1、第3节 金属晶体A级基础巩固练一、选择题1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(C)A图a为非密置层，配位数为6B图b为密置层，配位数为4C图a在三堆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简单立方堆积解析：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，原子的配位数为6，非密置层的配位数较密置层小，为4。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。所
2、以，只有C选项正确。2下列关于金属晶体的叙述中，正确的是(C)A温度越高，金属的导电性越强B常温下，金属单质都以金属晶体形式存在C金属晶体堆积密度大，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性D金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性解析：温度高，金属离子的热运动加快，对自由电子的移动造成阻碍，导电性减弱，A项错；常温下，Hg为液态，不属于晶体形态，B项错；金属键无方向性和饱和性，在外力作用下，一般不会断裂，即金属具有延展性，D项错；正是因为金属键无方向性和饱和性，所以金属晶体中的金属原子一般采用最密堆积，尽量充分利用空间，C项正确。3下列晶体中，金属阳离
3、子与自由电子间的作用最强的是(C)ANaBMgCAlDK解析：Na、Mg、Al均位于第三周期，原子半径逐渐减小，价电子数目逐渐增多，所以金属键逐渐增强，即铝的金属键最强，钠的金属键最弱，而K和Na位于同一主族，且K的半径比Na的大，钾的金属键比钠的弱。4下列四种叙述，可能为金属晶体性质的是(B)A由分子间作用力结合而成，熔点低B固体或熔融后易导电，熔点在1 000 左右C由共价键结合成网状结构，熔点高D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电解析：由分子间作用力结合而成，熔点低是分子晶体的性质，A错；固体能导电是金属晶体的特性，B对、D错，由共价键结合成网状结构，熔点高为原子晶体的性质，C错。5已知
4、某金属晶体中(如碱金属)原子堆积方式如图所示，则该堆积方式是(B)A简单立方堆积B体心立方堆积C六方最密堆积D面心立方最密堆积解析：将非密置层上层金属填充在下层金属形成的凹槽中，属于体心立方堆积。6.金属钠晶体为体心立方晶格(如图)，实验测得钠的密度为(gcm3)。已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为NA(mol1)，假定金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为(C)ABCD解析：该晶胞中实际含钠原子2个，晶胞边长为，则，进一步化简后可得答案。7下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是(D)A金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金
5、属键无方向性和饱和性B共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用，共价键有方向性和饱和性C范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大D氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间解析：氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，也可以存在于分子内，所以应选择D选项。8金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是(A)A钋Po简单立方堆积52%6B钠Na体心立方堆积74%12C锌Zn六方最密堆积68%8D银Ag面心立方最密堆积68%12解析：B项体心立方堆积空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为六方最密堆积，空间利用率为74%，配
6、位数为12；D项中Ag为面心立方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12；A项堆积方式、空间利用率和配位数均正确。二、非选择题9金属晶体中金属原子主要有三种常见的堆积方式：体心立方堆积、面心立方堆积和六方堆积，其结构单元分别如下图甲、乙、丙所示：(1)甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数之比为_123_。(2)如图为高温超导体领域里的一种化合物钙钛矿晶体结构。该结构是具有代表性的最小重复单元。在该晶体中，每个钛原子周围与它最近且距离相等的钛原子共有_6_个，若将之连接，则呈_正八面体_形状。该晶体结构中，氧、钛、钙的原子个数之比为_311_。解析：(1)甲晶胞中所含金属原子数为812；乙晶
7、胞中所含金属原子数为864；丙晶胞中所含金属原子数为12236。(2)钛原子位于立方体的8个顶点上，与一个钛原子等距离的钛原子有6个，呈正八面体形状。该晶体结构中钙原子数为1，钛原子数为81，氧原子数为123，故氧、钛、钙的原子个数之比为311。10回答下列问题：(1)金属晶体的构成微粒是_金属离子和自由电子_，微粒间的相互作用称为_金属键_。这种作用力越强，晶体的熔、沸点越_高_，硬度越_大_。(2)金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多，金属键越强；与金属原子的半径大小也有关，金属原子半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是_B_。ALi、Na、KBNa、Mg、A
