3.2离子键离子晶体 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修2

3.2离子键离子晶体 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列说法正确的是 A．如图是的晶胞示意图 B．已知和晶体结构相似，则比的熔点低 C．晶体铜原子的堆积方式为面心立方堆积，配位数为12 D．铜在氧气中加热生成，热稳定性比强 2．元素X的某价态离子Xn＋与N3-所形成晶体的结构单元如图所示，则Xn＋中n的值为 A．1 B．2 C．3 D．4 3．利用反应CCl4+4Na4NaCl+C(金刚石)可实现人工合成金刚石。下列说法正确的是 A．反应过程中有离子键的断裂与形成 B．熔点：C(金刚石)>Na>NaCl>CCl4 C．NaCl晶体中，每个Cl–的周围距离其最近的Cl–有6个 D．金刚石晶胞中，若键长为apm，则晶胞参数为apm 4．如图为和的晶胞结构，下列说法错误的是 A．和都属于型离子晶体 B．和晶体中阴、阳离子个数比相同 C．和晶体中所含阳离子数分别为4和1 D．和晶体中阳离子与阴离子的半径比相同 5．萤石是制作光学玻璃的原料之一，其主要成分氟化钙的晶胞为立方体结构(如下图所示)。下列说法正确的是 A．氟化钙的化学式为CaF B．每个晶胞中含有4个Ca2+ C．该晶胞示意图中F-与Ca2+之间的连线均表示离子键 D．在氟化钙晶体中，每个Ca2+周围距离最近且等距的F-有4个 6．具有下列外围电子排布式的基态原子中，能形成AB2型离子化合物的是 A．2s22p2与2s22p4 B．3s23p4与2s22p4 C．3s2与2s22p5 D．3s2与3s23p2 7．离子晶体熔点的高低取决于晶体中阳离子与阴离子之间的静电作用，静电作用大则熔点高，静电作用小则熔点低。试根据学过的知识，判断、、、四种晶体熔点的高低顺序是 A． B． C． D． 8．离子化合物的熔点与离子的半径、离子所带的电荷数有关，离子的半径越小，离子所带的电荷数越多，则离子化合物的熔点就越高。①、②、③均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物的熔点高低顺序 物质 ① ② ③ 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10 m) 2.31 3.18 2.10 A．①>②>③ B．③>①>② C．③>②>① D．②>①>③ 二、填空题 9．根据晶胞参数和晶体密度，如何计算阿伏加德罗常数 ？ 10．用电子式表示下列离子化合物。 (1)NaOH 。 (2)CaCl2 。 (3)Na2O 。 11．离子晶体及其物理性质 (1)概念：由 和 相互作用而形成的晶体。 (2)离子晶体的性质 ①熔、沸点较高，硬度较大。 ②离子晶体不导电，但 或 后能导电。 ③大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。 12．铁、铜、金是日常生活中三种重要金属，请回答下列问题： (1)金属铜采取如图所示堆积方式，可称为 堆积，则Cu晶体中Cu原子的配位数为 。 (2)元素金(Au)处于周期表中的第6周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为 ；一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为 ；该晶体中，原子之间的作用力是 ，若该晶胞的边长为a cm，则该合金密度为 g·cm-3(阿伏加德罗常数的值为NA)。 (3)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为 。 (4)金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量(单位：g·mol-1)。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有 个金原子。1个晶胞的体积为 cm3。金晶体的密度为 g·cm-3。 (5)如图为金属铁某种晶体的晶胞结构，已知该晶体的密度为a g·cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积为 cm3。 13．GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。 三、计算题 14．LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有 个。 电池充电时，LiFePO4脱出部分Li+，形成Li1−xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x= ，n(Fe2+ )∶n(Fe3+)= 。 四、解答题 15．Ti的一种氧化物的晶胞结构(长方体)如图所示，该氧化物的化学式为 ；若该晶胞的三个晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，则该氧化物的密度为 (写出表达式即可)。 16．氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源，正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键，储氢材料是当今研究的重点课题之一，金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料。 (1)Ni原子的核外电子排布式为 。 (2)、、的晶体结构类型均与氯化钠相同，和的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点： (填“<”或“>”)；某同学画出的晶胞结构示意图如图1所示，请改正图中的错误： 。 (3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为 、 。 (4)储氢材料金属镍与镧(La)形成的晶体的晶胞结构示意图如图2所示(部分原子间连线未画出)。该合金的化学式为 。 (5)某镍白铜合金的晶胞结构如图3所示。 ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 ②若合金的密度为，晶胞参数a= cm(设为阿伏加德罗常数的值)。 17．如图所示，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的。 (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，每个Na＋的周围距离相等且最近的Cl-有 个，它们所围成的空间几何构型为 。 (3)每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有 个。 (4)一个NaCl晶胞中Cl-的个数等于 ，即 (填计算式)； Na＋的个数等于 ，即 (填计算式)。 (5)关于NaCl晶体，下列描述正确的是 (填字母)。 a．它属于六方最密堆积 b．相邻的阴、阳离子的核间距离等于Na＋和Cl-的半径之和 c．与CsCl晶体结构相同 d．离子键无方向性和饱和性 e．可以看成是Na＋按面心立方进行最密堆积，Cl-填在Na＋形成的空隙中 (6)已知NaCl晶体中最近的Na＋和Cl-核间距离为a cm，NaCl的摩尔质量为M g·mol-1，NA表示阿伏加德罗常数，则NaCl晶体的密度为 g·cm-3. 《3.2离子键离子晶体》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A D D B C C B 1．C 【详解】A．由题图晶胞可知，晶胞中氧原子的个数为，铜原子的个数为4，化学式为，A项错误； B．和都是离子晶体，氧离子的半径小于硫离子的半径，则中的离子键强于，比的熔点高，B项错误； C．晶体铜原子的堆积方式为面心立方堆积，原子的配位数为12，C项正确； D．中的价电子排布式为，中的价电子排布式为，为全充满的稳定状态，比稳定，则热稳定性比弱，D项错误； 答案选C。 2．A 【详解】晶胞中小黑点为12×1/4=3，显+n价，空心圆圈为8×1/8=1，显-3价，化学式为X3N，根据化学式中化合价代数和为0，3n+(-3)=0，则n=1； 故选A。 3．D 【详解】A．反应过程中CCl4断裂的是共价键，而生成NaCl是形成离子键，并没有离子键的断裂，故A错误； B．金刚石为共价晶体，NaCl为离子晶体，Na为金属晶体，CCl4为分子晶体，一般而言熔点为共价晶体>离子晶体>分子晶体，则熔点C(金刚石)>NaCl>Na>CCl4，故B错误； C．NaCl晶体中，每个氯离子周围距离最近的氯离子个数，故每个周围与它最接近且距离相等的有12个，故C错误； D．由晶胞结构可知金刚石晶胞中，最近的两个碳原子间的距离为体对角线的，设晶胞参数为x，则，x=，故D正确； 故答案选D。 4．D 【详解】A．和都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数比都为1:1，均属于型离子晶体，故A正确； B．由晶胞结构可知氯化钠晶胞中所含钠离子和氯离子均为4，氯化铯晶胞中所含铯离子和氯离子数均为1，阴阳离子个数比均为1:1，故B正确； C．晶体中所含数为，晶体中所含数为1，故C正确； D．钠离子半径小于铯离子半径，则阳离子与阴离子的半径比：，故D错误； 故选：D。 5．B 【详解】A．由图可知，Ca2+位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，F−位于体内，个数为8，则氟化钙的化学式为CaF2，故A错误； B．Ca2+位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，即每个晶胞中含有4个Ca2+，故B正确； C．CaF2是离子化合物，Ca2+与F−形成离子键，离子键没有方向性和饱和性，该晶胞示意图中F-与Ca2+之间的连线不表示离子键，故C错误； D．由面心的Ca2+可知距离最近且等距的F−个数为8个，故D错误； 故选：B。 6．C 【详解】A．2s22p2与2s22p4分别为C和O，能形成AB2型共价化合物CO2，故A不选； B．3s23p4与2s22p4分别为S和O，能形成AB2型共价化合物SO2，故B不选； C．3s2与2s22p5分别为Mg和F，能形成AB2型离子化合物MgF2，故C选； D．3s2与3s23p2分别为Mg和Si，能形成A2B型共价化合物Mg₂Si，故D不选； 正确答案是C。 7．C 【详解】离子晶体中，离子键越强，熔、沸点越高，而离子所带电荷数越多，半径越小，离子键越强。、、都带2个电荷，、、都带1个电荷，，，故熔点，故选：C。 8．B 【详解】离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量，离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高，根据表格数据可知，三种物质所带电荷：③＞①=②，键长：③＜①＜②，因此三种化合物熔点由高到低的顺序是：③＞①＞②。 故答案为B。 9． 【详解】设晶胞的参数为acm，晶体的密度为，物质的相对分子质量为M，一个晶胞有n个化学式，有，解得。 10．(1) (2) (3) 【详解】（1）NaOH是由钠离子和氢氧根离子构成的离子化合物，氢氧根离子中O与H以共价键相结合，其电子式为，故答案为：。 （2）氯化钙为离子化合物，钙离子与两个氯离子通过离子键结合，电子式为，故答案为：。 （3）氧化钠是由钠离子和氧离子构成，存在离子键，电子式为， 故答案为：。 11．(1) 阴离子 阳离子 (2) 熔融 溶于水 【分析】涉及到的知识点为离子晶体的定义，根据其定义进行作答即可 【详解】（1）离子晶体是由阴离子和阳离子通过强烈的相互作用而形成的晶体。 （2）离子晶体本身在离子键的束缚下不能自由移动，不会电离。但是在熔融的作用或者水的作用下会发生电离，产生自由移动的阴离子和阳离子，从而能够导电。 12．(1) 面心立方最密 12 (2) 6s1 3∶1 金属键 (3)H8AuCu3 (4) 4 2d3 (5) 【详解】（1）Cu为面心立方最密堆积方式，Cu原子周围最近等距离的Cu原子为12个，Cu的配位数为12； （2）Au与Cu同族，Au原子最外层电子排布式可类比Cu，只是电子层多两层，Au原子最外层电子排布式为6s1；由于该合金晶体是面心立方最密堆积结构，晶胞内N(Cu)=6×=3，N(Au)=8×=1，Cu原子与Au原子数量之比为3∶1；该晶体中，原子之间的作用力是金属键；该晶胞的边长为a cm，晶胞体积为则该合金密度为，1个晶胞质量为g，则ρ=g·cm-3； （3）CaF2晶胞中含有Ca2＋：8×＋6×=4个，含F-8个，所以氢原子在晶胞内有8个，可以得储氢后的化学式为H8AuCu3； （4） 利用切割法解题，8个顶点上金原子有属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金原子个数=8×＋6×=4；假设距离最近的两金原子间相切，则有正方形的对角线为2d．正方形边长为d。所以晶胞体积V晶=( d)3=2d3 cm3；1个晶胞质量为g，晶胞密度为ρ= = g·cm-3； （5）该铁晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞中含有铁原子个，所以该晶胞的密度为a=，晶胞的体积V= cm3。 13．GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 【详解】GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高。 点睛：明确不同类型的晶体在熔化时克服不同的作用力是解答本题的关键，注意把握晶体类型的判断方法和微粒间的作用。离子晶体熔化克服离子键，原子晶体熔化克服共价键，金属晶体熔化克服金属键，分子晶体熔化或升华克服分子间作用力或氢键，尤其注意氢键属于分子间作用力。 14． 4 或0.1875 13：3 【详解】根据晶胞中的正八面体和正四面体可知晶体中含有4个单元的LiFePO4。 由图可知圆球为Li+，LiFePO4失去的Li+为:棱上-个，面心上一个；棱上的为该晶胞的，面心上为该晶胞的；因晶体中含有4个单元LiFePO4，所以x=×(+)=，则剩余剩余的Li+为1-x=1-=，所以化学式为LiFePO4，根据化合价代数和等于0 ,设Fe2+的个数为a，Fe3+的个数为b，+2a+3b+5=8，解得a=，b=，所以n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=13：3。 15． 【详解】晶胞中原子位于体心与顶点上，O原子位于上、下两个面上及体内(有2个)，故晶胞中原子数目，O原子数目，故该氧化物的化学式为。晶胞的质量，若晶胞参数分别为、、，则晶胞的体积，则该晶体的密度。 16．(1)或 (2) > 8处应为灰色球(或8处应为Mg2+) (3) 6 6 (4)LaNi5 (5) 3：1 【详解】(1)Ni是28号元素，核外电子排布式为或； (2)其他因素相同时，离子半径越大，离子晶体熔点越低，故FeO熔点更低； (3)由信息可知NiO与氯化钠的晶胞结构相似，故Ni和O的配位数均为6； (4)La原子在8个顶点上，所以晶胞单独占有的La原子数为；Ni原子有4个位于前、后、左、右四个面的面心，有1个位于体心，有4个在上、下两个面上，故晶胞单独占有的Ni原子数为，La与Ni的原子数之比为1：5，则化学式为； (5)①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为，镍原子的个数为，则铜原子和镍原子的数量比为3：1；②根据上述分析，该晶胞的组成为，若合金的密度为，由可得晶胞参数。 17．(1) (2) 6 正八面体 (3)12 (4) 4 12×+1 4 8×+6× (5)d (6) 【详解】（1） NaCl晶体的结构特点是Na＋和Cl-在三个互相垂直的方向上都是等距离交错排列。选择立方体的一个顶点Na＋开始涂黑，交替排列涂黑，故答案为； （2）处在中心位置上的Na＋被六个面上的Cl-所包围，这6个Cl-离中心Na＋最近，将六个面心的Cl-连成一个图形即正八面体； （3）每个Na＋周围距离它最近的Na＋是分别位于三个互相垂直的平面内，每个平面内有4个，总共有12个； （4）根据立方晶胞中粒子的分摊规律，Na+位于晶胞顶点和面心，每个晶胞内Na+数为8×+6×=4，Cl-位于体心和棱心，数目为12×+1=4； （5）a．NaCl晶体是面心立方最密堆积，a不正确； b．相邻的阴、阳离子的核间距离大于Na＋和Cl-的半径之和，b不正确； c．CsCl晶体为体心立方密堆积，c不正确； d．离子键没有方向性和饱和性，d正确； e．NaCl晶体可以看成是离子半径较大的Cl-按面心立方进行最密堆积，离子半径较小的Na＋填充在Cl-形成的空隙中，e不正确； 故选d； （6）晶胞边长为2a cm，根据m=ρ·V，=ρ×(2a)3 cm3，解得ρ=g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $$