PAGEPAGE8金屬晶體一、選擇題1．(2024·寧德高二檢測)下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說法正確的是()A．金屬鍵具有方向性和飽和性B．金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的相互作用C．金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶鲎饔孟庐a(chǎn)生自由電子D．金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇栯x子汲取并放出可見光2．下列有關(guān)金屬晶體的說法中不正確的是()A．金屬晶體是一種“巨分子”B．“電子氣”為全部原子所共有C．簡潔立方積累的空間利用率最低D．體心立方積累的空間利用率最高3．(2024·襄陽高二檢測)下列有關(guān)金屬的說法正確的是()A．金屬原子的核外電子在金屬晶體中都是自由電子B．鎂型和銅型的原子積累方式空間利用率最高C．金屬原子在化學(xué)改變中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強(qiáng)D．溫度上升，金屬的導(dǎo)電性將變大4．(2024·雅安高二檢測)金屬晶體的下列性質(zhì)中，不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以說明的是()A．易導(dǎo)電B．易導(dǎo)熱C．有延展性D．易銹蝕5.關(guān)于圖示的說法不正確的是()A．此種最密積累為面心立方最密積累B．該種積累方式稱為銅型C．該種積累方式可用符號“…ABCABC…”表示D．該種積累方式稱為鎂型6．下列各組物質(zhì)熔化或汽化時所克服的粒子間的作用力屬同種類型的是()A．石英和干冰的熔化B．晶體硅和晶體硫的熔化C．鈉和鐵的熔化D．碘和氯化銨的汽化7．(2024·晉江高二檢測)金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)，與金屬陽離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此推斷下列金屬熔點(diǎn)漸漸上升的()A．LiNaKB．NaMgAlC．LiBeMgD．LiNaMg8．幾種晶體的晶胞如圖所示：所示晶胞從左到右分別表示的物質(zhì)正確的排序是()A．碘、鋅、鈉、金剛石B．金剛石、鋅、碘、鈉C．鈉、鋅、碘、金剛石D．鋅、鈉、碘、金剛石9．(2024·晉江高二檢測)石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是()A．10個B．18個C．24個D．14個10．如圖，鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下能發(fā)生轉(zhuǎn)化。下列說法不正確的是()A．δ-Fe晶體中與每個鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個B．α-Fe晶體中與每個鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個C．若δ-Fe晶胞邊長為acm，α-Fe晶胞邊長為bcm，則兩種晶體密度比為2b3∶a3D．將鐵加熱到1500℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同11．(2024·孝感高二檢測)有四種不同積累方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說法正確的是()A．①為簡潔立方積累②為六方最密積累③為體心立方積累④為面心立方最密積累B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為：①1個，②2個，③2個，④4個C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為：①6，②8，③8，④12D．空間利用率的大小關(guān)系為：①<②<③<④12．下列對各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點(diǎn)：Li<Na<KB．導(dǎo)電性：Ag>Cu>Al>FeC．密度：Na>Mg>AlD．空間利用率：體心立方積累<六方最密積累<面心立方最密積累二、非選擇題13．(1)已知下列金屬晶體：Ti、Po、K、Fe、Ag、Mg、Zn、Au其積累方式為：①簡潔立方積累的是______________；②體心立方積累的是______________；③六方最密積累的是______________；④面心立方最密積累的是____________。(2)推斷下列晶體的類型：①SiI4：熔點(diǎn)120.5℃，沸點(diǎn)271.5℃，易水解_________________________。②硼：熔點(diǎn)2300℃，沸點(diǎn)2550℃，硬度大______________________________________。③硒：熔點(diǎn)：217℃，沸點(diǎn)685℃，溶于氯仿_________________________。④銻：熔點(diǎn)630.74℃，沸點(diǎn)1750℃，導(dǎo)電__________________________________。14.金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，如圖所示，即在立方體的8個頂點(diǎn)各有一個金原子，各個面的中心有一個金原子，每個金原子被相鄰的晶胞所共有。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。(1)金晶體的每個晶胞中含有________個金原子。(2)欲計(jì)算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定________。