2018-2019版高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì) 第2節(jié) 金屬晶體與離子晶體 第1課時(shí)學(xué)案 魯科版選修3.doc

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第1課時(shí)　金屬晶體 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.進(jìn)一步熟悉金屬晶體的概念和特征，能用金屬鍵理論解釋金屬晶體的物理性質(zhì)。2.知道金屬晶體中晶胞的堆積方式。3.學(xué)會(huì)關(guān)于金屬晶體典型計(jì)算題目的分析方法。 一、金屬晶體及常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式 1．金屬晶體 (1)金屬原子通過(guò)金屬鍵形成的晶體稱(chēng)為金屬晶體。 (2)金屬鍵是指金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)的相互作用。 (3)由于自由電子為整個(gè)金屬所共有，所以金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式具有堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間等特點(diǎn)。 2．常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式 金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)堆積而成。其堆積模式有以下四種。這四種堆積模式又可以根據(jù)每一層中金屬原子的二維放置方式不同分為兩類(lèi)：非密置層堆積(包括簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方密堆積)，密置層堆積(包括六方最密堆積和面心立方最密堆積)。填寫(xiě)下表： 堆積模型 采納這種堆積的典型代表 晶胞 配位數(shù) 空間利 用率 每個(gè)晶胞 所含原子數(shù) 非密置層 簡(jiǎn)單立方 堆積 Po(釙) 6 52% 1 體心立方密堆積 (A2型) Na、K、Fe 8 68% 2 密置層 六方最密堆積(A3型) Mg、Zn、Ti 12 74% 6 面心立方最密堆積 (A1型) Cu、Ag、Au 12 74% 4 (1)堆積原理 組成晶體的金屬原子在沒(méi)有其他因素影響時(shí)，在空間的排列大都服從緊密堆積原理。這是因?yàn)樵诮饘倬w中，金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周?chē)?，并以密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。 (2)堆積模型 例1　下列有關(guān)金屬晶體的堆積模型的說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬晶體中的原子在二維空間有三種放置方式 B．金屬晶體中非密置層在三維空間可形成兩種堆積方式，其配位數(shù)都是6 C．鎂型堆積和銅型堆積是密置層在三維空間形成的兩種堆積方式 D．金屬晶體中的原子在三維空間的堆積有多種方式，其空間利用率相同 答案　C 解析　A項(xiàng)，金屬晶體中的原子在二維空間只有非密置層和密置層兩種放置方式；B項(xiàng)，非密置層在三維空間可形成簡(jiǎn)單立方堆積和體心立方堆積兩種堆積方式，其配位數(shù)分別是6和8；D項(xiàng)，金屬晶體中的原子在三維空間有四種堆積方式，其中鎂型和銅型堆積的空間利用率較高。 規(guī)律總結(jié) 金屬晶體的空間利用率大小關(guān)系為簡(jiǎn)單立方堆積<體心立方密堆積<六方最密堆積＝面心立方最密堆積。 例2　Al的晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，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Al的原子半徑為d，NA代表阿伏加德羅常數(shù)，Al的相對(duì)原子原子質(zhì)量為M，請(qǐng)回答： (1)晶胞中Al原子的配位數(shù)為_(kāi)_______，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為_(kāi)_______。 (2)該晶體的密度為_(kāi)_________(用字母表示)。 答案　(1)12　4　(2) 解析　(1)Al屬于…ABCABC…方式堆積的面心立方最密堆積，配位數(shù)為12，一個(gè)晶胞中Al原子的數(shù)目為8＋6＝4。(2)把數(shù)據(jù)代入公式ρV＝M得ρ(2d)3＝M，解得ρ＝。利用公式求金屬晶體的密度，關(guān)鍵是找出晶胞正方體的邊長(zhǎng)。本題中面對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度為4d，然后根據(jù)邊長(zhǎng)的倍等于面對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度可求得晶胞正方體的邊長(zhǎng)。 方法規(guī)律——晶胞密度的計(jì)算方法 (1)以晶胞為研究對(duì)象，運(yùn)用均攤法或切割法分析每個(gè)晶胞中含有的微粒數(shù)，計(jì)算一個(gè)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(gè)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(jì)算一個(gè)晶胞的體積，用m＝ρV的關(guān)系計(jì)算。 例3　金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞()，晶胞的邊長(zhǎng)為a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對(duì)角線(xiàn)上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r為(　　) A. B. C. D．2a 答案　B 解析　如果沿著某一面的對(duì)角線(xiàn)對(duì)晶胞作橫切面，可得如圖所示的結(jié)構(gòu)，其中AB為晶胞的邊長(zhǎng)，BC為晶胞的面對(duì)角線(xiàn)，AC為晶胞的體對(duì)角線(xiàn)。根據(jù)立方體的特點(diǎn)可知：BC＝a，結(jié)合AB2＋BC2＝AC2得：r＝。 二、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì) 1．金屬晶體具有良好的延展性。由于金屬通常采用密堆積方式，在鍛壓或捶打時(shí)，密堆積層的金屬原子之間比較容易產(chǎn)生滑動(dòng)，但金屬密堆積層之間始終保持著金屬鍵的作用。 2．金屬晶體中原子的堆積方式也會(huì)影響金屬的性質(zhì)，如具有最密堆積結(jié)構(gòu)的金屬的延展性往往比其他結(jié)構(gòu)的延展性好。 3．金屬晶體熔、沸點(diǎn)的規(guī)律 (1)金屬的熔、沸點(diǎn)取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，一般金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高。 (2)金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大，如Hg熔點(diǎn)很低，堿金屬熔點(diǎn)較低，鐵等金屬熔點(diǎn)很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽(yáng)離子和自由電子的作用力不同造成的。 (3)同一周期主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)由左到右逐漸升高；同一主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)自上而下逐漸降低。 (4)合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬的熔點(diǎn)。 　 金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與自由電子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)；金屬具有金屬光澤與自由電子有關(guān)；金屬的延展性與金屬鍵有關(guān)，金屬的熔點(diǎn)和硬度與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。 例4　金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小相關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是(　　) 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逐漸增大 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　鎂離子比鋁離子的半徑大，而所帶的電荷少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都小；從Li到Cs，離子的半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減?。唤饘冁V比金屬鈉離子的半徑小而所帶電荷多，金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；鎂比鈣離子的半徑小，金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。 規(guī)律總結(jié)　 同周期金屬，從左到右熔、沸點(diǎn)依次升高；同主族金屬，從上到下熔、沸點(diǎn)依次降低。金屬的硬度和熔點(diǎn)相差很大，如金屬鎢的硬度很大，熔點(diǎn)很高(3 410 ℃)，而汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低(－38.9 ℃)。 1．金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體無(wú)關(guān)的是(　　) A．良好的導(dǎo)電性 B．反應(yīng)中易失電子 C．良好的延展性 D．良好的導(dǎo)熱性 答案　B 解析　A、C、D都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬晶體所決定的。金屬易失電子是由金屬原子的結(jié)構(gòu)決定的，所以和金屬晶體無(wú)關(guān)。 2．下列關(guān)于金屬晶體的體心立方密堆積的結(jié)構(gòu)型式的敘述中，正確的是(　　) A．晶胞是六棱柱 B．屬于A2型密堆積 C．每個(gè)晶胞中含有4個(gè)原子 D．每個(gè)晶胞中含有5個(gè)原子 答案　B 解析　金屬晶體的體心立方密堆積的晶胞是平行六面體，體心立方密堆積的堆積方式為立方體的頂點(diǎn)和體心各有1個(gè)原子，屬于A2型密堆積，每個(gè)晶胞中含有8＋1＝2個(gè)原子。 3．下列物質(zhì)的熔點(diǎn)依次升高的是(　　) A．Mg、Na、K B．Na、Mg、Al C．Na、Rb、Ca D．鋁、鋁硅合金 答案　B 解析　A項(xiàng)中K＋、Na＋、Mg2＋的半徑依次減小，Mg2＋的電荷數(shù)比K＋、Na＋的大，故各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序?yàn)镵＜Na＜Mg；同理分析，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序應(yīng)為Rb＜Na＜Ca；D項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序應(yīng)為鋁硅合金＜鋁。 4．金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式，a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞a、b、c內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為(　　) A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 答案　A 解析　a晶胞中，頂點(diǎn)的微粒被6個(gè)晶胞共用，所以a中原子個(gè)數(shù)為12＋2＋3＝6；b中原子個(gè)數(shù)為8＋6＝4；c中原子個(gè)數(shù)為8＋1＝2。 5．回答下列問(wèn)題： (1)1 183 K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1 183 K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。 ①鐵原子的簡(jiǎn)化電子排布式為_(kāi)__________________________________________________； 鐵晶體中鐵原子以________鍵相互結(jié)合。 ②在1 183 K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為_(kāi)_______；在1 183 K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為_(kāi)_______。 (2)銅的堆積方式屬于A1型最密堆積，其晶胞示意圖為_(kāi)_______(填字母)。晶胞中所含的銅原子數(shù)為_(kāi)_______個(gè)。金屬銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長(zhǎng)為a cm。又知銅的密度為ρ gcm－3，阿伏加德羅常數(shù)為_(kāi)_______。 答案　(1)①[Ar]3d64s2　金屬?、?　12　(2)d　4　 mol－1 解析　(1)②在1 183 K以下的純鐵晶體中，與體心鐵原子等距離且最近的鐵原子是8個(gè)頂點(diǎn)的鐵原子；在1 183 K以上的純鐵晶體中，與面心鐵原子等距離且最近的鐵原子有12個(gè)。(2)銅晶胞為面心立方最密堆積，1個(gè)晶胞能分?jǐn)偟?個(gè)Cu原子；1個(gè)晶胞的體積為a3 cm3；一個(gè)晶胞的質(zhì)量為a3ρ g；由＝a3ρ g，得NA＝ mol－1。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組1　金屬晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì) 1．金屬的下列性質(zhì)中，與自由電子無(wú)關(guān)的是(　　) A．密度大小 B．容易導(dǎo)電 C．延展性好 D．易導(dǎo)熱 答案　A 解析　密度大小與自由電子無(wú)關(guān)，A符合題意；容易導(dǎo)電，是由于自由電子的定向移動(dòng)形成電流，B不符合題意；金屬發(fā)生形變時(shí)自由電子仍然可以在金屬離子之間流動(dòng)，使金屬不會(huì)斷裂，C不符合題意；金屬內(nèi)自由電子和金屬陽(yáng)離子發(fā)生碰撞，所以易導(dǎo)熱，D不符合題意。 2．下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬單質(zhì)或其合金在固態(tài)和液態(tài)時(shí)都能導(dǎo)電 B．晶體中存在離子的一定是離子晶體 C．金屬晶體中的自由電子為整塊晶體所共有 D．鈉比鉀的熔點(diǎn)高是因?yàn)殁c中金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的作用力強(qiáng) 答案　B 解析　離子晶體中存在陰、陽(yáng)離子，而在金屬晶體中存在金屬陽(yáng)離子和自由電子，所以B錯(cuò)誤；自由電子在整塊金屬中可自由移動(dòng)，為整塊晶體所共有，所以C正確；金屬晶體的熔點(diǎn)高低取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔點(diǎn)越高，反之，越低，所以D正確。 3．下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(　　) A．鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀 B．常溫下，金屬單質(zhì)都以晶體形式存在 C．含有陽(yáng)離子的化合物晶體，不一定含有陰離子 D．金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失 答案　D 解析　原子半徑：CaK，所以金屬鍵：Ca>K，故熔、沸點(diǎn)：Ca>K，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Hg在常溫下為液態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；含有陽(yáng)離子的化合物是離子化合物，一定含有陰離子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在外力作用下，金屬原子的密堆積層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，因“自由電子”屬于整個(gè)金屬，故金屬鍵不會(huì)因形變而消失，D項(xiàng)正確。 4．下列對(duì)各物質(zhì)性質(zhì)的比較中正確的是(　　) A．熔點(diǎn)：Li＜Na＜K B．導(dǎo)電性：Ag＞Cu＞Al＞Fe C．密度：Na＞Mg＞Al D．空間利用率：鉀型＜鎂型＜銅型 答案　B 解析　按Li、Na、K的順序，金屬鍵逐漸減弱，熔點(diǎn)逐漸降低，A項(xiàng)錯(cuò)；按Na、Mg、Al的順序，密度逐漸增大，C項(xiàng)錯(cuò)；不同堆積方式的金屬晶體空間利用率：簡(jiǎn)單立方為52%，鉀型為68%，鎂型和銅型均為74%，D項(xiàng)錯(cuò)；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，B項(xiàng)正確。 5．按下列四種有關(guān)性質(zhì)的敘述，可能屬于金屬晶體的是(　　) A．由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低 B．固體或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000 ℃左右 C．由共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高 D．固體和熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，但溶于水后可能導(dǎo)電 答案　B 解析　在固態(tài)和熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體是金屬晶體。 題組2　金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式 6．金屬晶體堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的原因是(　　) A．金屬原子的價(jià)電子數(shù)少 B．金屬晶體中有“自由電子” C．金屬原子的原子半徑大 D．金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性 答案　D 解析　這是因?yàn)榻柚跊](méi)有方向性和飽和性的金屬鍵形成的金屬晶體的結(jié)構(gòu)中，都趨向于使原子吸引盡可能多的其他原子分布于周?chē)?，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。 7．已知某金屬單質(zhì)(如堿金屬)晶體中原子堆積方式如圖所示，則該堆積方式是(　　) A．簡(jiǎn)單立方堆積 B．體心立方堆積 C．六方最密堆積 D．面心立方最密堆積 答案　B 8.關(guān)于鉀型晶體(如下圖所示)的結(jié)構(gòu)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(gè)晶胞內(nèi)含2個(gè)原子 D．每個(gè)晶胞內(nèi)含6個(gè)原子 答案　C 解析　鉀型晶體的晶胞為立方體，是非密置層的一種堆積方式，其中有8個(gè)頂點(diǎn)原子和1個(gè)體心原子，晶胞內(nèi)含有8＋1＝2個(gè)原子，選項(xiàng)C正確。 9．鎂系合金是最早問(wèn)世的合金之一，經(jīng)X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)分析得鎂銅合金為面心立方結(jié)構(gòu)，鎂鎳合金為六方最密堆積。鎂系合金的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，缺點(diǎn)是要加熱到 250 ℃以上時(shí)才釋放出氫氣。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．金屬銅的晶胞結(jié)構(gòu)為 B．已知鈦和鎂的堆積方式相同，均為六方最密堆積，則其堆積方式為　 C．鎂銅合金晶體的原子空間利用率與鎂鎳合金相等 D．鎂鎳合金晶體的配位數(shù)為12 答案　A 解析　銅是面心立方最密堆積(結(jié)構(gòu)如圖所示)，而A項(xiàng)中的圖為六方最密堆積，A項(xiàng)不正確；鈦和鎂晶體是按“…ABAB…”的方式堆積，B項(xiàng)正確；面心立方最密堆積和六方最密堆積的配位數(shù)均為12，空間利用率均為74%，C、D項(xiàng)正確。 10．《X射線(xiàn)金相學(xué)》中記載關(guān)于銅與金可形成兩種有序的金屬互化物，其結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ、Ⅱ所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．圖Ⅰ、Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式相同 B．圖Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式為CuAu3 C．圖Ⅱ中與每個(gè)銅原子緊鄰的銅原子有3個(gè) D．設(shè)圖Ⅰ中晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，則圖Ⅰ中合金的密度為 gcm－3 答案　B 解析　圖Ⅰ中，銅原子個(gè)數(shù)為8＋2＝2，金原子個(gè)數(shù)為4＝2，故化學(xué)式為CuAu。圖Ⅱ中，銅原子個(gè)數(shù)為8＝1，金原子個(gè)數(shù)為6＝3，故化學(xué)式為CuAu3。圖Ⅱ中，銅原子位于立方體的頂點(diǎn)，故緊鄰的銅原子有6個(gè)。圖Ⅰ中，銅原子、金原子各為2個(gè)，晶胞的體積為a3 cm3，密度ρ＝m/V＝[(64＋197)a3] gcm－3＝ gcm－3。 11．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如下圖所示，有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．①為簡(jiǎn)單立方堆積，②為六方最密堆積，③為體心立方密堆積，④為面心立方最密堆積 B．每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個(gè)，②2個(gè)，③6個(gè)，④4個(gè) 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 答案　B 解析　①為簡(jiǎn)單立方堆積，②為體心立方密堆積，③為六方最密堆積，④為面心立方最密堆積，②與③判斷有誤，A項(xiàng)不正確；每個(gè)晶胞中含有的原子個(gè)數(shù)分別為①8＝1，②8＋1＝2，③12＋2＋3＝6，④8＋6＝4，B項(xiàng)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(xiàng)不正確；四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，所以D項(xiàng)不正確，應(yīng)為④＝③>②>①。 12．鐵有δ、γ、α三種晶體結(jié)構(gòu)，以下依次是δ、γ、α三種晶體在不同溫度下轉(zhuǎn)化的示意圖。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．δFe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個(gè) B．γFe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個(gè) C．αFe晶胞邊長(zhǎng)若為a cm，γFe晶胞邊長(zhǎng)若為b cm，則兩種晶體密度比為b3∶a3 D．將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類(lèi)型不相同 答案　C 解析　δFe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個(gè)；γFe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個(gè)；若αFe晶胞邊長(zhǎng)為a cm，γFe晶胞邊長(zhǎng)為b cm，則兩種晶體密度比為b3∶2a3；將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類(lèi)型不同。 [綜合強(qiáng)化] 13．金屬晶體的原子堆積方式常有以下四種方式，請(qǐng)認(rèn)真觀(guān)察模型回答下列問(wèn)題： (1)四種堆積模型的堆積名稱(chēng)依次是________________、________________、___________、體心立方堆積。 (2)圖2與圖3兩種堆積方式中金屬原子的配位數(shù)______(填“相同”或“不相同”)，圖3的表示符號(hào)為_(kāi)_______。 (3)采用圖4堆積方式的金屬的配位數(shù)是________。 (4)金屬鎂和銅分別采取上述圖示的________、________(填“圖1”“圖2”“圖3”或“圖4”)。 答案　(1)簡(jiǎn)單立方堆積　A3型最密堆積　A1型最密堆積　(2)相同　…ABCABC…　(3)8　(4)圖2　圖3 14．銅和金可形成合金，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)金屬銅采取如圖所示的堆積方式，可稱(chēng)為_(kāi)_______________堆積，則Cu晶體中Cu原子的配位數(shù)為_(kāi)_______。 (2)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_(kāi)_______；一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心、Au原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為_(kāi)_______；該晶體中，原子之間的作用力是________，若該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，則該合金密度為_(kāi)_____ gcm－3(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。 (3)上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為_(kāi)_______。 答案　(1)面心立方最密　12 (2)6s1　3∶1　金屬鍵　 (3)H8AuCu3 解析　(1)Cu為面心立方最密堆積方式，Cu原子周?chē)罱揖嚯x相等的Cu原子為12個(gè)，則Cu的配位數(shù)為12。 (2)Au原子最外層電子排布式可類(lèi)比Cu，只是電子層多兩層，由于該合金晶體是面心立方最密堆積結(jié)構(gòu)，晶胞內(nèi)N(Cu)＝6＝3，N(Au)＝8＝1；1個(gè)晶胞質(zhì)量為 g，則ρ＝ gcm－3。 (3)CaF2晶胞中含有Ca2＋：8＋6＝4個(gè)，含F(xiàn)－8個(gè)，所以氫原子在晶胞內(nèi)有8個(gè)，可以得儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為H8AuCu3。 15．用X射線(xiàn)研究某金屬晶體，測(cè)得在邊長(zhǎng)為360 pm的立方晶胞中含有4個(gè)金屬原子，此時(shí)金屬的密度為9.0 gcm－3。試回答： (1)此金屬晶體屬于________堆積。 (2)每個(gè)晶胞的質(zhì)量是________g。 (3)此金屬的相對(duì)原子質(zhì)量為_(kāi)_______。 (4)此原子的原子半徑(pm)為_(kāi)_______。 答案　(1)面心立方最密　(2)4.210－22　(3)63.21　(4)127.28 pm 解析　(1)根據(jù)題意，此金屬晶胞屬于面心立方晶胞類(lèi)型(如圖所示) ， 一個(gè)晶胞所含有的金屬原子個(gè)數(shù)＝8＋6＝4。 (2)根據(jù)晶胞的邊長(zhǎng)為360 pm，可得晶胞的體積為(3.610－8)3 cm3。根據(jù)質(zhì)量＝密度體積，可得晶胞的質(zhì)量＝9.0 gcm－3(3.610－8)3 cm3≈4.210－22 g。 (3)金屬的相對(duì)原子質(zhì)量＝NA原子的質(zhì)量＝6.0210234.210－224＝63.21。 (4)在面心立方晶胞中，晶胞的邊長(zhǎng)＝，因此，該金屬原子的原子半徑＝360 pm≈127.28 pm。