高中化学专题3微粒间作用力与物质性质3.1.2金属晶体课时作业苏教版选修.pdf

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1、 第 2 课时 金属晶体 学习目标 1.掌握金属晶体的原子堆积模型的分类及其结构特点。2.掌握均摊法晶胞中微粒个数的计算方法。一、金属晶体 1晶体是具有_ 的固体，通常条件下，大多数金属单质及其合金也是晶体。在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样彼此相切、紧密堆积成晶体。2晶胞：能够反映_。金属晶体是晶胞在空间连续重复延伸而形成的。3金属原子在二维平面中放置的两种方式：_(一个原子周围有 _ 个原子)和_(一个原子周围有_个原子)。4金属原子在三维空间的堆积方式有以下几种(1)非密置层排布的原子在第一层上方垂直放第二层、第三层这样的堆积称为 _。(2)密置层原子堆积排列有两种情况。在第一

2、层(A 层)上堆积第二层(B 层)时，B 层原子的中心正好落在 A 层所形成的其中一类空隙的中心，使两层紧密接触，在此基础上再堆积第三层(C 层)时，一种堆积方式是 C 层与 A 层相同，这样就形成了“ABABAB”堆积，称为_堆积；另一种堆积方式是 C 层原子的中心正好落在 A 层原子所形成的另一类空隙的中心，形成了“ABCABCABC”堆积，称为_堆积。5金属晶体中金属原子的常见堆积有_种，对应于三种不同类型的晶胞：_、_和_。二、晶胞中微粒个数的计算(均摊法)均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有1n属于某个图形(晶胞)。立方体晶胞中不同位

3、置的粒子数的计算：(1)处于顶点的粒子，同时为 _个晶胞所共有，每个粒子有_属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子，同时为 _个晶胞所共有，每个粒子有_属于该晶胞；(3)处于面上的粒子，同时为 _个晶胞所共有，每个粒子有_属于该晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，则_属于该晶胞。1金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是()A金属原子的价电子数少 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 2下列性质中可证明某单质属于金属晶体的是()A有金属光泽 B具有较高熔点 C熔融态不导电 D固态导电且延展性好 3下列有关金属晶体的说法中正确的是()A常温下都是晶体

4、B最外层电子数少于 3 个的都是金属 C任何状态下都有延展性 D都能导电、传热 4金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，下图(a)、(b)、(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为()A321 B1184 C984 D21149 5.右图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为 19.30 gcm3，钨的相对原子质量是 183.9。假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：(1)每一个晶胞中分摊到_个钨原子。(2)计算晶胞的边长a。(3)计算钨的原子半径r(提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接

5、触的)。练基础落实 知识点 1 金属晶体的原子堆积模型 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()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 2下列所述金属对应的晶胞类型不正确的是()AMg 六方晶胞 BCu 面心立方晶胞 CNa 简单立方 DK 体心立方晶胞 3下列有关金属晶体的说法中不正确的是()A金属晶体是一种“巨分子”B“电子气”为所有原子所共有 C简单立方堆积的空间利用率最低 D体心立方堆积的空间利用率最高 4金属晶体的堆积

6、方式、空间利用率和配位数关系正确的是()钋 Po简单立方堆积52%6 钠 Na钾型74%12 锌 Zn镁型68%8 银 Ag铜型74%12 A B C D 知识点 2 金属晶体的物理性质特征 5某物质熔融状态可导电，固态可导电，将其投入水中，水溶液也可导电，则可推测该物质可能是()A金属 B非金属 C可溶性碱 D可溶性盐 6关于金属性质和原因描述不正确的是()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，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，是因为自由电子在受热后，加快了

7、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 练方法技巧 晶胞中微粒个数的计算方法 7.已知 X、Y、Z 三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()AZXY3 BZX2Y6 CZX4Y8 DZX8Y12 有关金属晶体堆积模型计算的方法 8晶胞即晶体中最小的重复单元。已知铜为面心立方晶体，其结构如图()所示，面心立方的结构特征如图()所示。(1)每个晶胞中分摊到_个铜原子。(2)若铜原子的半径为 1.271010 m，试求铜金属晶体中的晶胞长度，即图()中 AB的长度。A