(3)一個晶胞的體積是________。(4)金晶體的密度是________。15．(2024·忻州高二檢測)Mn、Fe均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能(I)數(shù)據(jù)列于下表：元素MnFe電離能(kJ/mol)I1717759I215091561I332482957回答下列問題：(1)Fe元素價電子層的電子排布式為________，比較兩元素的I2、I3可知，氣態(tài)Mn2＋再失去一個電子比氣態(tài)Fe2＋再失去一個電子難。對此，你的說明是_______________________。(2)Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道，能與一些分子或離子形成協(xié)作物，則與Fe原子或離子形成協(xié)作物的分子或離子應(yīng)具備的條件是____________________________________。(3)三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上易升華，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑，據(jù)此推斷三氯化鐵晶體為________晶體。(4)金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種積累方式，晶胞分別如圖所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個數(shù)之比為________，其中體心立方晶胞空間利用率為________。[實(shí)力提升]16．(2024·贛州高二檢測)下表為元素周期表的一部分。請回答下列問題：(1)上述元素中，屬于s區(qū)的是__________(填元素符號)。(2)寫出元素⑨的基態(tài)原子的價電子排布圖________。(3)元素的第一電離能：③________④(選填“大于”或“小于”)。(4)元素③氣態(tài)氫化物的VSEPR模型為________；該分子為________分子(選填“極性”或“非極性”)。向硫酸銅溶液中逐滴加入其水溶液，可視察到的現(xiàn)象為________。(5)元素⑥的單質(zhì)的晶體中原子的積累方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丙所示。若已知⑥的原子半徑為dcm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，元素⑥的相對原子質(zhì)量為M，請回答：晶胞中⑥原子的配位數(shù)為________，該晶體的密度為________(用字母表示)。17．(2024·武漢高二檢測)鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途。請回答下列問題：(1)鐵的核外電子排布式為________。(2)協(xié)作物Fe(CO)x常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為－20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可推斷Fe(CO)x晶體屬于______(填晶體類型)。Fe(CO)x的中心原子價電子數(shù)與配體供應(yīng)電子數(shù)之和為18，則x＝________。(3)K3[Fe(CN)6]的配體CN－中碳原子雜化軌道類型為________，C、N、O三元素的電負(fù)性由大到小的依次為________(用元素符號表示)。(4)銅晶體銅原子的積累方式如圖1所示。①銅位于元素周期表的________區(qū)。②每個銅原子四周距離最近的銅原子數(shù)目________。(5)某M原子的外圍電子排布式為3s23p5，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示(黑點(diǎn)代表銅原子)。該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為apm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為________g/cm3(只寫計(jì)算式)。課下實(shí)力提升(八)1．解析：選B金屬鍵存在于金屬陽離子和“自由電子”之間的強(qiáng)的相互作用，不是存在于相鄰原子之間的作用力，而是屬于整塊金屬，沒有方向性和飽和性，A錯誤；金屬鍵是存在于金屬陽離子和“自由電子”之間的強(qiáng)的相互作用，這些“自由電子”為全部陽離子所共用，其本質(zhì)也是電性作用，B正確；金屬中存在金屬陽離子和“自由電子”，當(dāng)給金屬通電時，“自由電子”定向移動而導(dǎo)電，C錯誤；金屬具有光澤是因?yàn)樽杂呻娮幽軌蚣橙】梢姽?，并不是能放出可見光，D錯誤。2．解析：選D依據(jù)金屬晶體的電子氣理論，A、B選項(xiàng)都是正確的。金屬晶體的積累方式中空間利用率分別是：簡潔立方積累52%，體心立方積累68%，面心立方最密積累和六方最密積累均為74%。因此簡潔立方積累的空間利用率最低，六方最密積累和面心立方最密積累的空間利用率最高。3．解析：選B金屬原子的最外層電子為自由移動的電子，A錯誤；Mg為六方最密積累，Cu為面心立方最密積累，空間利用率都是74%，為金屬晶體積累模式中空間利用率最高的，B正確；金屬原子的還原性的強(qiáng)弱與失去電子的多少無關(guān)，與失去電子的難易程度有關(guān)，C錯誤；溫度越高，金屬中的自由電子碰撞頻繁，導(dǎo)致金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯誤。4．解析：選D金屬晶體的構(gòu)成微粒為自由電子和金屬陽離子。