1、离子晶体(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2020吉林高二检测)下列叙述正确的是()A.离子晶体中,只存在离子键,不可能存在其他化学键B.原子晶体中,只存在共价键;稀有气体的原子能形成分子晶体C.NaHSO4、Na2O晶体中的阴、阳离子个数比均为12D.阴、阳离子通过静电引力而形成的化学键叫离子键【解析】选B。离子晶体中,一定存在离子键,可能存在其他化学键,如NaOH中含有离子键和共价键,A错误;原子晶体中,原子间以共价键结合,因此只存在共价键;而稀有气体的原子是稳定结构,因此一个原子就是一个分子,能形成分子晶体,B正确;NaHSO4晶体中的阳离子是N
2、a+,阴离子是HS,晶体中的阴、阳离子个数比为11,C错误;阴、阳离子通过静电作用而形成的化学键叫离子键,静电作用包括静电引力和静电斥力,D错误。2.(2020南京高二检测)自然界中的CaF2又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明CaF2是离子晶体的是()A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱B.CaF2的熔、沸点较高,硬度较大C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下可以导电D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小【解析】选C。A项,难溶于水,其水溶液的导电性极弱不一定是离子晶体,如H2SiO3难溶于水、水溶液导电性极弱,但不是离子晶体;B项,熔、沸点较高
3、,硬度较大不一定是离子晶体,如SiO2等原子晶体熔、沸点较高,硬度较大;C项,固体不导电,但在熔融状态下可以导电,说明构成晶体的微粒为阴、阳离子,一定属于离子晶体;D项,在有机溶剂中的溶解度极小不一定是离子晶体,如H2O等分子晶体在有机溶剂中溶解度也极小;答案选C。3.下表中列出了有关晶体的说明,错误的是()选项ABCD晶体名称氯化钾氩白磷(P4)烧碱构成晶体微粒名称阴、阳离子原子分子阴、阳离子晶体中存在的作用力离子键共价键、范德华力共价键、范德华力离子键、共价键【解析】选B。A.氯化钾为离子晶体,构成微粒为离子,构成晶体粒子间的作用力为离子键,A正确;B.氩为单原子分子,原子间没有共价键,B
4、错误;C.白磷为分子晶体,构成微粒为分子,分子内原子之间以共价键结合,分子之间的作用力为范德华力,C正确;D.烧碱(NaOH)为离子晶体,含有离子键和共价键,构成微粒为阴、阳离子,D正确。4.下列有关晶体的说法中正确的是()A.原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键B.熔点:离子晶体:MgONaCl;分子晶体:H2OH2S;金属晶体:锂钠钾铷NaCl;H2O、H2S均为分子晶体,组成和结构相似,一般可以根据相对分子质量的大小来判断熔沸点的高低,但水分子间含有氢键,导致熔沸点反常,熔点大小关系为H2OH2S;金属晶体熔点大小的比较方法:原子半径越小、阳离子所带电荷越多,金属键越
5、强,熔点就越高,所以熔点大小关系为锂钠钾铷铯,B错误。金刚石和晶体硅都属于原子晶体,原子半径越小,共价键越强,硬度和熔点越大,故金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,C正确。晶体中有阴离子,必有阳离子,但是晶体中有阳离子,必有阴离子是错误的,金属晶体为金属阳离子和自由电子构成,无阴离子,D错误。5.(2020成都高二检测)下列解释中,不正确的是()A.水很稳定(1 000 以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键B.由于NaCl晶体和CsCl晶体中正负离子半径比不相等,所以两晶体中离子的配位数不相等C.碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用相似相溶原理解释D.MgO的熔点比M
6、gCl2高主要是因为MgO的晶格能比MgCl2大【解析】选A。水很稳定,是因为水分子内的共价键较强的缘故,与氢键无关,氢键只影响水的熔沸点,A错误;正负离子半径之比影响离子晶体中离子配位数,B正确;碘、四氯化碳、甲烷均是非极性分子,而水是极性溶剂,根据相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水,C正确;离子晶体熔沸点与晶格能成正比,晶格能与离子半径成反比、与离子电荷成正比,氧离子半径小于氯离子半径,且氧离子所带电荷大于氯离子所带电荷,所以氧化镁晶格能大于氯化镁,则MgO的熔点比MgCl2高,D正确。【补偿训练】下列性质适合于离子晶体的是()熔点1 070 ,易溶于水,水溶液能导电熔点10.
