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高中化学 第三章 晶体结构与性质 离子晶体双基限时练 新人教版选修3

双基限时练(十二)

离子晶体

1.下列化学式表示的物质中,属于离子晶体并且含有非极性共价键的是( ) A.BaCl2 B.Na2O2 C.H2O2 D.NH4Cl 解析 A、B、D 项的物质属于离子晶体,BaCl2 中只含离子键,NH4Cl 中含有离子键和极 性键。 答案 B 2.下列性质中,可以证明某化合物一定属于离子晶体的是( ) A.可溶于水 B.具有较高的熔点 C.水溶液能导电 D.固态不导电,熔融状态能导电 解析 可溶于水的不一定是离子晶体,HCl 易溶于水,属于分子晶体,具有较高熔点的不仅 有离子晶体,还有原子晶体和部分金属晶体;水溶液能导电的化合物不一定是离子晶胞,如 HCl;判断离子晶体的方法是:固态时不导电,熔融状态导电。 答案 D 3.下列大小关系正确的是( ) A.晶格能:NaCl<NaBr B.熔点:NaI>NaBr C.硬度:MgO>CaO D.熔沸点:冰>NaCl 解析 对电荷相同的离子,离子半径越小,晶格能越大,熔、沸点越高,硬度越大。离子半 径 Cl-<Br-<I-,Mg2+<Ca2+,故 A、B 项错,C 项正确;分子晶体的熔沸点低于离子 晶体的熔沸点,D 项错。 答案 C 4.几种离子的半径如下表所示: 离子 离子半径/pm Be2+ 31 Mg2+ 65 La3+ 104 K+ 133 F- 136

r+ 下列各离子晶体中阳离子配位数与氯化钠( 在 0.414~0.732 之间)中钠离子配位数相同的 r- 是( ) A.LaF3 C.BeF2 B.MgF2 D.KF

r+ 解析 氯化钠中 Na+配位数为 6,半径比为( )在 0.414~0.732 之间时配位数为 6。分别计 r- 算各选项中离子半径比,MgF2 中 r+ =0.478 合题意,其余均不在此范围内,故选 B 项。 r-

答案 B 5.共价键、离子键、金属键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用,含有上 述中两种相互作用的晶体是( ) A.SiO2 晶体 B.CCl4 晶体 C.NaCl 晶体 D.金属钠 解析 SiO2 晶体中只含共价键; CCl4 晶体中含有共价键和分子间作用力; NaCl 晶体中只含 有离子键;金属钠中只含有金属键。 答案 B
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6.1 mol 气态钠离子和 1 mol 气态氯离子结合生成 1 mol 氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠 晶体的晶格能。下列热化学方程式中,能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是( ) A.Na+(g)+Cl-(g)―→NaCl(s) ΔH 1 B.Na(s)+ Cl2(g)―→NaCl(s) ΔH1 2 C.Na(s)―→Na(g) ΔH2 D.Na(g)-e-―→Na+(g) ΔH3 解析 在热化学方程式中,各物质的化学计量数表示其物质的量,只有 A 选项能表示 1 mol 气态钠离子和 1 mol 气态氯离子结合生成 1 mol 氯化钠晶体释放出的热。 答案 A 7 . ( 双选 ) 北京大学和中国科学院的化学工作者合作,已成功研制出了碱金属的球碳盐 K3C60。实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性(超导临界温度为 18 K)。下列关 于 K3C60 的组成与结构的分析正确的是( ) A. K3C60 中既有离子键又有非极性键 B. 1 mol K3C60 中含有的离子数为 63 NA C.该晶体在熔融状态下能导电 D.该物质的化学式可写成 KC20 解析 该离子晶体由 K+与 C3 60 -组成, 故 K3C60 中既有离子键, 又有非极性键, A 项正确; 1 mol K3C60 中含有 3 mol K+和 1 mol C3 60 -,其离子总数为 4 NA,B 项不正确;因离子晶 体在熔融状态和水溶液中能导电,故 C 项正确;C3 60 -是一个原子团,其化学式不能约简为 KC20,D 项不正确。 答案 AC 8.(双选)分析化学中常用 X射线研究晶体结构,有一种蓝色晶体可表示为[MxFey(CN)z], 研究表明它的结构特性是 Fe2+、Fe3+分别占据立方体的顶点,自身互不相邻,而 CN-位 于立方体的棱上,其晶体中的阴离子晶胞结构如下图所示,下列说法正确的是( )

A.该晶体是原子晶体 B. M 的离子位于上述晶胞的面心,呈+2 价 C.M 的离子位于上述晶胞体心,呈+1 价,且 M+空缺率为 50%(体心中没有 M+的占总
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体心的百分数) D.晶体的化学式可表示为 MFe2(CN)6,且 M 为+1 价 解析 这是一道非常新颖的结合有机化学的晶体题。 首先根据结构粒子是离子, 可确定该晶 体为离子晶体,并非原子晶体。观察阴离子晶胞可知,Fe2+、Fe3+共占据 8 个顶点,分别 1 1 1 平均分摊到 4× = 个,CN-在棱上,分摊到 12× =3 个,再根据阴阳离子所带电荷,可确 8 2 4 定晶胞中阴离子组成为[Fe(CN)3]0.5-,扩大 2 倍(相当于 2 个阴离子晶胞)得[Fe2(CN)6]-, 显然,所对应的阳离子只能为+1 价,形成 MFe2(CN)6,即 2 个晶胞共有 1 个 M+阳离子, 根据晶胞知识,知其只能位于体心,且每 2 个晶胞中有一个 M+,另一个必无,即空缺率 为 50%。故答案应选 C 和 D。 答案 CD 9.叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近,其盐稳定,但遭撞击可迅速分解生成氮气,有关叠氮酸 的叙述有①NaN3 的水溶液呈碱性;②HN3 的固体属于分子晶体;③NaN3 的固体属于离子 晶体;④NaN3 可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的有( ) A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D.全对 解析 HN3 为弱酸,故 NaN3 水解后溶液呈碱性,①正确;HN3 为共价化合物,其晶体为 分子晶体,故②正确;NaN3 是盐类,属离子化合物形成的离子晶体,故③正确;NaN3 受 撞击后产生大量气体,可起到缓冲外界撞击的作用,因此可用于汽车的防撞保护气囊,故④ 正确,所以选 D。 答案 D 10. (1)氯酸钾熔化, 粒子间克服了________的作用力; 二氧化硅熔化, 粒子间克服了________ 的作用力;碘的升华,粒子间克服了________的作用力。三种晶体熔点由高到低的顺序是 __________________________________。 (2)下列六种晶体:①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤CS2,⑥金刚石,它们的熔点从低到高 的顺序为________________(填序号)。 (3)在 H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF 中,由极性键形成的非极性分子有________,由非 极性键形成的非极性分子有________, 能形成分子晶体的物质是________, 含有氢键的晶体 的化学式是________,属于离子晶体的是________,属于原子晶体的是________,五种物质 的熔点由高到低的顺序是_________________________________________。 (4)A、B、C、D 为四种晶体,性质如下: A.固态时能导电,能溶于盐酸 B.能溶于 CS2,不溶于水 C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水 D.固态、液态时均不导电,熔点为 3500 ℃ 试推断它们的晶体类型: A.________; B.________; C.________; D.________。 (5)下图中 A~D 是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称: A________;B________;C________;D________。

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解析 (1)氯酸钾是离子晶体,熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力;二氧化硅是原子 晶体,熔化原子晶体时需要克服共价键的作用力;碘为分子晶体,熔化分子晶体时需要克服 的是分子间的作用力。 由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体, 所以原子晶体 的熔点最高,其次是离子晶体,由于分子间作用力与化学键相比较要小得多,所以碘的熔点 最低。 (2)先把六种晶体分类。原子晶体:④、⑥;离子晶体:②;金属晶体:③;分子晶体:①、 ⑤。由于 C 的原子半径小于 Si 的原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅。CO2 和 CS2 同 属于分子晶体,其熔点与相对分子质量成正比,故 CS2 熔点高于 CO2。Na 在通常状态下是 固态,而 CS2 是液态,CO2 是气态,所以 Na 的熔点高于 CS2 和 CO2;Na 在水中反应时即 熔化成小球,说明它的熔点较 NaCl 低。 答案 (1)离子键 共价键 分子间 二氧化硅>氯酸钾>碘 (2)①⑤③②④⑥ (3)CO2 H2 H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2 (4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体 (5)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石 11.如下图,直线交点处的圆圈为 NaCl 晶体中 Na+或 Cl-所处的位置。这两种离子在空 间三个互相垂直的方向上都是等距离排列。

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(1)请将其中代表 Na+的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成 NaCl 晶体结构示意图。 (2)晶体中,在每个 Na+的周围与它最接近的且距离相等的 Na+共有________个。 (3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在 NaCl 晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的 Na+或 Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有, 一个晶胞中 Na+的个数等于________, 即(填 计 算 式 )______________________________ ; Cl - 的 个 数 等 于 ________ , 即 ( 填 计 算 式)______________________________。 (4)设 NaCl 的摩尔质量为 M g· mol-1,食盐晶体的密度为 ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为 NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为____________cm。 解析 (1)如答案图。 (2)从体心 Na+看,与它最接近的且距离相等的 Na+共有 12 个。 (3)根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法是(均摊法):图 NaCl 晶胞中,含 Na 1 1 1 +离子 8× +6× =4 个;含 Cl-离子 12× +1=4 个。 8 2 4 (4)设 Cl-与 Na+的最近距离为 a cm,则两个最近的 Na+离子间的距离为 2a cm,一个晶 胞中含有 4 个 Na+和 4 个 Cl-,则 3 最近距离为 2· 答案 (1)如图 + 4 · NA=M,即 a= 3 M ,所以 Na+间的 2ρNA

M 。 2ρNA

(2)12 1 1 (3)4 8× +6× =4 8 2 (4) 2 3 M 2ρNA
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1 4 12× +1=4 4

12.已知硅酸盐和石英的晶格能如下表: 硅酸盐矿物和石英 橄榄石 辉石 角闪石 云母 长石 石英 晶格能(kJ· mol-1) 4400 4100 3800 3800 2400 2600

回答下列问题。 (1)橄榄石和云母晶出的顺序是___________________。 (2)石英总是在各种硅酸盐析出后才析出的原因是 ___________________________________________ ___________________________________________。 (3)推测长石和辉石的熔点顺序为________,硬度大小顺序为________。 解析 根据岩浆晶出规则,分析表中晶格能数据可知,橄榄石的晶格能大于云母的晶格能, 所以橄榄石先析出;石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出,主要原因是晶格能较小,同时它 不容易在岩浆中达到饱和浓度, 所以只有当各种金属离子以硅酸盐的形式析出后, 石英的浓 度才达到饱和;长石的晶格能不如辉石的大,故辉石的熔点高于长石,硬度大于长石。 答案 (1)橄榄石先晶出,云母后晶出 (2)石英的晶格能较小,同时它不容易在岩浆中达到饱和浓度 (3)辉石高于长石 辉石大于长石

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