金屬晶體中的自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動，故金屬晶體易導(dǎo)電與金屬晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，A錯誤；上升溫度，金屬陽離子和自由電子之間通過碰撞傳遞能量，故金屬晶體易導(dǎo)熱與金屬晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，B錯誤；金屬晶體中金屬陽離子和自由電子之間存在較強(qiáng)的金屬鍵，金屬鍵沒有方向性，導(dǎo)致金屬晶體有延展性，與結(jié)構(gòu)有關(guān)，C錯誤；金屬易銹蝕說明金屬原子易失電子，金屬活潑性強(qiáng)，與金屬晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)，D正確。5．解析：選D從圖示可看出，該積累方式的第一層和第四層重合，所以這種積累方式屬于銅型積累，可用符號“…ABCABC…”表示，屬面心立方最密積累，而鎂屬于六方最密積累，所以選項(xiàng)D不正確。6．解析：選C石英的成分為SiO2，熔化時需克服共價鍵，干冰為固體CO2，熔化時需克服分子間作用力；晶體硅熔化時克服共價鍵，晶體硫熔化時克服分子間作用力；鈉與鐵均為金屬晶體，熔化時克服的都是金屬鍵；碘汽化時克服分子間作用力，NH4Cl汽化時需克服離子鍵與共價鍵。7．解析：選BLi、Na、K價電子數(shù)相同，金屬陽離子半徑漸漸增大，金屬鍵漸漸減弱，熔點(diǎn)漸漸降低，A錯誤；Na、Mg、Al價電子數(shù)漸漸增多，金屬陽離子半徑漸漸減小，金屬鍵漸漸增加，熔點(diǎn)漸漸上升，B正確；Be、Mg價電子數(shù)相同，金屬陽離子半徑漸漸增大，金屬鍵漸漸減弱，熔點(diǎn)漸漸降低，C錯誤；Li、Na價電子數(shù)相同，金屬陽離子半徑漸漸增大，金屬鍵漸漸減弱，熔點(diǎn)漸漸降低，D錯誤。8．解析：選C第一種晶胞為體心立方積累，鉀、鈉、鐵等金屬采納這種積累方式；其次種晶胞為六方最密積累，鎂、鋅、鈦等金屬采納這種積累方式；組成第三種晶胞的粒子為雙原子分子，是碘；第四種晶胞的粒子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，為金剛石。9．解析：選D利用切割法分析。依據(jù)石墨晶體的結(jié)構(gòu)示意圖知，每個環(huán)中有6個碳原子，每個碳原子為三個環(huán)共用，對一個環(huán)的貢獻(xiàn)為eq\f(1,3)，則一個六元環(huán)平均占有兩個碳原子，則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是14，選D。10．解析：選D由題圖知，δ-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有8個，A項(xiàng)正確；α-Fe晶體中與鐵原子等距離且最近的鐵原子有6個，B項(xiàng)正確；一個δ-Fe晶胞占有2個鐵原子，一個α-Fe晶胞占有1個鐵原子，故兩者密度比為eq\f(2×56,a3)∶eq\f(1×56,b3)＝2b3∶a3，C項(xiàng)正確；晶體加熱后急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型是不同的，D項(xiàng)錯誤。11．解析：選B②體心立方積累，③為六方最密積累，A錯誤；依據(jù)均攤法，頂點(diǎn)原子屬于晶胞的eq\f(1,8)，面心原子屬于晶胞的eq\f(1,2)，體心內(nèi)屬于晶胞，棱上的原子屬于晶胞的eq\f(1,4)，所以每個晶胞含有的原子數(shù)分別是1、2、2、4，B正確；簡潔立方積累中，原子的配位數(shù)是6，體心立方積累中原子的配位數(shù)是8，后兩種原子的配位數(shù)均是12，C錯誤；六方最密積累和面心立方最密積累的空間利用率相同，都是74%，D錯誤。12．解析：選B同主族的金屬單質(zhì)，原子序數(shù)越大，熔點(diǎn)越低，這是因?yàn)樗鼈兊膬r電子數(shù)相同，隨著原子半徑的增大，金屬鍵漸漸減弱，A項(xiàng)錯誤；Na、Mg、Al是同周期的金屬單質(zhì)，密度漸漸增大，C項(xiàng)錯誤；不同積累方式的金屬晶體空間利用率分別是：簡潔立方積累52%，體心立方積累68%，六方最密積累和面心立方最密積累均為74%，D項(xiàng)錯誤；常用的金屬導(dǎo)體中，導(dǎo)電性最好的是銀，其次是銅，再次是鋁、鐵，故B項(xiàng)正確。13．解析：(1)簡潔立方積累方式的空間利用率低，只有金屬Po實(shí)行這種方式。體心立方積累是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種積累方式的空間利用率比簡潔立方積累的高，多數(shù)金屬是這種積累方式。六方最密積累按ABABABAB……的方式積累，面心立方最密積累按ABCABCABC……的方式積累，六方最密積累常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密積累常見金屬為Cu、Ag、Au。(2)①SiI4熔點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，是分子晶體。②硼熔、沸點(diǎn)高，硬度大，是典型的原子晶體。③硒熔、沸點(diǎn)低，易溶于氯仿，屬于分子晶體。④銻熔點(diǎn)較高，沸點(diǎn)較高，固態(tài)能導(dǎo)電，是金屬晶體。答案：(1)①Po②K、Fe③Mg、Zn、Ti④Ag、Au(2)①分子晶體②原子晶體③分子晶體④金屬晶體14．解析：(1)由題中對金晶體晶胞的敘述，可求出每個晶胞中所擁有的金原子個數(shù)，即8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)金原子的排列是緊密積累方式的，所以原子要相互接觸。(3)如圖所示是金晶體中原子之間相互位置關(guān)系的平面圖，AC為金原子直徑的2倍，AB為立方體的邊長，由圖可得，立方體的邊長為eq\r(2)d，所以一個晶胞的體積為(eq\r(2)d)3＝2eq\r(2)d3。(4)一個晶胞的質(zhì)量等于4個金原子的質(zhì)量，所以ρ＝eq\f(4M,NA·2\r(2)d3)＝eq\f(\r(2)M,NAd3)。