7、31 ,液态不导电,水溶液能导电能溶于CS2,熔点112.8 ,沸点444.6 熔点97.81 ,质软,导电,密度0.97 gcm-3熔点-218 ,难溶于水熔点3 900 ,硬度很大,不导电难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱难溶于水,熔点高,固体不导电,熔化时导电A.B.C.D.【解析】选A。离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高、质硬而脆,固体不导电,故均不符合离子晶体的特点;中熔点达3 900 ,硬度很大应是原子晶体。故只有符合题意。6.(2020忻州高二检测)金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中正确的是()A.金属晶体和离子晶体都能导电B.在镁晶体中
8、,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用C.金属晶体和离子晶体都可采取紧密堆积方式D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性【解析】选C。离子晶体中没有自由移动的离子,固态时不导电,如氯化钠固体不导电,A错误;金属晶体中有自由移动的电子,能导电,金属晶体中的自由电子属于整个晶体,B错误;金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式,C正确;离子晶体没有延展性,易断裂,D错误。7.(2020唐山高二检测)KO2的晶体结构与NaCl相似,KO2可以看作是Na+的位置用K+代替,Cl-的位置用代替,则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是()A.与K
9、+距离相等且最近的O2-共有8个 B.与K+距离相等且最近的O2-构成的多面体是正八面体 C.与K+距离相等且最近的K+有8个 D.一个KO2晶胞中的K+和粒子数均为8【解析】选B。K+位于晶胞棱心,与K+距离相等且最近的O2-位于顶点和面心,共有6个,A错误;与K+距离相等且最近的O2-共有6个,构成正八面体,K+位于正八面体中心,B正确;K+位于晶胞棱心,则被横平面、竖平面和正平面共有,且每一个平面有4个K+距离最近,共43=12个,故C错误;K+位于晶胞棱心和体心,数目为12+1=4,O2-位于顶点和面心,数目为8+6=4,即一个KO2晶胞中摊得的K+和O2-粒子数均为4个,D错误。8.
10、(2020福州高二检测)已知食盐的密度为 gcm-3,其摩尔质量为M gmol-1,阿伏加德罗常数为NA,结合NaCl晶体的晶胞结构,则在食盐晶体中Na+和Cl-的核间距大约是()A. cmB. cmC. cmD. cm【解析】选B。已知一个晶胞中有4个“NaCl分子”,且食盐晶体中Na+与Cl-的核间距的2倍正好是晶胞的边长。设晶胞的边长为a cm,故有NA=4,解得a=,则=。9.(2020滁州高二检测)锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是()A.该晶体属于分子晶体B.该晶胞中Zn2+和S2-数目不相等C.阳离子的配位数为6D.氧化锌的熔点高于硫化锌【解析】选D。选项A,
11、该晶体属于离子晶体。选项B,从晶胞图分析,含有Zn2+的数目为8+6=4,S2-位于立方体内,S2-的数目为4,所以该晶胞中Zn2+与S2-的数目相等。选项C,在ZnS晶胞中,1个S2-周围距离最近的Zn2+有4个,1个Zn2+周围距离最近的S2-有4个,则S2-的配位数为4,Zn2+的配位数也为4。选项D,ZnO和ZnS中,O2-的半径小于S2-的半径,离子所带的电荷数相等,所以ZnO的熔点高于ZnS。10.(2020银川高二检测)钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体,结构如图所示,有关说法不正确的是()A.该晶体属于离子晶体B.晶体的化学式为Ba2O2C.该晶体晶胞结构与NaCl相似D.
