2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 金屬鍵 金屬晶體學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第一單元 金屬鍵 金屬晶體 [目標(biāo)導(dǎo)航]　1.理解金屬鍵的實質(zhì)，知道影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素，并能用金屬鍵解釋金屬的某些特征性質(zhì)。2.了解晶體、晶胞的概念，認(rèn)識金屬晶體中微粒間的堆積方式，能從晶胞的角度認(rèn)識晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 一、金屬鍵與金屬特性 1．金屬鍵 (1)概念：金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 (2)金屬鍵成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。 (3)成鍵條件：金屬單質(zhì)或合金。 (4)影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素 金屬元素原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)。 (5)金屬鍵的強(qiáng)弱對金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的影響 金屬硬度的大小、熔沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 2．金屬的原子化熱 (1)金屬鍵的強(qiáng)弱可以用金屬的原子化熱來衡量。金屬的原子化熱是指1 mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量。 (2)意義：衡量金屬鍵的強(qiáng)弱。金屬的原子化熱數(shù)值越大，金屬鍵越強(qiáng)。 議一議 1．金屬鍵的形成原因是什么？ 答案　金屬原子的部分或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱。在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從原子上“脫落”下來，形成自由流動的電子。金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，這種強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。 2．金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及延展性的原因是什么？ 答案　(1)導(dǎo)電性：在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動沒有固定的方向性。但是在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向移動而形成電流，故金屬易導(dǎo)電。不同的金屬其導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最好的金屬是銀，其次是銅。 (2)導(dǎo)熱性：自由電子在運(yùn)動時與金屬離子相互碰撞，在碰撞過程中發(fā)生能量交換。當(dāng)金屬的某一部分受熱時，該區(qū)域里自由電子的能量增加，運(yùn)動速率加快，自由電子與金屬離子(或金屬原子)的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬離子(或金屬原子)。金屬的導(dǎo)熱性就是通過自由電子的運(yùn)動將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，最后使整塊金屬的溫度趨于一致。 (3)延展性：當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受到外力后相互作用沒有被破壞，故金屬只發(fā)生形變而不斷裂，使金屬具有良好的延展性。 二、金屬晶體 1．存在 通常條件下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金都是金屬晶體。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。 2．組成單元——晶胞 能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位。金屬晶體是金屬晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。 3．金屬晶體的常見堆積方式 (1)金屬原子在二維平面中放置的兩種方式 金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間里)可有兩種方式——非密置層和密置層(如下圖所示)。 ①晶體中一個原子周圍距離相等且最近的原子的數(shù)目叫配位數(shù)。分析上圖，非密置層的配位數(shù)是4，密置層的配位數(shù)是6。 ②密置層放置平面的利用率比非密置層的要高。 (2)金屬原子在三維空間中的堆積方式和模型 金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)中堆積而成。其堆積方式有以下四種。這四種堆積方式又可以根據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類：非密置層的堆積(包括簡單立方堆積和體心立方堆積)，密置層堆積(包括六方堆積和面心立方堆積)。填寫下表： 堆積模型 采納這種堆積的典型代表 晶胞 非密置層 簡單立方堆積 Po(釙) 體心立方堆積 Na、K、Cr 密置層 六方堆積 Mg、Zn、Ti 面心立方堆積 Cu、Ag、Au 4.平行六面體晶胞中微粒數(shù)目的計算 (1)晶胞的頂點(diǎn)原子是8個晶胞共用； (2)晶胞棱上的原子是4個晶胞共用； (3)晶胞面上的原子是2個晶胞共用。 如金屬銅的一個晶胞(如圖所示)均攤到的原子數(shù)為8＋6＝4。 5．合金的組成和性質(zhì) (1)合金：一種金屬與另一種或幾種金屬(或非金屬)的融合體。 (2)合金的性能：通常，多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的成分金屬的熔點(diǎn)要低，而強(qiáng)度和硬度比它的成分金屬要大。 議一議 1．連線題。 答案　A—(4)—①　B—(1)—②　C—(2)—③ D—(3)—③。 2．結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問題。 (1)已知下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為 ①簡單立方堆積的是________； ②體心立方堆積的是________； ③六方堆積的是________； ④面心立方堆積的是________。 (2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是________。 A．由分子間作用力形成，熔點(diǎn)很低 B．由共價鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高 C．固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性 答案　(1)①Po?、贜a、K、Fe?、跰g、Zn?、蹸u、Au (2)C 解析　(1)簡單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方堆積按ABAB……方式堆積，面心立方堆積按ABCABC……方式堆積，六方堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。 (2)A項屬于分子晶體；B項屬于原子晶體；而C項是金屬的通性。 一、金屬鍵與金屬晶體的性質(zhì) 1．金屬鍵的實質(zhì)：金屬陽離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 2．金屬鍵的特征：沒有飽和性和方向性。 3．金屬及其合金是金屬陽離子與自由電子以金屬鍵結(jié)合成的金屬晶體。 4．絕大多數(shù)金屬熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大；具有金屬光澤，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 5．金屬元素的原子半徑(或陽離子半徑)越小，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目(或陽離子所帶電荷)越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 例1　下列關(guān)于金屬鍵的敘述中，不正確的是(　　) A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強(qiáng)烈相互作用，其實質(zhì)與離子鍵類似，也是一種電性作用 B．金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性 C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性 D．構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動 解析　從基本構(gòu)成微粒的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動，為整個金屬的所有陽離子所共有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無方向性和飽和性。故選B。 答案　B 解題反思　(1)金屬鍵也是一種電性作用。(2)有陽離子的不一定有陰離子。 變式訓(xùn)練1　要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目有關(guān)。由此判斷下列說法中正確的是(　　) A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁 B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的 C．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉 D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣 答案　C 解析　鎂的原子半徑大于鋁，而金屬鎂單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目比金屬鋁的少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)比金屬鋁的低，硬度比金屬鋁的??；從Li到Cs，原子的半徑逐漸增大，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目逐漸減小，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，硬度逐漸減??；同理可得金屬鎂比金屬鈉、金屬鈣的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。 解題反思　強(qiáng)化記憶：①導(dǎo)電性最強(qiáng)的金屬是Ag。②金屬鍵越強(qiáng)，其熔點(diǎn)越高。 二、堆積模型與晶胞 1．三維空間模型常見的四種結(jié)構(gòu) 堆積 模型 命名 表示符號 類型 晶胞 每個晶胞所含原子數(shù) 采納這種堆積的典型金屬 配位數(shù) 空間利用率 非密置層 簡單立方堆積 － － － 1 Po 6 52% 體心立方堆積 鉀型 － A2 2 Na、K、Fe、Cr、Mo、W 8 68% 密置層 六方堆積 鎂型 …ABAB … A3 2 Mg、Zn、Ti 12 74% 面心立方堆積 銅型 …AB CABC… A1 4 Cu、Ag、Au、Pb 12 74% 2.晶胞的特點(diǎn) 晶胞絕不是孤立的幾何體，它的上、下、左、右的位置都有完全等同的晶胞與之相鄰，把一個晶胞平移到另一個晶胞的位置，不會察覺到是否移動，這就決定晶胞的頂點(diǎn)、平行的面以及平行的棱一定是完全等同的。 3．晶胞中微粒個數(shù)的計算 均攤法確定晶胞中微粒的個數(shù) 均攤法：若某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子的屬于這個晶胞。 (1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算： 如圖所示，六方晶胞中所含微粒數(shù)目為12＋3＋2＝6。 例2　有四種不同堆積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為簡單立方堆積，②為鎂型，③為鉀型，④為銅型 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①6，②8，③8，④12 D．空間利用率的大小關(guān)系為①＜②＜③＜④ 解析?、贋楹唵瘟⒎蕉逊e，②為鉀型，③為鎂型，④為銅型，②與③判斷有誤，A項錯誤；每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①8＝1，②8＋1＝2，③8＋1＝2，④8＋6＝4，B項正確；晶胞③中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，其他判斷正確，C項錯誤；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，所以D項錯誤，應(yīng)為④＝③＞②＞①。 答案　B 解題反思　配位數(shù)相同的金屬晶體，空間利用率相同。配位數(shù)越大的金屬晶體，空間利用率越大。 變式訓(xùn)練2　(1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為________________。 (2)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為______。列式表示Al單質(zhì)的密度__________________gcm－3(不必計算出結(jié)果)。 答案　(1)12　(2)12　 解析　(1)銅晶胞為面心立方晶胞，故每個銅原子周圍距離最近的銅原子為12個。 (2)面心立方堆積晶體中，原子的配位數(shù)為12；該晶胞中含有Al原子數(shù)目為8＋6＝4，根據(jù)(0.40510－7)3ρ＝，解得ρ＝。 解題反思　(1)立方晶胞中各物理量的關(guān)系 a3ρNA＝nM a：表示晶胞的棱長； ρ：表示晶體的密度； NA：表示阿伏加德羅常數(shù)； n：表示1 mol晶胞中晶體的物質(zhì)的量； M：表示晶體的相對分子質(zhì)量； a3ρNA表示1 mol晶胞的質(zhì)量。 (2)晶胞密度的計算方法 ①以晶胞為研究對象，運(yùn)用均攤法或切割法分析每個晶胞中含有的微粒數(shù)，計算一個晶胞的質(zhì)量m＝(NA為阿伏加德羅常數(shù)，n為晶胞中所含微粒個數(shù)，M為所含微粒的摩爾質(zhì)量)。 ②結(jié)合晶胞中的幾何關(guān)系，計算一個晶胞的體積，用m＝ρV的關(guān)系計算。 例3　(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是________。 (2)Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有________個銅原子。 (3)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為________，該功能陶瓷的化學(xué)式為________。 (4)某晶體結(jié)構(gòu)模型如左下圖所示。該晶體的化學(xué)式是________________，在晶體中1個Ti原子、1個Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為______個、______個。 (5)有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右上圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為________。 A．Ti14C13 B．TiC C．Ti14C4 D．Ti4C3 解析　(1)晶胞中灰球代表的微粒4個，白球代表的微粒6＋8＝4個，所以化學(xué)式為CuCl。 (2)晶胞中含氧原子個數(shù)為8＋6＋4＝8，則該晶胞中銅原子數(shù)目是氧原子的2倍，即16個。 (3)每個氮化硼晶胞中含有白球表示的原子個數(shù)為8＋1＝2，灰球表示的原子個數(shù)為1＋4＝2，所以每個晶胞中含有N原子和B原子各2個；N的電負(fù)性大于B，所以該陶瓷的化學(xué)式為BN。 (4)晶胞中含有O：6＝3個，含Co：8＝1個，含Ti：1個，故化學(xué)式為CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周圍距離最近的O原子位于6個面的中心，所以周圍距離最近的O原子數(shù)目為6個；Co原子位于晶胞的頂點(diǎn)，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目為12個。 (5)由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個完整的分子，由14個Ti原子和13個C原子構(gòu)成。選項A正確。 答案　(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN　(4)CoTiO3　6　12　(5)A 解題反思　(1)晶胞中粒子個數(shù)的計算，關(guān)鍵是分析晶胞中任意位置的一個粒子被幾個晶胞共有。 (2)對于由獨(dú)立原子構(gòu)成的分子則不能用均攤法。 變式訓(xùn)練3　現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)三種晶體的晶胞(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x與y的個數(shù)比是________，乙晶胞中a與b的個數(shù)比是________，丙晶胞中有________個c離子，有________個d離子。 答案　4∶3　1∶1　4　4 解析　處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂角的微粒為8個立方體共有，位于立方體棱邊上的微粒為4個立方體共有，位于立方體面上的微粒為2個立方體共有，所以x∶y＝1∶(6)＝4∶3；a∶b＝1∶(8)＝1∶1；丙晶胞中c離子為12＋1＝4(個)，d離子為8＋6＝4(個)。 解題反思　晶體的化學(xué)式表示的是晶體(或晶胞)中各類原子或離子的最簡整數(shù)比，由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式并不是表示一個分子中含有多少個原子。 1．下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(　　) A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋 B．固態(tài)和熔融時易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000 ℃左右的晶體可能是金屬晶體 C．Li、Na、K的熔點(diǎn)逐漸升高 D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好 答案　B 解析　A項，用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋；B項，金屬晶體在固態(tài)和熔融時能導(dǎo)電，其熔點(diǎn)差異很大，故題設(shè)條件下的晶體可能是金屬晶體；C項，一般來說，金屬中單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，故金屬鍵的強(qiáng)弱順序為Li>Na>K，其熔點(diǎn)的高低順序為Li>Na>K；D項，金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低，溫度越高，其導(dǎo)電性越差。 2．下列關(guān)于體心立方堆積晶體結(jié)構(gòu)(下圖)的敘述中正確的是(　　 ) A．是密置層的一種堆積方式 B．晶胞是六棱柱 C．每個晶胞內(nèi)含2個原子 D．每個晶胞內(nèi)含6個原子 答案　C 解析　體心立方堆積晶體的晶胞為立方體，是非密置層的一種堆積方式，其中具有8個位于頂點(diǎn)的原子和1個位于體心的原子，晶胞內(nèi)含有2個原子。 3．如圖為NaCl晶體的一個晶胞，測知氯化鈉晶體中相鄰的Na＋與Cl－的距離為a cm，該晶體密度為d gcm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為(　　) A. mol－1 B. mol－1 C. mol－1 D. mol－1 答案　C 解析　一個NaCl晶胞中含Na＋：8＋6＝4(個)； 含Cl－：12＋1＝4(個)， 一個NaCl晶胞的體積為V＝8a3cm3， 由NAdV＝458.5 gmol－1得 NA＝＝ mol－1。 4．下圖是硼和鎂形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有1個鎂原子；6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為(　　) A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 答案　B 解析　用均攤法求出正六棱柱中各原子的個數(shù)，進(jìn)而求出兩種原子的個數(shù)比。根據(jù)示意圖進(jìn)行分析，該“單元”的Mg與B原子數(shù)如下：位于正六棱柱頂點(diǎn)的Mg原子為6個六棱柱共用(正六邊形內(nèi)角為120)，每個頂點(diǎn)的鎂原子屬于該基本單元的僅為；上下底面上的Mg原子為2個正六棱柱共用，屬于該單元的僅為，則該結(jié)構(gòu)單元含有的Mg原子的個數(shù)為12＋2＝3。B原子：6個B原子位于棱柱內(nèi)，完全屬于該結(jié)構(gòu)單元。該結(jié)構(gòu)單元的Mg原子與B原子個數(shù)之比為3∶6＝1∶2，化學(xué)式為MgB2。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、金屬鍵與金屬晶體 1．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．鎂型和銅型的原子堆積方式空間利用率最高 C．金屬原子在化學(xué)變化中失去的電子數(shù)越多，其還原性越強(qiáng) D．溫度升高，金屬的導(dǎo)電性將變強(qiáng) 答案　B 解析　A項，金屬原子的外圍電子容易失去，在金屬晶體中形成自由流動的電子，錯誤；B項，鎂型的原子堆積方式是六方堆積，銅型的原子堆積方式是面心立方堆積，它們的空間利用率都是74%，比其他堆積方式要高，是最高的，正確；C項，金屬原子在化學(xué)變化中失去的電子越容易，其還原性越強(qiáng)，錯誤；D項，溫度升高，金屬的電阻就越大，導(dǎo)電性將變?nèi)?，錯誤。 2．金屬原子在二維空間里的放置有如圖所示的兩種方式，下列說法中正確的是(　　) A．圖a為非密置層，配位數(shù)為6 B．圖b為密置層，配位數(shù)為4 C．圖a在三堆空間里堆積可得六方堆積和面心立方堆積 D．圖b在三維空間里堆積僅得簡單立方堆積 答案　C 解析　A項，圖a為密置層，空間利用率高，配位數(shù)為6，錯誤；B項，圖b為非密置層，空間利用率低，配位數(shù)為4，錯誤；C項，圖a在三維空間里堆積可得六方堆積和面心立方堆積，正確；D項，圖b在三維空間里堆積可得簡單立方堆積和體心立方堆積兩種類型的堆積，錯誤。 3．兩種金屬A和B，已知A、B常溫下為固態(tài)，且A、B屬于質(zhì)軟的輕金屬，由A、B熔合而成的合金不可能具有的性質(zhì)有(　　 ) A．導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性較純A或純B金屬強(qiáng) B．常溫下為液態(tài) C．硬度較大，可制造飛機(jī) D．有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 答案　D 解析　合金為混合物，通常無固定組成，因此熔、沸點(diǎn)通常不固定；金屬形成合金的熔點(diǎn)比各組成合金的金屬單質(zhì)低，如Na、K常溫下為固體，而NaK合金常溫下為液態(tài)，輕金屬M(fèi)gAl合金的硬度比Mg、Al高。 4．對圖中某晶體結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行分析，有關(guān)說法正確的是(　　 ) A．該種堆積方式為六方堆積 B．該種堆積方式稱為體心立方堆積 C．該種堆積方式稱為面心立方堆積 D．金屬M(fèi)g就屬于此種堆積方式 答案　C 解析　由圖示知該堆積方式為面心立方堆積，A、B錯誤，C正確，Mg是六方堆積，D錯誤。 5．下列金屬晶體的結(jié)構(gòu)類型都屬于面心立方堆積的是(　　 ) A．Li、Na、Mg、Ca B．Li、Na、K、Rb C．Pb、Ag、Cu、Au D．Be、Mg、Cu、Zn 答案　C 二、晶胞 6．最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關(guān)注。該新型超導(dǎo)晶體的一個晶胞如下圖所示，則該晶體的化學(xué)式為(　　) A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni C．MgCNi2 D．MgCNi3 答案　D 解析　Mg處于晶胞的頂角，故有8＝1；Ni處于晶胞的面心，故有6＝3；C處于晶胞的體心，完全屬于該晶胞，故該晶體的化學(xué)式為MgCNi3。 7．已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是(　　) A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12 答案　A 解析　Z處于晶胞中心的原子被一個晶胞占有，X處于頂點(diǎn)上的原子被8個晶胞占有，Y處于棱上的原子被4個晶胞占有，故晶胞中含有Z原子的數(shù)目為1、含有X原子的數(shù)目為8＝1、含有Y原子的數(shù)目為12＝3，Z、X、Y的原子個數(shù)比是1∶1∶3，所以其化學(xué)式為ZXY3。 8．某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 答案　B 解析　由圖可知該晶體部分結(jié)構(gòu)單元的上下兩面為正三角形，因此處于頂角的粒子為12個該結(jié)構(gòu)單元共用，故A的數(shù)目為6＝；處于水平棱上的粒子為4個結(jié)構(gòu)單元共用，處于垂直棱上的粒子為6個結(jié)構(gòu)單元共用，故該結(jié)構(gòu)單元中包含B粒子的數(shù)目為6＋3＝2，由此可見A、B、C三種粒子的數(shù)目之比為∶2∶1＝1∶4∶2。 9．高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結(jié)構(gòu)(與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似)。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞。則有關(guān)下列說法不正確的是(　　) A．KO2中既存在離子鍵也存在共價鍵 B．一個KO2晶胞中攤得的K＋和O粒子數(shù)均為4個 C．晶體中與每個K＋距離最近的O有8個 D．與K＋距離相等且最近的K＋有12個 答案　C 解析　KO2是由K＋和O構(gòu)成的，離子間存在離子鍵，O內(nèi)存在共價鍵，A項正確；K＋在晶胞的頂角和面心(8＋6＝4)，O處于晶胞的棱上和體心(12＋1＝4)，B項正確；K＋的上下、左右、前后，共6個O與K＋距離最近且相等，C項錯誤；與K＋距離相等且最近的K＋共12個，D項正確。 10.已知CsCl晶體的密度為ρ gcm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)，相鄰的兩個Cs＋的核間距為a cm，如圖所示，則CsCl的相對分子質(zhì)量可以表示為(　　) A．NAa3ρ B. C. D. 答案　A 解析　根據(jù)晶胞中粒子個數(shù)的計算知，1個CsCl晶胞中含1個Cs＋，1個Cl－。有M＝ρVNA＝ρa(bǔ)3NA。 [能力提升] 11．(1)如圖所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為AX3的是________。 (2)如圖為一個金屬銅的晶胞，請完成以下各題。 ①該晶胞“實際”擁有的銅原子數(shù)是________個。 ②該晶胞稱為______。(填序號) A．六方晶胞　　　　　　 B．體心立方晶胞 C．面心立方晶胞 ③此晶胞立方體的邊長為a cm，Cu的相對原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ gcm－3，則阿伏加德羅常數(shù)為________(用含a、ρ的代數(shù)式表示)。 答案　(1)b　(2)①4?、贑?、? 解析　(1)由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求得a、b的原子數(shù)之比分別為1∶2、1∶3，求出化學(xué)式分別為AX2、AX3，故答案為b。 (2)用“均攤法”：①8＋6＝4；②面心立方晶胞；③64＝ρa(bǔ)3，NA＝。 12．(1)將等徑圓球在二維空間里進(jìn)行排列，可形成密置層和非密置層，在圖1所示的半徑相等的圓球的排列中，A屬于________層，配位數(shù)是________；B屬于________層，配位數(shù)是________。 (2)將非密置層一層一層地在三維空間里堆積，得到如圖2所示的一種金屬晶體的晶胞，它被稱為簡單立方堆積，在這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是________，平均每個晶胞所占有的原子數(shù)目是________。 (3)有資料表明，只有釙的晶體中的原子具有如圖2所示的堆積方式，釙位于元素周期表的第__________周期________族，元素符號是________，最外電子層的電子排布式是________。 答案　(1)非密置　4　密置　 6　(2)6　1　 (3)6?、鯝　Po　6s26p4 13．某鈣鈦型復(fù)合氧化物的晶胞如圖所示，以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時，這種化合物具有CMR效應(yīng)。 (1)用A、B、O表示這類特殊晶體的化學(xué)式：________。 (2)已知La為＋3價，當(dāng)被鈣等二價元素替代A時，可形成復(fù)合鈣鈦礦化合物L(fēng)a1－xAxMnO3(x<0.1)，此時一部分錳轉(zhuǎn)變?yōu)椋?價。導(dǎo)致材料在某一溫度附近有反鐵磁—鐵磁、鐵磁—順鐵磁及金屬—半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，則La1－xAxMnO3中三價錳與四價錳的物質(zhì)的量之比為__________。 (3)Mn的外圍電子排布式為______________。 答案　(1)ABO3　(2)(1－x)∶x　(3)3d54s2 解析　(1)晶胞中有1個A,1個B,3個O，化學(xué)式為ABO3。 (2)根據(jù)化合價代數(shù)和等于0的原則可以確定Mn元素的平均化合價為3＋x，令＋3價Mn有a，＋4價的Mn有b，則3a＋4b＝3＋x，又a＋b＝1，計算得a∶b＝(1－x)∶x。 [拓展探究] 14．銅和金是重要的金屬，在生產(chǎn)和生活中有重要應(yīng)用。請回答下列問題。 (1)用金屬鍵理論解釋金屬銅能導(dǎo)電的原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)金屬銅采取如圖所示堆積方式，可稱為________堆積，則Cu晶體中Cu原子的配位數(shù)為________。 (3)Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示，則該化合物的化學(xué)式為________。 (4)銅晶體為面心立方堆積，銅的原子半徑為127.8 pm，列式計算晶體銅的密度為__________________。 (5)元素金(Au)處于周期表中的第6周期，與Cu同族，Au原子最外層電子排布式為________；一種銅金合金晶體具有面心立方堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心、Au原子處于頂角位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為________；該晶體中，原子之間的作用力是________，若該晶胞的邊長為a cm，則該合金密度為______ gcm－3(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。 答案　(1)銅為金屬晶體，自由電子在外加電場作用下可以發(fā)生定向移動而導(dǎo)電 (2)面心立方　12 (3)CuH (4)≈9.0(gcm－3) (5)6s1　3∶1　金屬鍵　 解析　(3)該晶胞中，銅原子個數(shù)為3＋2＋12＝6，H原子個數(shù)為1＋3＋6＝6，所以該化合物的化學(xué)式為CuH。 (4)銅晶體為面心立方堆積，則每個晶胞中含有銅原子數(shù)目為8＋6＝4，Cu原子半徑r＝127.8 pm＝127.810－10 cm，假設(shè)晶體銅的密度為ρ，晶胞的邊長為d，則d＝＝2r，晶胞的體積是d3，則ρd3＝，解得ρ＝≈9.0(gcm－3)。 (5)Au原子最外層電子排布式可類比Cu，只是電子層多兩層，由于該合金晶體是面心立方，晶胞內(nèi)N(Cu)＝6＝3，N(Au)＝8＝1；1個晶胞質(zhì)量為 g，則ρ＝ gcm－3。