8、lCLi、Be、MgDLi、Na、Mg(3)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au其堆积方式为简单立方堆积的是_Po_。体心立方堆积的是_Na、K、Fe_。六方最密堆积的是_Mg、Zn_。面心立方最密堆积的是_Cu、Au_。B级能力提升练一、选择题1已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别是(D)A14、6B14、8C4、8D4、12解析：在Cu的晶胞中，顶角原子为8个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子数为864。在Cu的晶胞中，与每个Cu原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。2下图为金属镉的堆积方式
9、，下列说法正确的是(D)A此堆积方式属于非最密堆积B此晶胞类型为面心立方堆积C配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8D镉的堆积方式与铜的堆积方式不同解析：据图可看出，镉的堆积方式为“ABAB”形式，为A3型堆积，即六方最密堆积，而铜的堆积方式为面心立方最密堆积，故A、B两项错误，D项正确；六方最密堆积的配位数为12，中间一层为6个，上下两层各有3个，C项错误。3某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0 gcm3，用X射线研究该固体的结构时得知：在边长1107 cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的(C)A32B120C150D180解析：MVm6.02
10、1023 mol15.0 gcm3150 gmoI1，故Mr150。4如图所示，铁有、三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是(C)FeFeFeAFe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个BFe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C若Fe晶胞边长为a cm，Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体密度比为b3a3D将铁加热到1 500 分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同解析：本题考查晶胞结构。由题图知，Fe晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有8个，A项正确；一个Fe晶胞占有2个铁原子，一个Fe晶胞占有1个铁原子，故两者密度比为2b3a3，C项错误；晶体
11、加热后急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型是不同的，D项正确。5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(B)A为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积B每个晶胞含有的原子数分别为1个，2个，2个，4个C晶胞中原子的配位数分别为6，8，8，12D空间利用率的大小关系为，所以D项不正确。二、非选择题6金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，如图所示，即在立方体的8个顶点各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径为d，用NA表示阿伏伽德罗常数，M表示金的摩尔质量。请回答下列问题：(1)金晶体每个晶胞中含有_
12、4_个金原子。(2)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_金属原子间相接触，即相切_。(3)一个晶胞的体积是_2d3_。(4)金晶体的密度是_。解析：利用均摊法解题，8个顶点上每个金原子有属于该晶胞，6个面上每个金原子有属于该晶胞，故每个晶胞中金原子个数864。假设金原子间相接触，则有正方形的对角线为2d。正方形边长为 d。所以V晶(d)32 d3，VmNAd3NA，所以。7钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有广泛的用途。图甲、乙、丙是一些晶体材料的结构示意图。请回答下列问题：(1)写出基态镍原子的核外电子排布式：_1s22s22p63s23p6
13、3d84s2(或Ar3d84s2)_。(2)钛金属晶体的原子堆积方式如图甲所示，则每个钛原子周围有_12_个紧邻的钛原子。(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乙所示，该合金的化学式为_LaNi5_，1 mol镧形成的该合金能储存_3_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的晶胞结构如图丙所示，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。该晶体中的O元素与H元素形成的化合物的中心原子的杂化类型为_sp3杂化_，其分子的立体构型为_V形_。写出该
14、晶体的化学式：_BaTiO3_。若该晶体的密度为gcm3，阿伏伽德罗常数的值为NA，则a_cm。解析：(1)Ni是28号元素，其原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。(2)由钛金属晶体的原子堆积方式可知，属于六方最密堆积，原子配位数为12，即每个钛原子周围有12个紧邻的钛原子。(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：81、Ni：815，所以化学式是LaNi5；1 mol该合金吸附氢气的物质的量是8 mol2 mol3 mol。(4)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，其分子立体构型为V形；根据晶胞结构示意图可知，Ba：1、Ti：81、O：123，所以该晶体的化学式是BaTiO3；由于晶胞为立方体，边长为a cm，一个晶胞中含有一个BaTiO3，若该晶体的密度为gcm3，阿伏伽德罗常数的值为NA，则根据晶体的密度 gcm3，可得a。
