内容正文:
课时梯级训练(17) 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体
1.下列关于过渡晶体的说法正确的是 ( )
A.石墨属于过渡晶体
B.SiO2属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理
C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体
D.Na2O晶体中离子键的百分数为100%
B 解析:石墨属于混合型晶体,A错误;SiO2属于过渡晶体,但一般按共价晶体来处理,B正确;大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体,而是过渡晶体,C错误;Na2O晶体中离子键的百分数为62%,D错误。
2.下列关于离子晶体的说法正确的是 ( )
①离子晶体中的组成粒子是阴、阳离子
②离子晶体中粒子间的作用力是离子键
③离子晶体的熔点、沸点、硬度差异较大
④离子晶体中只存在离子键
⑤离子晶体在任何状态下均能导电
A.①②③ B.①③④
C.②③⑤ D.③④⑤
A 解析:离子晶体中的组成粒子是阴、阳离子,①正确;离子晶体中阴、阳离子是以离子键结合的,②正确;离子晶体的熔点、沸点、硬度差异较大,如CaO的熔点高,而NH4NO3熔点较低,③正确;离子晶体中除了存在离子键,构成离子中有原子团时还存在共价键,如NaOH、Na2CO3等,④错误;离子晶体在固体形式时阴、阳离子不能自由移动,不能导电,⑤错误。
3.石灰氮(化学式为CaCN2)是一种肥效长的固态氮肥,同时也是一种低毒、无残留的农药(CaCN2+3H2O===CaCO3↓+2NH3↑),其结构式为Ca2+[N===C===N]2-。下列说法错误的是 ( )
A.石灰氮含有离子键和极性共价键
B.石灰氮含有σ键和π键
C.石灰氮属于离子晶体
D.C、N和O三种元素均位于元素周期表的s区
D 解析:根据结构式可知CaCN2属于离子化合物,含有离子键和碳、氮之间的极性共价键,A、C正确;根据(CN2)2-的结构[N===C===N]2-可知,其含有σ键和π键,B正确;C、N和O分别处于元素周期表的ⅣA族、ⅤA族和ⅥA族,均位于元素周期表的p区,D错误。
4.下面有关离子晶体的叙述不正确的是 ( )
A.1 mol氯化钠中有NA个共价键(NA为阿伏加德罗常数的值)
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等且最近的Na+一共有12个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-
A 解析:氯化钠为离子晶体,只有离子键,不存在共价键,A错误;氯化钠中,每个Na+周围距离相等的Na+个数为3×8×=12,B正确;氯化铯晶体的晶胞中,铯离子在体心,氯离子在顶角,每个Cs+周围紧邻8个Cl-,C正确;在NaCl晶胞中,Na+在棱心和体心时,顶角和面心为Cl-,钠离子为12×+1=4,氯离子为8×+6×=4,D正确。
5.氯化铯的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.氯化铯晶体属于离子晶体
B.氯化铯晶胞中有3套平行棱,3套平行面
C.在氯化铯晶体中,每个Cl-周围紧邻1个Cs+
D.在氯化铯晶体中,每个Cs+周围与它最近且等距离的Cs+共有6个
C 解析:氯化铯晶体是由氯离子和铯离子通过离子键结合而成的,属于离子晶体,A正确;从图中可以看出,氯化铯晶胞中有3套平行棱,3套平行面,B正确;晶胞是晶体的最小结构单元,从图中可以看出,在氯化铯晶体中,每个Cl-周围紧邻8个Cs+,C错误;从图中可以看出,在氯化铯晶体中,每个Cs+周围与它最近且等距离的Cs+共有6个,D正确。
6.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是 ( )
A.MgO>Rb2O>BaO>CaO
B.MgO>CaO>BaO>Rb2O
C.CaO>BaO>MgO>Rb2O
D.CaO>BaO>Rb2O>MgO
B 解析:四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。对Mg2+、Rb+、Ca2+、Ba2+进行比较,Rb+所带电荷数少,离子半径最大,其与O2-形成的离子键最弱,故Rb2O的熔点最低。对Mg2+、Ca2+、Ba2+进行比较,它们所带电荷数一样多,离子半径:Mg2+<Ca2+<Ba2+,与O2-形成的离子键由强到弱的顺序是Mg2+>Ca2+>Ba2+,则四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。
7.(2025·邯郸模拟)物质的结构决定其性质。对下列实例的解释有误的是 ( )
实例
解释
A
用He替代H2填充探空气球更安全
He的电子构型稳定,不易得失电子
B
水分子的键角小于氨分子的键角
O有两个孤电子对,N有一个孤电子对
C
H2O的沸点比HF的沸点高
氢键的键能:O—H…O大于F—H…F
D
C2H5NH3NO3为离子化合物,其熔点比硝酸铵低
引入有机基团可降低离子化合物的熔点
