配位数为6 B．图b为密置层，配位数为4 C．图a在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积 D．图b在三维空间里堆积仅得体心立方堆积 【答案】C 【分析】金属原子在二维空间里有两种排列方式，一种是密置层排列，一种是非密置层排列，密置层排列的空间利用率高，由此可知，上图中a为密置层，b为非密置层，密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积模型。 【解析】A．图a为密置层，配位数为12，故A错误； B．图b为非密置层，故B错误； C．a为密置层，密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积和面心立方最密堆积两种堆积模型，故C正确； D．b为非密置层，非密置层在三维空间堆积可得简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积模型，故D错误； 故选C。 【变式3-1】金属晶体的堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是(　　) A．金属原子的外围电子数少 B．金属晶体中有自由电子 C．金属原子的原子半径大 D．金属键没有饱和性和方向性 答案　D 解析　因金属键没有饱和性和方向性，故在金属晶体中，原子可以尽可能多地吸引其他原子分布于周围，并以紧密堆积的方式排列以降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。 【变式3-2】有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( ) A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12 D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④ 答案 B 解析 A．由金属晶体的晶胞结构图可知：①为简单立方堆积；②为体心立方堆积；③为六方最密堆积；④为面心立方最密堆积，A错误；B．顶点为8个晶胞共用；面为2个晶胞共用；晶胞体内原子为1个晶胞单独占有。晶胞①中原子个数=8×=1；晶胞②中原子个数=1+8×=2；晶胞③中原子个数=1+8×=2，晶胞④中原子个数=8×+6×=4，B正确；C．①为简单立方堆积，配位数为6；②为体心立方堆积，配位数为8；③为六方最密堆积，配位数为12；④为面心立方最密堆积，配位数为12，C错误；D．六方最密堆积与面心立方最密堆积的空间利用率相等，简单立方堆积、体心立方堆积不是最密堆积，空间利用率比六方最密堆积和面心立方最密堆积的小；体心立方堆积空间利用率比简单立方堆积的高，故空间利用率的大小关系为：①＜②＜③=④，D错误；故选B。 【变式3-3】从下图中选择： (1)金属钠的晶胞模型是____________，每个Na原子周围有________个紧邻的Na原子。 (2)金属铜的晶胞模型是____________，每个Cu原子周围有________个紧邻的Cu原子。 (3)金属导电靠_________________________________， 电解质溶液导电靠____________________________ ； (4)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是___________________。 A．由分子间作用力形成，熔点很低 B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高 C．固体有良好的导电性、导热性和延展性 (5)已知下列金属晶体： Po、K、Mg、Au，其堆积方式为： ①简单立方堆积的是________； ②体心立方堆积的是________； ③六方堆积的是  ________； ④面心立方堆积的是________。 【答案】 B 8 D 12 自由电子 自由移动的离子 C Po K Mg Au 【详解】⑴.金属钠的堆积方式为体心立方堆积，每个晶胞中含有2个钠原子，其配位数为8，每个钠原子周围有8个紧邻的钠原子，故答案是：B；8； ⑵.金属铜的堆积方式为面心立方堆积，每个晶胞含有4个铜原子，配位数为12，每个铜原子周围有12个紧邻的铜原子，故答案是D；12； ⑶.金属导电靠的是金属晶体中含有的自由电子，电解质溶液导电靠的是电解质在溶液中电离出来的自由移动的离子，故答案为自由电子；自由移动的离子； ⑷.A．金属晶体是由金属键形成的，由分子间作用力形成的晶体是分子晶体，故A错误；B. 由共价键结合形成网状晶体，熔点很高，对应的是原子晶体不是金属晶体，故B错误；C.金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性，故C正确；因此答案选C； ⑸．金属晶体有四种堆积方式：分别是简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积、面心立方最密堆积，简单立方堆积代表是Po，体心立方堆积代表是K、Fe和Na，六方最密堆积代表是Mg、Zn和Ti，面心立方最密堆积代表是Cu、Ag和Au。 根据上述分析可知，①简单立方堆积的是Po；②体心立方堆积的是K；③六方堆积的是  Mg；④面心立方堆积的是Au。 题型04 晶胞常识 1．晶胞：晶胞是构成晶体的最基本的几何单元，也是组成各种晶体构造的最小体积单位。其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，保留了整个晶格的所有特征。能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元称为单位晶胞。 2．三种金属晶体的晶胞 【典例4】可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示（晶胞边长为a pm）。 (1)晶胞中原子的半径为___________pm。 (2)研究发现，晶胞中阴影所示m，n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。m，n截面中，催化活性较低的是___________，该截面单位面积含有的原子为___________个∙pm-2。 【答案】(1) (2) n 【详解】（1）为体心立方晶胞，晶胞边长为a pm，体对角线长度为，体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=，因此Fe原子的半径为； （2）m截面面积Sm=a2 pm2，每个顶点被8个相邻晶胞共享​​，每个晶胞的面被两个晶胞共用，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该截面，所含原子数为，单位面积原子数为个pm-2；n截面面积为pm2，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该截面，体心原子完全属于本截面，则所含原子数为，单位面积原子数为个∙pm-2；而单位面积含有原子个数越多，催化活性越低，因此催化活性较低的是n截面，该截面单位面积含有的Fe原子为个∙pm-2。 【变式4-1】（23-24高二下·江苏苏州·阶段练习）有下列离子晶体的空间结构示意图，图中“●”和化学式中M分别代表阳离子，图中“○”和化学式中N分别代表阴离子，则化学式为MN3的晶体结构为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 A．中，含M离子的数目为=1，含N离子的数目为1，则化学式为MN，A不符合题意； B．    中，含M离子的数目为=1，含N离子的数目为=3，则化学式为MN3，B符合题意； C．中，含M离子的数目为=，含N离子的数目为=，则化学式为MN，C不符合题意； D．中，含M离子的数目为=4，含N离子的数目为=4，则化学式为MN，D不符合题意； 故选B。 