1、课后训练 巩固提升基础巩固1.在金属中,自由电子与金属离子或金属原子的碰撞有能量传递,可以用此来解释的金属的物理性质是()。A.延展性B.导电性C.导热性D.硬度答案：C解析：金属晶体中,自由电子获得能量后在与金属离子或金属原子的碰撞过程中实现了能量传递,把能量从温度高的区域传到温度低的区域,体现了金属的导热性。2.金属键的强弱与金属原子价电子数的多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子的半径越大,金属键越弱。据此判断下列选项中金属的熔点逐渐升高的是()。A.Li Na KB.Na Mg AlC.Li Be MgD.Li Na Mg答案：B解析：Li、Na、K
2、 原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,A 项错误;Na、Mg、Al 原子的价电子数逐渐增多,金属原子的半径逐渐减小,金属键逐渐增强,熔点逐渐升高,B 项正确;Be、Mg 原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,C 项错误;Li、Na 原子的价电子数相同,金属原子的半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,D 项错误。3.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键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.金属镁的硬度大于金属铝B.碱
3、金属单质的熔、沸点从 Li 到 Cs 是逐渐增大的C.金属镁的熔点大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙答案：C解析：镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,熔、沸点和硬度都小;从 Li 到 Cs,离子的半径是逐渐增大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔、沸点和硬度都逐渐减小;因镁离子的半径小且所带电荷多,使金属镁比金属钠的金属键强,所以金属镁比金属钠的熔、沸点和硬度都大;因镁离子的半径小而所带电荷相同,使金属镁比金属钙的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。4.如图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式,图中X、Y、Z。其对应的化学式
4、不正确的是()。答案：B解析：A 中 X、Y 数目都为 4,粒子数目比为 11,故化学式为 XY;B 中 X 数目为1,Y 数目为 8=1,粒子数目比为 11,故化学式为 XY;C 中 X 数目为 1+4,Y 数目为 4,粒子数目比为 31,故化学式为 X3Y;D 中 X 数目为 8=1,Y 数目为 6=3,Z数目为 1,粒子数目比为 131,故化学式为 XY3Z。5.已知 CsCl 晶体的密度为 d gcm-3,设 NA为阿伏加德罗常数的值,相邻的两个 Cs+的核间距为 a cm,如图所示,则 CsCl 的摩尔质量可以表示为()。A.NAa3d gmol-1B.gmol-1C.gmol-1D
5、.gmol-1答案：A解析：该晶胞中含有 1 个 Cl-,含有 Cs+数目为 8=1,M=da3NA gmol-1。6.某晶体的晶胞为如图所示的正三棱柱,该晶体中 X、Y、Z 三种微粒数之比是()。A.394B.142C.294D.384答案：B解析：题图中不是一个平行六面体晶胞,而是一个正三棱柱结构的晶胞,它分摊到的微粒为顶角微粒的,底面棱上微粒的,侧面棱上微粒的 及内部的所有微粒,X 都在顶角上,6个 Y 在顶面和底面棱上,3 个 Y 在侧面棱上,Z 位于内部,所以 X、Y、Z 三种微粒数之比为(6)(6+3)1=142。7.1 183 K 以下纯铁晶体的晶胞结构如图甲所示,1 183 K
6、 以上纯铁晶体的晶胞结构如图乙所示。(1)纯铁晶体中铁原子以 键相互结合。(2)在 1 183 K 以下的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子有 个;在 1 183 K 以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子有 个。答案：(1)金属(2)8 12解析：(1)纯铁晶体中铁原子以金属键相互结合。(2)在 1 183 K 以下的纯铁晶体中,与中心铁原子等距离且最近的铁原子为立方体顶点的铁原子,共 8 个;在 1 183 K 以上的纯铁晶体中,与铁原子等距离且最近的铁原子为互相垂直的 3 个面上的铁原子,每个面上各 4个,共 12 个。8.金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立
7、方结构。实际测得金属钨的密度为,钨的摩尔质量为 M,假定钨原子为等直径的刚性球,请回答下列问题。(1)每一个晶胞分摊到 个钨原子。(2)晶胞的边长 a 为 。(3)钨的原子半径 r 为 (只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。(4)金属钨原子形成的体心立体结构的空间利用率为 。答案：(1)2(2)(3)(4)68%解析：(1)晶胞中每个顶点的钨原子为 8 个晶胞所共有,体心的钨原子完全为该晶胞所有,故每一个晶胞分摊到 2 个钨原子。(2)每个晶胞中含有 2 个钨原子,则每个晶胞的质量 m=,又因每个晶胞的体积 V=a3,所以晶胞密度=,a=。(3)钨晶胞的体对角线上堆积着 3 个钨原子,则体