C 解析:氢气具有可燃性,使用氢气填充气球存在安全隐患,而He的电子构型稳定,不易得失电子,形成的氦气是一种惰性气体,不易燃烧或爆炸,A正确;H2O和NH3的中心原子O和N都是sp3杂化,但由于O有两个孤电子对,N有一个孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力更大,导致水分子的键角小于氨分子的键角,B正确;F的电负性更大,氢键的键能:F—H…F大于O—H…O,但由于H2O的氢键数目更多,分子间氢键会导致沸点升高,故H2O的沸点比HF的沸点高,C错误;C2H5NH3NO3为离子化合物,含C2H5NH和NO,其熔点比硝酸铵低是因为有机基团C2H5NH的离子半径大于铵根离子的半径,导致离子键减弱,降低了熔点,因此引入有机基团可降低离子化合物的熔点,D正确。
8.根据下表数据判断错误的是 ( )
物质
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
熔点/℃
920
801
1 291
190
物质
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
熔点/℃
-107
2 073
-57
1 713
A.表格中的物质涉及三种晶体类型
B.含铝的化合物不一定是离子晶体
C.BCl3和CO2的熔点差异是由于键长不同
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
C 解析:干冰是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,氟化铝为离子晶体,则表格中的物质涉及三种晶体类型,A正确;氯化铝的熔点较低,属于分子晶体,而氧化铝、氟化铝均为离子晶体,B正确;BCl3和CO2均为分子晶体,两者熔点差异是由于分子间作用力不同,C错误;氧化钠和氧化铝都是离子晶体,所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,D正确。
9.氧化铍(BeO)的晶胞结构如图所示,晶胞密度为d g/cm3,可以和NaOH反应:BeO+2NaOH===Na2BeO2+H2O,下列说法正确的是 ( )
A.熔点:Na>Be
B.NaOH属于离子晶体
C.冰中1个水分子周围距离最近的水分子有2个H2O
D.晶胞中距离最近的两个O原子的核间距为××1010 pm(设阿伏加德罗常数的值为NA)
B 解析:金属阳离子半径越小,离子所带电荷越多,金属键越强,金属晶体的熔点越高,则熔点:Be>Mg>Na,A错误;NaOH属于离子晶体,B正确;冰中1个H2O与周围距离最近的4个H2O形成四面体结构,C错误;根据晶胞结构得到晶胞的密度为ρ==,解得a=×1010pm,距离最近的两个氧原子的核间距为晶胞面对角线的一半,即××1010 pm,D错误。
10.我国科研工作者利用冷冻透射电子显微镜同步辐射等技术,在还原氧化石墨烯膜上直接观察到了自然环境下生成的某二维晶体,其结构如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.该二维晶体的化学式为CaCl2
B.Ca—Cl—Ca的键角为60°
C.Can+和Cl-的配位数均为3
D.该晶体可由钙在氯气中燃烧制得
C 解析:由俯视图可知,一个Can+形成键结合3个Cl-,同样一个Cl-形成键结合3个Can+,则该二维晶体的化学式为CaCl,A错误;结合侧视图可知,Ca—Cl—Ca构成的为非平面六边形,其Ca—Cl—Ca的键角不是60°,B错误;Can+、Cl-周围最近的离子数均为3,故配位数均为3,C正确;钙在氯气中燃烧生成CaCl2,不能得到该晶体,D错误。
11.在离子晶体中,当0.414<r(阳离子)∶r(阴离子)<0.732时,AB型化合物往往采用和NaCl晶体相同的晶体结构(如图1)。已知r(Ag+)∶r(I-)=0.573,但在室温下,AgI的晶体结构如图2所示,称为六方碘化银。下列说法正确的是 ( )
A.一个NaCl晶胞中含有6个Na+
B.NaCl晶体中阳离子位于阴离子堆积形成的正四面体空隙中
C.AgI晶体结构不同于NaCl的原因可能是Ag+和I-之间的化学键不是纯粹的离子键
D.AgI晶体中I-的配位数为6
C 解析:晶胞中顶角和面心的实心球表示Na+,Cl-位置在体心和棱心,根据均摊法可知,在NaCl晶胞中,含Na+个数为8×+6×=4,A错误;氯化钠晶胞中,钠离子处于氯离子形成的正八面体空隙中,B错误;Ag+和I-半径大,受相反电荷离子的电场作用变成椭球形,不再维持原来的球形,离子键就向共价键过渡,它们的成键具有离子键和共价键的双重特性,其离子键的纯粹程度不高,离子键的纯粹程度简称键性因素,故造成AgI晶体结构不同于NaCl晶体结构的原因是键性因素,C正确;由晶胞结构可知,距离I-最近且等距离的Ag+有4个,即I-配位数为4,D错误。
12.Na和Cl2在50~300 GPa的高压下反应,可以形成不同组成、不同结构的NaCl晶体,下图给出其中三种晶体的晶胞结构(大灰球表示Cl-,小灰球表示Na+)。下列说法不正确的是 ( )
A.晶体甲和乙的晶胞所含Na+个数比为2∶3
B.晶体甲和乙的晶胞所含Cl-个数比为6∶1
C.晶体甲的化学式为NaCl3,晶体乙的化学式为Na3Cl
D.晶体丙的化学式为Na2Cl,存在离子键和共价键
D 解析:晶胞甲中Na+处于8个顶角和体心,12个Cl-均处于面上,每个晶胞中含有Na+个数为8×+1=2,含有Cl-个数为12×=6,则Na+、Cl-个数之比为2∶6=1∶3,晶体甲的化学式为NaCl3。晶胞乙中4个Na+处于棱心,2个Na+处于晶胞内部,8个Cl-处于顶角,每个晶胞中含有Na+个数为4×+2=3,含有Cl-个数为8×=1,则Na+、Cl-个数之比为3∶1,晶体乙的化学式为Na3Cl。晶胞丙中4个Na+处于棱心,2个Na+处于晶胞内部,2个Na+处于上、下面心,8个Cl-处于棱上,每个晶胞中含有Na+个数为4×+2+2×=4,含有Cl-个数为8×=2,则Na+、Cl-个数之比为4∶2=2∶1,晶体丙的化学式为Na2Cl。由上述分析可知,晶体甲和乙的晶胞所含Na+个数比为2∶3,所含Cl-个数比为6∶1,A、B正确;晶体甲的化学式为NaCl3,晶体乙的化学式为Na3Cl,C正确;晶体丙的化学式为Na2Cl,只存在离子键,不存在共价键,D错误。
13.自从第一次合成稀有气体元素的化合物XePtF6以来,人们又相继发现了氙的一系列化合物,如XeF2、XeF4等。如图甲为XeF4的结构示意图,图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列说法正确的是 ( )
A.XeF4是极性分子
B.XeF2晶体属于离子晶体
C.一个XeF2晶胞中实际拥有2个XeF2
D.XeF2晶体中距离最近的两个XeF2之间的距离为a(a为晶胞边长)
C 解析:XeF4是平面正方形结构,分子的空间结构对称,应该是非极性分子,A错误;XeF2晶体有独立的分子,故XeF2晶体属于分子晶体,B错误;一个XeF2晶胞中XeF2分子的数目为8×+1=2,故每个晶胞中实际拥有2个XeF2,C正确;XeF2晶体中距离最近的两个XeF2之间的距离为晶胞体对角线的一半,即a(a为晶胞边长),D错误。
14.(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成,如图甲所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为________。
(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,如图乙所示。1 mol石墨烯中含有的六元环个数为________(设阿伏加德罗常数的值为NA),下列有关石墨烯的说法正确的是______(填标号)。
a.晶体中碳原子间全部是碳碳单键
b.石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
(3)金刚石晶胞如图丙所示,则金刚石晶胞中原子的配位数为________。
答案:(1)4 (2)0.5NA bc (3)4
解析:(1)由图甲可知,石墨晶胞中处于顶角的8个碳原子分为两种,其中4个被6个晶胞共有,4个被12个晶胞共有;处于棱上的4个碳原子也分为两种,其中2个被3个晶胞共有,2个被6个晶胞共有;处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞共有;晶胞内还有1个碳原子,所以每个六方晶胞中含有的碳原子数为4×+4×+2×+2×+2×+1=4。
(2)由图乙可知,石墨烯中六个碳原子组成一个环,每个碳原子属于三个环,相当于两个碳原子组成一个环,1 mol碳原子组成的环的个数为0.5NA。根据碳原子成键特点,每个碳原子形成两个碳碳单键和一个碳碳双键;石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面;从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力。
15.闪锌矿与纤锌矿的主要成分均为ZnS。在一定条件下ZnO与ZnS、Se共热可制备荧光材料 ZnSe。回答下列问题:
(1)基态硒原子的价层电子排布式为____________,基态锌与硫原子成对电子数之比为________。
(2)Zn、O、S、Se的电负性由大到小的顺序为__________。制备ZnSe过程中会产生少量SO,其中硫原子采用________杂化,SO的空间结构为__________________。
(3)ZnSe晶胞与ZnS晶胞相似(如图),晶胞中距离最近的两个Se2-的距离为a nm,请计算ZnSe晶胞的密度______ g/cm3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。ZnSe晶胞中部分原子的分数坐标为A点Se2-(0,0,0),B点Se2-的分数坐标为________;从该晶胞中找出距离B点Se2-最远的Zn2+的位置________(用分数坐标表示)。
答案:(1)4s24p4 15∶7
(2)O>S>Se>Zn sp3 三角锥形
(3)
(4)(1,1,1) (,,)
解析:(3)晶胞中距离最近的两个Se2-的距离为a nm=a×10-7cm,即面对角线的一半,设晶胞的棱长为x,根据勾股定理:x2+x2=(2a)2,解得x=a nm=a×10-7cm,则晶胞的体积为V(晶胞)=(a×10-7cm)3;每个晶胞中含有4个Zn和4个Se,则晶胞的质量为m(晶胞)= g×4,故ZnSe晶胞的密度为ρ=== g/cm3。
(4)ZnSe晶胞中A点分数坐标为Se2-(0,0,0),结合三维坐标及B原子的位置可知,B点Se2-的分数坐标为(1,1,1)。 距离B点Se2-最远的Zn2+是与A点Se2-虚线相连的Zn2+,其分数坐标为(,,)。
学科网(北京)股份有限公司
$$