8、B 的长度为_m。9.金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，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表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。(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_。练综合拓展 10如下图所示的甲、乙、丙三种晶体：试推断甲晶体化学式(X 为阳离子)为_，乙晶体中 A、B、C 三种粒子的个数比是_，丙晶体中每个 D 周围距离最近的 E 的个数是_。第 2 课时 金属晶体 基础落实 一

9、、1规则几何外形 2晶体结构特征的基本重复单位 3非密置层 4 密置层 6 4(1)简单立方堆积(2)六方 面心立方 5三 六方堆积 面心立方堆积 体心立方堆积 二、(1)8 18(2)4 14(3)2 12(4)完全 课堂练习 1D 2D 硅晶体有金属光泽，属于原子晶体；金刚石等原子晶体都具有较高熔点；金属晶体熔融态导电，固态也导电，并具有良好的延展性。3D 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

10、自由电子，能够导电、传热，因此 D 项是正确的。4A 晶胞(a)中所含原子数121621236，晶胞(b)中所含原子数8186124，晶胞(c)中所含原子数81812。5(1)2(2)3.16108 cm(3)1.37108 cm 解析(1)正确应用均摊法确定一个晶胞中包含的各粒子的数目。(2)应用基本关系式：MVNAx，先求出晶胞的体积，然后根据Va3计算晶胞的边长。层级训练 1C 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

11、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。所以，只有 C 选项正确。2C 简单立方晶胞只有钋(Po)，Na 属于体心立方堆积，面心立方最密堆积的典型实例是 Cu、Ag、Au、Ca、Al、Pt 等；体心立方堆积的代表金属是 Li、Na、K、Ba、Fe 等；常见的采用六方最密堆积方式的金属有 Mg、Zn、Ti 等。3D 根据金属晶体的电子气理论，选项 A、B 都是正确的。金属晶体的堆积方式中空间利用率分别是：简单立方堆积 52%，体心立方堆积 68%，面心立方最密堆积和六方最密堆积均为 74%。因此简单立方堆积的空

12、间利用率最低，六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高。4D 钾型空间利用率为 68%，配位数为 8；中 Zn 为镁型，空间利用率为 74%，配位数为 12；堆积方式、空间利用率和配位数均正确。5A 碱、盐固态时不导电，非金属没有在三种条件下都能导电的例子。而金属在固态、熔融状态均可导电，活泼金属投入水中，与水反应生成的碱溶液也可导电。故选 A。6A 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去，因而金属一般显银白色光泽；金属的导电性是在外加电场作用下，电子定向移动形成电流；导热性是自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是原子层滑动，但金属键未被破坏

13、。7A 仔细观察该离子晶体晶胞结构示意图可知：Z 在立方体的中心，完全属于该晶胞；Y 处于立方体的 12 条棱的中点，每条棱为 4 个立方体共用，故每个 Y 只有14属于该晶胞；X 处于立方体的 8 个顶点，每个 X 为与之相连的 8 个立方体共用，即只有18属于该晶胞，即晶胞中 ZXY18181214113，A 正确。8(1)4(2)3.591010 解析 图()是一平面图，则有 AB2BC2AC2即：2AB2(41.271010)2m2，AB3.591010m。9(1)4(2)位于对角线上的金原子间相接触，即相切(3)2 2d3(4)2Md3NA 解析 利用均摊法解题，8 个顶点上金原子有

14、18属于该晶胞，每个面上金原子有12属于该晶胞，共有 6 个，故每个晶胞中金原子个数8186124。假设对角线上的金原子间相接触，则有正方形的对角线为 2d。正方形边长为 2d。所以V晶(2d)32 2d3,1 mol 金晶体的体积VV晶4NA22d3NA，所以MV2Md3NA。10X2Y 131 8 解析 晶体中粒子个数的判断：如上图所示，顶点粒子在立方体中实占18，立方体面上粒子实占12，立方体棱上粒子实占14，立方体内部粒子按 1 计算。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：18412，XY11221，所以甲的化学式为 X2Y。乙中 A 占有：1881，B 占有：1263，C 占有 1，由此推出 ABC131。丙中每个 D 周围最近的 E 的个数与每个 E 周围最近的 D 的个数相同，每个 E 周围最近的有 8 个 D，所以每个 D 周围最近的有 8 个 E。