12、与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个【解析】选B。Ba2+与,形成的是离子化合物,A对;根据Ba2+和在晶胞的位置,晶胞中共含有Ba2+的个数为8+6=4,的个数为12+1=4, 所以Ba2+与的个数比为11,该氧化物为BaO2,B错;NaCl晶胞结构也是该形状,C对;与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+为顶点和面心位置,每个晶胞中含有3个,每个顶点为8个晶胞共有,则共有83=12个,D对。【补偿训练】(2020盐城高二检测)下列提供了有关物质的熔点,根据表中的数据,下列判断错误的是()物质NaClAlF3AlCl3MgCl2CO2SiO2熔点/8011 291190(2.510
13、5Pa)714-56.51 723A.AlF3晶体是离子晶体,AlCl3晶体是分子晶体B.AlF3晶体的晶格能小于NaCl晶体的晶格能C.同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体D.不同族元素的氯化物可以形成相同类型的晶体【解析】选B。AlF3晶体的熔点较高属于离子晶体,AlCl3晶体的熔点较低属于分子晶体,A正确;晶体中离子所带电荷越多,离子半径越小,晶格能越大,半径:Al3+Na+,F-Cl-则AlF3晶体的晶格能大于NaCl晶体的晶格能,B错误;二氧化碳晶体属于分子晶体,二氧化硅晶体属于原子晶体,所以同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体,C正确;NaCl、MgCl2的熔点都较高,属于离子
14、晶体,所以不同族元素的氯化物可以形成相同类型的晶体,D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)11.(10分)(2019南京高二检测)镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时,先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有_。(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示,请改正图中错误: _。(3)Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表:氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K1 2661 5
15、34183解释表中氟化物熔点差异的原因: _。【解析】(1)钠、钾、钙等氯化物在熔融盐中电离,所以其作用除了可变成混合物降低熔点外,还能够增大熔融盐中的离子浓度,增强导电性。(2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞相似,所以在晶体中每个Mg2+周围应该有6个O2-,每个O2-周围应该有6个Mg2+,根据此规则可得应该改为黑色。(3)物质的熔点与其晶体的类型有关,如果形成的是分子晶体,则其熔点较低,而如果形成的是离子晶体,则其熔点较高,在离子晶体中,离子半径越小,电荷数越多,则形成的离子键越强,所得物质的熔沸点越高。三种物质中,氟化钠和氟化镁是离子晶体,而氟化硅是分子晶体。答案:(1)增大熔融盐中的离子浓
16、度,从而增强熔融盐的导电性(2)应为黑色(3)NaF与MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高,又因为Mg2+的半径小于Na+的半径,且Mg2+的电荷数大于Na+的电荷数,所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度,故MgF2的熔点高于NaF的熔点12.(10分)(2020衡阳高二检测)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X的一种11型氢化物分子中既有键又有键。Z是金属元素,Z的单质和化合物有广泛的用途。已知Z的核电荷数小于28,且次外层有2个未成对电子。工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看作一种含氧酸盐)。M有显著的
17、“压电性能”,应用于超声波的发生装置。经X-射线分析,M晶体的最小重复单元为正方体(如图所示),边长为4.0310-10 m,顶点位置为Z4+所占,体心位置为Ba2+所占,所有棱心位置为O2-所占。(1)Y在周期表中位于_;Z4+的核外电子排布式为_。(2)X的该种氢化物分子构型为_,X在该氢化物中以_方式杂化,这种氢化物的熔点应该_(填“高于”或“低于”)X与Y形成的化合物的熔点。(3)制备M的化学反应方程式是_;在M晶体中,若将Z4+置于立方体的体心,Ba2+置于立方体的顶点,则O2-处于立方体的_;在M晶体中,Z4+的氧配位数为_;已知O2-半径为1.4010-10m,则Z4+半径为_m
18、。【解析】由X的一种11型氢化物分子中既有键又有键,可得氢化物中既有单键又有双键,X应是碳。氢化物是乙炔,分子中碳原子采用sp杂化。次外层有2个未成对电子的价电子排布式为3d24s2或3d84s2,又由于Z的核电荷数小于28,则只有3d24s2符合题意,Z是钛。(1)根据X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48,可得Y的核电荷数等于20,为Ca,位于第四周期第A族。(2)C2H2的分子构型为直线形,X与Y形成的化合物CaC2是离子化合物,其熔点高于C2H2。(3)M中Ba2+、Ti4+、O2-的个数比为1(8)(12)=113,M的化学式为BaTiO3。若Ti4+位于体心,即位于由8个Ba2+
19、所构成的立方体的体心,则O2-将位于6个面的面心(符合113的个数比)。每个Ti4+的上、下、左、右、前、后共有6个紧邻且等距离的O2-,故其氧配位数为6。晶胞边长等于O2-和Ti4+半径之和的2倍,故r(Ti4+)=(4.0310-10 m-21.4010-10 m)=6.1510-11 m。答案:(1)第四周期第A族1s22s22p63s23p6(2)直线形sp低于(3)TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2面心66.1510-11(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)13.(2020太原高二检测)下面有关晶体的叙述中,不正确的是()A.氯化铯晶体中,每个C
20、s+周围紧邻8个Cl-B.金刚石为空间网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子C.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子D.金属铜属于六方最密堆积结构,金属镁属于面心立方最密堆积结构【解析】选D。 氯化铯晶胞属于体心立方晶胞,每个Cs+周围紧邻8个Cl-,A正确; 金刚石的晶胞结构如图所示:,根据图可以知道由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子,B 正确;二氧化碳晶体属于面心立方,采用沿X、Y、Z三轴切割的方法判断二氧化碳分子的个数为12,所以在CO2晶体中,与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子,C正确;金属镁为六方最密堆积,堆积方式为,金属铜是面心立方最密
21、堆积,堆积方式为,D错误。【补偿训练】(2020玉溪高二检测)下面的排序不正确的是()A.晶体熔点由低到高:F2Cl2Br2MgAlC.硬度由大到小: 金刚石碳化硅晶体硅D.晶格能由大到小: MgOCaONaF NaCl【解析】选B。卤族元素单质都是分子晶体,分子的相对分子质量越大,分子间作用力越大,则晶体的熔沸点越高,所以晶体熔点由低到高为F2Cl2Br2I2,A正确; Na、Mg、Al原子半径依次减小,金属离子电荷数逐渐增多,金属键逐渐增强,则熔点由低到高:NaMgC,三者都为原子晶体,原子半径越大,共价键的键能越小,则硬度越小,所以硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅,C正确;可以先比较电荷
22、数,电荷数多的晶格能大,而如果电荷数一样多则比较核间距,核间距大的,晶格能小,则晶格能由大到小为MgOCaONaFNaCl,D正确。14.(2020宜昌高二检测)已知NaCl的摩尔质量为58.5 gmol-1,其晶体密度为d gcm-3,若图中钠离子与最接近的氯离子的核间距为a cm,那么阿伏加德罗常数的值可表示为()A.117a3dB.58.5/(2a3d)C.234/(a3d)D.58.5/(4a3d)【解析】选B。氯化钠的摩尔体积V=58.5 gmol-1/d gcm-3=58.5/d cm3mol-1,根据晶胞结构知,每个小正方体中含有1/2个NaCl,所以一个NaCl的体积是2a3
23、cm3,1 mol物质含有的微粒是阿伏加德罗常数个,所以阿伏加德罗常数的值=氯化钠的摩尔体积/1个NaCl的体积=mol-1,答案选B。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)15.(2020沈阳高二检测)国务院批复通过的全国矿产资源规划(20162020年)中,首次将萤石等24种矿产列入战略性矿产目录。萤石为氟化钙的俗名,其重要用途是生产氢氟酸。(1)基态F原子核外电子共有_种运动状态,基态Ca2+的最外层电子排布图为_。(2)实验室制氟化氢是用萤石与浓硫酸反应,但该反应不可以在玻璃器皿中进行,请用化学反应方程式解释原因_,该反应涉及的元素电负性最大的是_(用元素符号表示)。该反应的产物之一
24、会与反应物继续反应生成H2SiF6,则H2SiF6分子的中心原子价层电子对数为_。(3)CaF2与CaCl2熔点比较低的物质是_,原因是_ _。CaF2晶胞如图,其中Ca2+的配位数为_。在CaF2晶体中Ca2+的离子半径为a cm,F-的离子半径为b cm;则CaF2的密度为_gcm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。【解析】(1)基态F原子含有9个核外电子,每个电子的运动状态不同,则有9种运动状态;基态Ca2+的排布式为1s22s22p63s23p6,最外层为第三层,则排布图为;(2)氢氟酸能与二氧化硅反应生成四氟化硅气体和水,方程式为SiO2+4HFSiF4+2H2O;反应涉及元素有H、
25、O、F、Si,电负性最大的为F;H2SiF6与Si中心原子价层电子对数相同,则中心Si原子的孤电子对数=(4+2-16)=0,无孤电子对,只含有6条共价键,则中心原子价层电子对数为6;(3)CaF2与CaCl2均为离子晶体, r(F-)r(Cl-),离子半径越小,晶格能越大,熔点越高,则CaCl2的熔点较低; 根据晶胞结构,一个F-周围距离最近且相等的Ca2+有4个,则一个Ca2+距离相等且最近的F-有8个,则配位数为8;Ca2+在顶点和面心,N(Ca2+)=8+6=4,F-在晶胞内,个数为8,根据晶胞结构,体对角线=4(a+b) cm,则V=3 cm3,= gcm-3= gcm-3。答案:(1)9(2)SiO2+4HFSiF4+2H2OF6(3)CaCl2二者均为离子晶体,Cl-半径大于F-,则CaCl2的晶格能小于CaF2的晶格能8