【变式4-2】(1)在下列物质中，____________(填序号，下同)是晶体，______是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块 ⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体一般都具有______________，而非晶体_________________。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________(填序号)。 ①从外形上来判断　②从导电性能来判断　③从有无固定熔点来判断 答案　(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩ (2)规则的几何外形　没有规则的几何外形 (3)③ 解析　(1)明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都是非晶体。 【变式4-3】如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构： 试写出： (1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。 (2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是______。 (3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是______。 答案　(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8 解析　(1)甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶点，实际占有×4＝，X∶Y(个数比)＝1∶＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有×8＝1，B占有×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。 题型05 晶胞中微粒数目的计算 1．对于平行六面体晶胞而言均摊法的核心在于分析一个微粒被多少个晶胞共享。如果一个微粒被n个晶胞共享，那么它在每个晶胞中的贡献为1/n。例如： 顶点原子：位于晶胞顶点的原子被8个晶胞共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献1/8。 棱心原子：位于晶胞棱上的原子被4个晶胞共享，因此每个棱心原子在一个晶胞中贡献1/4。 面心原子：位于晶胞面心的原子被2个晶胞共享，因此每个面心原子在一个晶胞中贡献1/2。 体心原子：位于晶胞内部的原子完全属于该晶胞，贡献为1。 2．对于六方晶胞而言，用均摊法计算的依据是： ①处于顶点的微粒，同时为6个晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献1/6； ②处于竖直棱上的微粒，同时为3个晶胞所共享，每因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献1/3； 处于底面棱上的微粒，则同时为4个晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献1/4； ③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，因此每个顶点原子在一个晶胞中贡献1/2； ④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞，贡献为1。 【典例5】硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图所示的是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 【答案】B 【详解】棱柱内硼原子数为6，均属于这个晶胞。镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶点，共有镁原子数为2＋12=3，则镁、硼原子个数之比为1∶2，故该化合物的化学式为MgB2； 故选B。 【变式5-1】（23-24高二下·江苏苏州·期末）由废钯催化剂(主要含Pd，还有少量、等杂质)提取Pd的流程如下： 已知：“浸出”步骤中生成配合物。下列说法正确的是 A．浸出过程中双氧水作还原剂 B．浸渣的主要成分为 C．氨化过程含Pd物质发生反应的化学方程式为： D．金属Pd的晶胞如题图所示，晶胞中含有14个钯原子 【答案】C 【分析】废钯催化剂(主要含Pd，还有少量Al2O3、SiO2等杂质)，用盐酸、双氧水“浸出”将Pd转化为配合物H2[PdCl4]，Al2O3与盐酸反应生成AlCl3，SiO2不参与反应，则浸渣的主要成分为SiO2，向滤液中加入氨水将Al3+转化为Al(OH)3沉淀而除去，过滤后滤液的主要成分为Pd(NH3)4Cl2，再经系列操作得到Pd，据此解答。 【详解】A．浸出过程中Pd被双氧水氧化生成配合物H2[PdCl4]，则双氧水作氧化剂，不是还原剂，故A错误； B．由分析可知，浸渣的主要成分为SiO2，故B错误； C．“浸出”步骤中生成配合物H2[PdCl4]，则氨化过程含Pd物质发生反应的化学方程式为：，故C正确； D．该晶胞中含有个Pd原子，故D错误； 故选C。 【变式5-2】检验灼热的碳投入浓硫酸中产生的气体的成分，实验步骤如下： 步骤1：先将该气体通入品红溶液中，观察现象； 步骤2：将步骤1中的气体通入酸性高锰酸钾溶液后再通过品红溶液，观察现象； 步骤3：再将步骤2中的气体通入澄清石灰水中，观察现象。 下列说法错误的是 A．步骤1中品红溶液褪色，说明产生气体中含 B．步骤2的目的是除去并证明已除尽 C．步骤3持续时间过长现象会消失，原因是生成了配合物 D．一种碳-铁合金结构如图所示，该合金化学式是FeC 【答案】C 【分析】灼热的碳与浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，二氧化硫具有漂白性能使品红溶液褪色，具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 【详解】A．步骤1中品红溶液褪色说明灼热的碳与浓硫酸反应生成气体中含二氧化硫，故A正确； B．由题意可知，步骤2的目的是通入酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，通入过品红溶液，通过溶液红色不褪色证明二氧化硫已除尽，防止二氧化硫干扰二氧化碳的检验，故B正确； C．步骤3持续时间过长现象会消失是因为碳酸钙与二氧化碳和水反应生成可溶性的碳酸氢钙，与生成配合物无关，故C错误； D．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×+6×=4，位于棱上和体心的碳原子个数为12×+1=4，则合金化学式为FeC，故D正确； 故选C。 【变式5-3】（25-26高二上·江苏宿迁·阶段练习）某磷青铜晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是 A．磷青铜化学式为 B．晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个 C．晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个 D．晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体 【答案】B 【详解】A．由磷青铜晶胞结构图可知，通过均摊法计算晶胞中原子个数：Sn位于顶点，个数为=1，Cu位于面心，个数为=3，，P位于体心,，个数为1，故磷青铜化学式为Cu3SnP，A正确； B．Cu原子位于面心，P位于体心，每个面心上Cu原子被2个晶胞共用，其最近的P原子为所在2个晶胞的体心P原子，共2个，B错误； C．由图可知，距离Sn原子最近的Cu原子有12个，C正确； D．以顶点Sn原子研究，与之最近的P原子处于晶胞体心共有8个，这8个P原子形成正方体，D正确； 故答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $