学年人教版高中化学选修三课时跟踪检测十二 离子晶体.docx
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学年人教版高中化学选修三课时跟踪检测十二离子晶体
课时跟踪检测(十二)离子晶体
1.下列有关晶体的叙述错误的是( )
A.离子晶体中,一定存在离子键
B.原子晶体中,只存在共价键
C.金属晶体的熔、沸点均很高
D.稀有气体的原子能形成分子晶体
解析:
选C 原子晶体中一定不存在离子键。
只要晶体中存在离子键,就一定是离子晶体,但在离子晶体内部可能含有共价键。
在常见的晶体类型中,只有金属晶体的熔、沸点差别最大,有熔、沸点很高的钨,也有常温下为液态的汞。
2.氧化钙在2973K时熔化,而氯化钠在1074K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构类似,下列有关它们熔点差别较大的原因的叙述中不正确的是( )
A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多
B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大
C.氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同
D.在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下,晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定
解析:
选C CaO晶体和NaCl晶体都属于离子晶体,熔点的高低可根据晶格能的大小判断。
晶格能的大小与离子所带电荷多少、离子间距离、晶体结构类型等因素有关。
CaO和NaCl的离子间距离和晶体结构都类似,故晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定。
3.分析下列各物质的物理性质,判断其固态属于离子晶体的是( )
A.碳化铝,黄色晶体,熔点2200℃,熔融态不导电
B.溴化铝,无色晶体,熔点98℃,熔融态不导电
C.五氧化二钒,无色晶体,熔点19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D.溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都能导电
解析:
选D A项中熔点很高且熔融态不导电,为原子晶体;D项中熔融时或溶于水中都能导电,为离子晶体;B、C项为分子晶体。
4.下列图是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图,其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A.①和③ B.②和③
C.①和④D.只有④
解析:
选C 根据NaCl和CsCl晶体结构特点分析图示。
①中由灰球可知,其配位数为6,④图应为简单立方体结构。
故①④应为NaCl,②中由灰球知配位数为8,③图为体心立方结构,故②③应为CsCl。
5.下列关于晶体的说法中,正确的是( )
A.分子晶体的熔点一定比金属晶体的熔点低
B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的熔点高
D.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
解析:
选D A项,有的分子晶体(如I2)比金属晶体(如汞)熔点高;B项,金属晶体中有阳离子,但没有阴离子;C项,有的金属晶体比原子晶体熔点高,如钨的熔点(3430℃)高于石英(1710℃)和晶体硅(1410℃)。
6.下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )
A.SiO2 CsCl CBr4 CF4
B.SiO2 CsCl CF4 CBr4
C.CsCl SiO2 CBr4 CF4
D.CF4 CBr4 CsCl SiO2
解析:
选A SiO2为原子晶体,CsCl为离子晶体,CBr4、CF4为分子晶体,几类晶体的熔点高低一般为:
原子晶体>离子晶体>分子晶体,在结构相似的分子晶体中,分子的相对分子质量越大,熔、沸点越高:
CBr4>CF4。
7.下列有关晶体的叙述中,不正确的是( )
A.金刚石为网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
解析:
选B 金刚石中由共价键构成的最小环状结构中有6个碳原子;NaCl晶体中,每个Na+周围紧邻6个Cl-,每个Na+周围紧邻12个Na+;氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8上Cl-,每个Cs+周围紧邻6个Cs+;干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子。
8.已知某离子晶体晶胞如图所示,其摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,晶体的密度为dg·cm-3。
下列说法中正确的是( )
A.晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B.晶体中阴、阳离子的配位数都是4
C.该晶胞可能是NaCl的晶胞
D.该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为
cm
解析:
选C A项用均摊法分析,晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为4;B项中阴、阳离子的配位数都是6;C项该晶胞为面心立方晶胞,符合NaCl晶胞的特征,根据氯化钠的晶胞结构图进行计算:
设晶胞边长为acm,则两个距离最近的阳离子的核间距离为
acm,4×M=NA·a3cm3·dg·cm-3,可求出a=
cm,核间距为
cm,D项错误。
9.NaCl晶体模型如下图所示:
(1)在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引________个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着________个Na+;在NaCl晶胞中含有________个Na+、________个Cl-,晶体中每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有______个。
(2)对于氯化钠晶体,下列描述正确的是________。
A.它是六方紧密堆积
B.相邻的正负离子核间距等于正负离子半径之和
C.与氯化铯晶体结构相同
D.每个Na+与6个Cl-最为邻近
解析:
(1)在氯化钠晶体中,12个Na+分别位于晶胞的12条棱上,则属于该晶胞的Na+相当于3个
,一个Na+位于晶胞的中心,因此一个晶胞中共含有4个Na+,8个Cl-分别位于晶胞的8个顶点上,则属于该晶胞的Cl-相当于1个
,6个Cl-分别位于晶胞的6个面心上,则属于该晶胞的Cl-相当于3个
,所以一个晶胞中共含有4个Cl-。
可见NaCl晶体中Na+、Cl-的个数比为1∶1。
图中位于晶胞中心的Na+实际上共有3个平面通过它,通过中心Na+的每个平面都有4个Na+位于平面的四角,这4个Na+与中心Na+距离最近且距离相等。
所以在NaCl晶体中,每个Na+周围与它距离最近且距离相等的Na+共有12个,按相似的方法可推出每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-也共有12个。
(2)氯化钠晶体是面心立方堆积,A错误;氯化铯晶体结构呈体心立体堆积,C不正确;氯化钠晶体中以Na+为中心向三维方向伸展,有6个Cl-邻近,D正确;相邻的正负离子核间距不等于正负离子半径之和,B错误。
答案:
(1)6 6 4 4 12
(2)D
10.离子晶体溴化钠、氯化钠和氧化镁的核间距和晶格能(部分)如下表所示。
NaBr
NaCl
MgO
离子的核间距/pm
290
276
205
晶格能/(kJ·mol-1)
787
3890
(1)溴化钠晶体比氯化钠晶体晶格能________(填“大”或“小”),主要原因是________________________________________________________________________。
(2)氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大,主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中,硬度最大的是______________。
工业制取单质镁时,往往电解的是氯化镁而不是氧化镁,主要原因是________________________________________________________________________。
解析:
(1)离子半径越小,晶格能越大,核间距NaBr>NaCl,故晶格能NaCl>NaBr。
(2)离子所带电荷越多,晶格能越大,MgO中阴、阳离子所带电荷多,且r(O2-)
(3)晶格能大的离子晶体,熔点高,硬度大,三种离子晶体中硬度最大的为MgO;MgO的熔点高,电解时要消耗大量的电能。
答案:
(1)小 NaBr比NaCl中离子的核间距大
(2)氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大,并且离子的核间距小 (3)氧化镁 氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大,熔点高,电解时消耗电能大
1.有关晶体的下列说法中正确的是( )
A.分子晶体中共价键越强,熔点越高
B.原子晶体中分子间作用力越强,熔点越高
C.氯化钠晶体熔化时离子键发生断裂
D.金属晶体熔化时金属键未发生断裂
解析:
选C 分子晶体的熔点与分子间作用力有关;原子晶体的熔点与共价键的强弱有关,金属晶体熔化时破坏了金属键。
2.AB、CD、EF均为1∶1型离子化合物,根据下列数据判断它们的熔点由高至低的顺序是( )
AB
CD
EF
离子电荷数
1
1
2
键长(10-10m)
2.31
3.18
2.10
A.CD>AB>EFB.AB>EF>CD
C.AB>CD>EFD.EF>AB>CD
解析:
选D 离子所带电荷数越多,键长越短,则晶格能越大,晶体的熔点越高,EF化合物的键长短,电荷多。
3.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体,其结构如图所示,有关说法正确的是( )
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个
解析:
选A 晶体中含阴、阳离子,应属于离子晶体,由晶胞知该晶体结构与NaCl相似,化学式应为BaO2,类比NaCl晶胞知与Ba2+距离相等且最近的Ba2+有12个。
4.食盐晶体的结构示意图如图所示。
已知食盐的密度为ρg·cm-3,摩尔质量为Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,则在食盐晶体中Na+和Cl-的间距大约是( )
A.
cmB.
cm
C.
cmD.
cm
解析:
选B 食盐晶胞中含有4个Na+和4个Cl-,每个晶胞的体积为
×4cm3,设食盐晶体里Na+和Cl-的间距为xcm,所以可得(2x)3=
×4,解得x=
,即在食盐晶体中Na+和Cl-的间距大约是
cm。
5.下表给出几种氯化物的熔点和沸点。
物质
NaCl
MgCl2
AlCl3
CCl4
熔点/℃
801
712
190
-68
沸点/℃
1465
1418
183
57
关于表中4种氯化物有下列说法:
①AlCl3在加热时可升华
②CCl4属于分子晶体
③1500℃时NaCl的分子组成可用NaCl表示
④AlCl3是典型的离子晶体
其中与表中数据一致的是( )
A.只有①和②B.只有③
C.只有①②③D.全部一致
解析:
选C 根据各物质的熔、沸点判断,AlCl3和CCl4为分子晶体;AlCl3的沸点低于熔点,所以易升华;NaCl为离子晶体,1500℃高于其沸点,故以分子NaCl形式存在。
6.下列有关晶体的叙述中,错误的是( )
A.在SiO2晶体中,每个Si原子与4个O原子形成共价键
B.在NaCl晶体中,与每个Na+或Cl-周围紧邻的有6个Cl-或Na+
C.在CsCl晶体中,与每个Cs+周围紧邻的有8个Cl-,而与每个Cs+等距离紧邻的有6个Cs+
D.在面心立方密堆积的金属晶体中,每个金属原子周围紧邻的有4个金属原子
解析:
选D 在面心立方密堆积的金属晶体中,每个金属原子周围紧邻的金属原子数为12,D项错误。
7.碱金属卤化物是典型的离子晶体,它们的晶格能与
成正比(d0是晶体中最邻近的异电性离子的核间距)。
下面说法错误的是( )
晶格能/(kJ·mol-1)
离子半径/pm
①
LiF LiCl LiBr LiI
1031845 807 752
Li+ Na+ K+
60 95 133
②
NaF NaCl NaBr NaI
915 777 740 693
F- Cl- Br- I-
136 181 195 216
③
KF KCl KBr KI
812 708 676 641
①晶格能的大小与离子半径成正比 ②阳离子相同阴离子不同的离子晶体,阴离子半径越大,晶格能越小 ③阳离子不同阴离子相同的离子晶体,阳离子半径越小,晶格能越大 ④金属卤化物晶体中,晶格能越小,氧化性越强
A.①②B.②③
C.③④D.①④
解析:
选D 由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比,①错误;由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定②说法正确;由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定③说法正确;表中晶格能最小的为碘化物,因还原性F-<Cl-<Br-<I-,可知④错误。
8.有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],经X射线研究发现,它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上。
其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。
下列说法正确的是( )
①该晶体的化学式为MFe2(CN)6 ②该晶体属于离子晶体,M呈+1价 ③该晶体属于离子晶体,M呈+2价
④晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为3个
A.①②B.②③
C.③④D.②④
解析:
选A 由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2+个数为4×
=
,含Fe3+个数也为
,CN-的个数为12×
=3,因此阴离子为[Fe2(CN)6]-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,①正确;由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体,M的化合价为+1价,②正确,③错误;由图可看出与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为6个。
9.现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:
3550
Li:
181
HF:
-83
NaCl:
801
硅晶体:
1410
Na:
98
HCl:
-115
KCl:
776
硼晶体:
2300
K:
64
HBr:
-89
RbCl:
718
二氧化硅:
1723
Rb:
39
HI:
-51
CsCl:
645
据此回答下列问题:
(1)A组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是______________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小②水溶液能导电
③固体能导电④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
通过读取表格中数据先判断晶体的类型及晶体的性质,A、B、C、D组分别代表原子晶体、金属晶体、分子晶体、离子晶体。
(2)中的性质都属于金属晶体的物理性质。
应用氢键解释HF的熔点反常,利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高原因。
答案:
(1)原子 共价键
(2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)
(4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+) 10.如图所示是钾、氧两元素形成的一种晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。 晶体中氧的化合价可看作是部分为0价,部分为-2价。 (1)该结构与________的结构相似(填选项字母,下同)。 A.NaCl B.CsCl C.干冰D.SiO2 (2)钾、氧两元素所形成化合物的化学式是________。 A.K2OB.K2O2 C.K2O3D.KO2 (3)下列对此晶体结构的描述正确的是________。 A.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个 B.晶体中每个K+周围有8个O ,每个O 周围有8个K+ C.每个O 周围最近且等距离的K+所围成的立体构型为正八面体 D.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3∶1 解析: (1)该结构与NaCl晶体的结构相似,相当于Na+被K+代替,Cl-被O 代替。 (2)晶体中平均每个晶胞有K+: 8× +6× =4个;有O : 1+12× =4个,故其化学式为KO2。 (3)由图可看出,晶体中与每个K+距离最近的K+有12个,晶体中每个K+周围有6个O ,每个O 周围有6个K+,每个O 周围最近且等距离的K+所围成的立体构型为正八面体,如图所示。 设1molKO2中含有xmol0价的氧原子,ymol-2价的氧原子,则有x+y=2,2y=1,解得x= ,y= ,所以晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3∶1。 答案: (1)A (2)D (3)CD
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