答案：(1)4(2)金屬原子間相互接觸(3)2eq\r(2)d3(4)eq\f(\r(2)M,NAd3)15．解析：(1)Fe元素的原子序數(shù)是26，依據(jù)核外電子排布規(guī)律可知價電子層的電子排布式為3d64s2。由Mn2＋轉(zhuǎn)化為Mn3＋時，3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充溢狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的3d4狀態(tài)(或Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋時，3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充溢狀態(tài))，因此氣態(tài)Mn2＋再失去一個電子比氣態(tài)Fe2＋再失去一個電子難。(2)配位健中必需有孤對電子，因此與Fe原子或離子形成協(xié)作物的分子或離子應(yīng)具備的條件是具有孤對電子。(3)三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上易升華，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑，由此可知三氯化鐵晶體為分子晶體。(4)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個數(shù)分別是6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4、1＋8×eq\f(1,8)＝2，原子個數(shù)之比為2∶1。設(shè)鐵原子半徑是r，則立方體的體對角線是4r，所以立方體的邊長是eq\f(4r,\r(3))，所以體心立方晶胞空間利用率為eq\f(\f(4,3)πr3×2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(3))))3)×100%＝68%。答案：(1)3d64s2由Mn2＋轉(zhuǎn)化為Mn3＋時，3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充溢狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的3d4狀態(tài)(或Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋時，3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充溢狀態(tài))(2)具有孤對電子(3)分子(4)2∶168%16．解析：(1)區(qū)的名稱來自于依據(jù)構(gòu)造原理最終填入電子的軌道名稱，因此上述元素中，屬于s區(qū)的是H、Mg、Ca。(2)元素⑨是Cr，原子序數(shù)是24，所以依據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)原子的價電子排布圖為。(3)③④分別是N和O，非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大。但由于氮元素的2p軌道電子處于半充溢狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，第一電離能大于氧元素，則元素的第一電離能：③大于④。(4)元素③氣態(tài)氫化物是氨氣，其中氮元素含有1對孤對電子，價層電子對數(shù)是2，所以的VSEPR模型為四面體形；由于實(shí)際構(gòu)型是三角錐形，所以該分子為極性分子。氨氣能與銅離子形成配位健，則向硫酸銅溶液中逐滴加入其水溶液，可視察到的現(xiàn)象為先產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，后溶解得深藍(lán)色溶液。(5)元素⑥是Al，依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知以頂點(diǎn)為中心，與該點(diǎn)距離最近的鋁原子有12個，所以晶胞中⑥原子的配位數(shù)為12；若已知⑥的原子半徑為dcm，則面對角線是4dcm，則邊長是2eq\r(2)dcm，體積是(2eq\r(2)dcm)3。晶胞中鋁原子的個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則該晶體的密度為＝eq\f(4M,NA·2\r(2)dcm3)＝eq\f(\r(2)M,8d3NA)g·cm－3。答案：(1)H、Mg、Ca(2)(3)大于(4)四面體形極性先產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，后溶解得深藍(lán)色溶液(5)12eq\f(M,4\r(2)d3NA)g/cm3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(\r(2)M,8d3NA)g/cm3))17．解析：(1)鐵是26號元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(2)分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，依據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，協(xié)作物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價電子數(shù)是8，每個配體供應(yīng)的電子數(shù)是2,8＋2x＝18，x＝5。(3)CN－中C原子價層電子對個數(shù)＝1＋eq\f(1,2)(4＋1－1×3)＝2，所以實(shí)行sp雜化；一般來說非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，所以C、N