高中化学同步练习 3.3 金属晶体 (人教版选修3)

3.3 金属晶体
练基础落实
知识点1 石墨晶体的结构特点及性质
1．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，下图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
A．10个 B．18个 C．24个 D．14个
2．下列有关石墨晶体的说法正确的是( )
A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体
B．由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体
C．由于石墨质软，所以它是分子晶体
D．石墨晶体是一种混合晶体
知识点2 金属晶体和金属键
3．下列晶体中由原子直接构成的单质有( )
A．金属钾 B．氢气
C．金刚石 D．白磷
4．金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子
A．① B．③ C．②③ D．②④
5．下列有关物质结构的叙述正确的是( )
A．有较强共价键存在的物质熔、沸点一定很高
B．由电子定向移动而导电的物质是金属晶体
C．含有共价键的物质不一定是共价化合物
D．在离子化合物中不可能存在非极性共价键
6．下列有关金属键的叙述错误的是( )
A．金属键没有饱和性和方向性
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．金属键中的自由电子属于整块金属
D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
7．关于金属性质和原因的描述不正确的是( )
A．金属一般具有银白色光泽是物理性质，与金属键没有关系
B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电C．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量
D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键知识点3 金属晶体的物理特征及其规律
8．下列有关金属晶体的说法中正确的是( )
A．常温下都是晶体
B．最外层电子数少于3个的原子都是金属
C．任何状态下都有延展性
D．都能导电、传热
9．下列性质体现了金属通性的是( )
A．银不易生锈
B．铁常温下不溶于浓硝酸
C．钠与水剧烈反应放出氢气
D．金属具有良好的延展性
10．金属晶体具有延展性的原因是( )
A．金属键很微弱
B．金属键没有饱和性
C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键
D．金属阳离子之间存在斥力
11．物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。

金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。

据研究表明，一般地，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。

由此判断下列说法正确的是( ) A．镁的硬度大于铝
B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾
D．钙的熔、沸点低于钾
知识点4 金属晶体的堆积模型
12.
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为( ) A．14、6 B．14、8
C．4、8 D．4、12
13．关于钾型晶胞结构(如图)的叙述中正确的是( )
A．是密置层的一种堆积方式
B．晶胞是六棱柱
C．每个晶胞内含2个原子
D．每个晶胞内含6个原子
14．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为镁型，③为钾型，④为铜型
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
练综合拓展
15．关于金属元素的特征，下列叙述正确的是( )
①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性②金属元素在化合物中一般显正价③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱④金属元素只有金属性，没有非金属性
⑤价电子数越多的金属原子的金属性越强
A．①②③ B．②③
C．①⑤ D．①②③④⑤
16．金属的下列性质中和金属晶体结构无关的是( )
A．良好的导电性 B．反应中易失去电子
C．良好的延展性 D．良好的导热性
17．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N A表示阿伏加德罗常数，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________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_______________。

(3)一个晶胞的体积是____________。

(4)金晶体的密度是____________。

18．上世纪60年代，第一个稀有气体化合物Xe[PtF6]被合成出来后，打破了“绝对惰性”的观念。

在随后的几年内，科学家又相继合成了氙的氟化物、氧化物等。

(1)Pt与Ni在周期表中位于同一族，写出基态Ni原子的核外电子排布式___________。

(2)
金属Pt内部原子的堆积方式与铜及干冰中的CO2相同，右图正方体是Pt晶胞的示意图，试用“•”标出Pt原子在晶胞中的位置。

(3)稀有气体(氡除外)中，只有较重的氙能合成出多种化合物，其可能原因是________(填字母代号)。

A．氙的含量比较丰富
B．氙的相对原子质量大
C．氙原子半径大，电离能小
D．氙原子半径小，电负性大
(4)已知XeO3分子中氙原子上有1对孤电子对，则XeO3为________分子(填“极性”或非极性)。

参考答案
1．D 2.D
3．C [A 项为金属晶体，其粒子为K ＋
和自由电子，B 、D 两项皆为分子晶体，其组成粒子只有分子，因此A 、B 、D 均错误。

C 项金刚石为原子晶体，其组成粒子为碳原子。

故C 正确。

]
4．C 5.C
6．B [金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。

]
7．A [金属具有金属光泽是由于金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属导电性是由于在外加电场下，电子气中的电子定向移动形成电流；导热性是由于自由电子受热后与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是由于原子层滑动，金属键未被破坏。

]
8．D [Hg 常温下是液态，不是晶体，A 项错误。

H 、He 最外层电子数都少于3个，但它们不是金属，B 项错误。

金属的延展性指的是能抽成细丝、轧成薄片的性质，在液态时，由于金属具有流动性，不具备延展性，所以C 项也是错误的。

金属晶体中存在自由电子，能够导电、传热，因此D 项是正确的。

]
9．D
10．C [金属晶体具有延展性的原因是密堆积层的阳离子在外力作用下很容易滑动，但它们的密堆积排列方式仍然存在，不会被破坏，金属键仍存在。

]
11．C [Mg 的半径大于Al 的半径，且价电子数小于Al 的，所以金属键应为Mg<Al ，A 项错；而Mg 与Ca 为同一主族，价电子数相同，半径Mg<Ca ，故金属键为Mg>Ca ，B 项错；Ca 与K 同周期，价电子数Ca>K ，故金属键Ca>K ，D 项错。

]
12．D 13.C
14．B [本题考查了金属晶体的堆积方式。

准确理解并记忆金属晶体的四种常见堆积方式是解答本题的关键。

①为简单立方堆积，②为钾型，③为镁型，④为铜型，A 项中②与③判断有误；每个晶
胞含有的原子数分别为：①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×18＋1＝2，④8×18＋6×12
＝4，B 项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，C 项不正确；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，所以D 项不正确，应为④＝③>②>①。

]
15．B [①中的金属元素若为变价元素，则可能既有氧化性又有还原性，如Fe 2＋。

④中有些金属元素既有金属性又有非金属性。

⑤中的价电子数多少与金属性无关。

综合考虑，只能选择B 项。

]
16．B [A 、C 、D 三项都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体结构决定的。

B 项，金属易失电子是由金属原子的结构决定的，与晶体结构无关。

]
17．(1)4 (2)金属原子间相接触，即相切 (3)2 2d 3 (4)2M
d 3N A
解析 利用均摊法解题，8个顶点上每个金原子有18
属于该晶胞，6个面上每个金原子有12属于该晶胞，故每个晶胞中金原子个数＝8×18＋6×12
＝4。

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 2d 。

所以V 晶＝(2d )3＝2 2d 3，V m
＝V 晶
4N A ＝22d 3N A ，所以ρ＝M V m ＝2M d 3N A。

18．(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2 (2)
(3)C (4)极性 解析 基态Ni 原子的核外电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2。

(2)Pt 原子在晶胞正方体的八个顶点和六个面心。

(3)氙原子半径大，电离能小，可能是氙能合成出多种化合物的原因。

(4)XeO 3分子是AB 3型，有1对孤电子对，是三角锥形，为极性分子。