8、对角线的长度为钨原子半径的 4 倍,即4r=a,r=。(4)每个晶胞含有 2 个钨原子,2 个钨原子的体积 V=2 r3=,则该体心立方结构的空间利用率=100%=100%=100%=68%。能力提升1.MCl 晶体具有立方体结构,其晶胞结构如图所示,在该晶体中,每个 M+周围与它最接近的且距离相等的 M+共有()。A.6 个B.8 个C.12 个D.16 个答案：A解析：根据 MCl 的晶胞结构可以看出每个 M+的正上、正下、左、右、前、后各有一个 M+与之距离相等且最近,故每个 M+周围与它最接近的且距离相等的 M+共有 6 个。2.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。
9、鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为()。A.Mg2CNi3B.MgC2NiC.MgCNi2D.MgCNi3答案：D解析：根据该晶体的结构知该晶胞内 Mg 原子数为 8=1,C 原子数为 1,Ni 原子数为6=3,所以该晶体的化学式为 MgCNi3。3.铜与金可形成两种有序的金属互化物,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是()。A.图、中物质的化学式相同B.图中物质的化学式为 CuAu3C.图中与每个铜原子紧邻的铜原子有 3 个D.设图中晶胞的棱长为 a cm,则图中合金的密度为gcm-3(设 NA为阿伏加德罗常数的值)答案：B
10、解析：图结构中,一个晶胞中实际占有的铜原子的个数为 8+2=2,实际占有的金原子的个数为 4=2,故图中物质的化学式为 CuAu;图结构中,一个晶胞中实际占有的铜原子的个数为 8=1,实际占有的金原子的个数为 6=3,故图中物质的化学式为CuAu3;图中,铜原子位于立方体的顶角,故与每个铜原子紧邻的铜原子有 6 个;图中,一个晶胞中实际占有的铜原子、金原子均为 2 个,晶胞的体积为 a3 cm3,故合金的密度=gcm-3=gcm-3。4.在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示。试回答:(1)在该晶体中,每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有 个。
11、(2)在该晶体中,氧、钙、钛的离子个数比是。答案：(1)6(2)311解析：由图看出,在每个钛离子的同层左右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子,共有 6 个。至于同一晶胞中独占三种元素微粒个数比,则从每种元素微粒在晶胞中的位置考虑。钙离子位于立方体的中央,为一个晶胞所独占;钛离子位于晶胞的顶点上,为相邻两层 8 个晶胞所共有,而每个晶胞独占有 8=1 个;氧离子位于棱上,在同一晶胞中,每个氧离子为4 个晶胞所共有,一个晶胞独占 12=3 个。故氧、钙、钛的离子数之比为 311。5.完成下列问题。(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表,该合金储氢后的晶胞结构如图所示:1 mol 镧
12、形成的该合金能储存 mol 氢气。(2)镍铜合金具有优良的性能,其晶胞结构如图所示。若晶胞的边长为 a cm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该合金的密度为 。答案：(1)3(2)gcm-3解析：(1)由晶胞结构知,1 个晶胞中含有 La 的个数为 8=1,含有 Ni 的个数为 8+1=5,因此该合金的化学式为 LaNi5。1 个晶胞中含有 H2的个数为 8+2=3,因此 1 mol La形成的该合金能储存 3 mol H2。(2)1 个晶胞中含有铜原子个数为 8=1,镍原子个数为 6=3,故该合金的化学式为CuNi3,该晶胞的体积为 a3 cm3,则合金的密度=gcm-3=gcm-3。6.(1)
13、元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图 1 所示,该氯化物的化学式是 。图 1(2)Cu2O 为半导体材料,在其立方晶胞内部有 4 个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。(3)利用“卤化硼法”可合成含 B 和 N 两种元素的功能陶瓷,其晶胞结构示意图如图 2 所示,则每个晶胞中含有 B 原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。图 2(4)某晶体结构模型如图 3 所示。该晶体的化学式是 ,在晶体中 1 个 Ti 原子、1个 Co 原子周围距离最近的 O 原子数目分别为 、。图 3答案：(1)CuCl(2)16(3)2 BN(4)CoTiO3 6 12解析：(1)晶胞中灰球代表
14、的微粒 4 个,白球代表的微粒 6+8=4 个,所以化学式为CuCl。(2)晶胞中含氧原子个数为 8+6+4=8,则该晶胞中铜原子数目是氧原子的 2 倍,即 16个。(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为 8+1=2,灰球表示的原子个数为1+4=2,所以每个晶胞中含有 N 原子和 B 原子各 2 个;N 的电负性大于 B,所以该陶瓷的化学式为 BN。(4)晶胞中含有 O:6=3 个,含 Co:8=1 个,含 Ti:1 个,故化学式为 CoTiO3。Ti 原子位于晶胞的中心,其周围距离最近的 O 原子位于 6 个面的中心,所以周围距离最近的 O 原子数目为 6;Co 原子位于晶胞的顶点,O 原子位于晶胞的面心,所以 Co 原子周围距离最近的O 原子数目为 12。
