课时梯级训练(9) 离子键 离子晶体(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版2019）

课时梯级训练(9)　离子键　离子晶体 题型一　离子键 1．下列叙述错误的是 (　　) A．钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强 B．在氯化钠中，除Cl－和Na＋的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用 C．Na＋和Cl－形成的离子键具有方向性 D．钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量降低 C　解析：一般地，活泼金属原子和活泼非金属原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构，这样体系的能量降低，其结构的稳定性增强； Cl－和Na＋之间既有引力也有斥力；Na＋和Cl－形成的离子键不具有方向性。 2．下列说法不正确的是 (　　) A．静电作用只有引力 B．离子键的实质是静电作用 C．离子键没有方向性和饱和性 D．离子键虽然没有饱和性，但离子晶体中阴、阳离子的个数比并不是任意的 答案：A 题型二　离子晶体及性质 3．已知金属钠与两种卤族元素形成的化合物Q、P，它们的晶格能分别为923 kJ·mol-1、786 kJ·mol-1，下列有关说法不正确的是 (　　) A．Q的熔点比P的高 B．若P是NaCl，则Q一定是NaF C．Q中成键离子核间距比P的小 D．若P是NaCl，则Q可能是NaBr D　解析：Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P的高，A正确；因F－的半径比Cl－的小，其他卤素离子的半径比Cl－的大，故若P是NaCl，只有NaF的晶格能大于NaCl的晶格能，B正确、D错误；因Q、P中阳离子均为Na＋，阴离子所带电荷数相同，故晶格能的差异是由成键离子核间距决定的，晶格能越大，表明核间距越小，C正确。 4．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是 (　　) A．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3 B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr C．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2 D．硬度：MgO＞CaO＞BaO A　解析：r(Na＋)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)，Na＋、Mg2+、Al3+所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故三者的熔点依次升高，A错误；r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；r(Mg2+)＜r(Ca2+)＜r(Ba2+)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小，D正确。 题型三　离子晶体的结构分析与相关计算 5．在冰晶石(Na3[AlF6])晶胞中，[AlF6]3-占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl－占据的位置，则冰晶石晶胞中含有的Na＋个数为 (　　) A．12 B．8 C．4 D．3 A　解析：NaCl晶胞中所含Cl－个数为8×＋6×＝4，由题意知，冰晶石晶胞中[AlF6]3-的个数也应为4，化学式Na3[AlF6]中Na＋和[AlF6]3-的个数比为3∶1，所以冰晶石晶胞中含有的Na＋个数为4×3＝12。 6．某离子晶体DxEC6的晶胞结构如图所示，阳离子D＋位于晶胞棱的中点和晶胞内部，阴离子EC位于晶胞的顶点和面心。则DxEC6中x的值为 (　　) A．1 B．2 C．3 D．4 C　解析：1个晶胞中，N(D＋)＝12×＋9＝12，N(EC)＝8×＋6×＝4，故N(D＋)∶N(EC)＝12∶4＝3∶1，所以x＝3。 7．已知CaF2是离子晶体，如果用“”表示F－，用“”表示Ca2+，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是 (　　) B　解析：题图结构中Ca2+占据体心位置，个数为1，F－占据顶点位置，个数为4×＝，Ca2+和F－个数比为2∶1，A错误；题图结构中F－占据体心位置，个数为1，Ca2+占据顶点位置，个数为4×＝，Ca2+和F－个数比为1∶2，B正确；题图结构中Ca2+占据体心位置，个数为1，F－占据顶点位置，个数为8×＝1，Ca2+和F－个数比为1∶1，C错误；题图结构中Ca2+占据棱上和体心位置，个数为12×＋1＝4，F－占据顶点和面心位置，个数为8×＋6×＝4，Ca2+和F－个数比为1∶1，D错误。 8．时速600公里的磁浮列车需用到超导材料。超导材料TiN具有NaCl型结构(如图所示)，已知晶胞参数(晶胞边长)为a D(1 D＝10-10m)，TiN的相对分子质量为M。下列说法不正确的是 (　　) A．基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2 B．晶体中阴、阳离子的配位数都是4 C．该晶胞沿z轴的投影图为 D．该晶体的密度为 g·cm-3 B　解析：Ti是22号元素，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，A正确；该晶胞的结构类似NaCl晶胞，晶体中阴、阳离子的配位数都是6，B错误；分析该晶胞沿z轴的投影，Ti3+的半径比N3-大，则顶面棱上的Ti3+会遮盖N3-，投影图为，C正确；N3-位于晶胞顶点和面心，晶胞中N3-数目为8×＋6×＝4，Ti3+位于晶胞内部和棱上，晶胞中Ti3+数目为1＋12×＝4，故晶胞质量为 g，晶胞体积为(a D)3＝a3×10-24 cm3，所以该晶体密度为＝ g·cm-3＝ g·cm-3，D正确。 9．如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数的值，CsCl的相对分子质量用Mr表示，则CsCl晶体的密度为 (　　) A． B． C． D． D　解析：由题图可知，该晶胞中Cl－个数为1，Cs＋个数为8×＝1，相邻两个Cs＋的核间距离为a cm，即其棱长为a cm，晶胞体积V＝a3cm3。密度ρ＝＝ g·cm-3＝ g·cm-3。 10． NaAlH4易发生水解，其晶胞结构如图所示，它由两个正六面体叠加而成，已知正六面体的棱长为a nm。下列说法错误的是 (　　) A．NaAlH4晶体中，与AlH紧邻且等距的Na＋有8个 B．设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为 g·cm-3 C．制备NaAlH4的反应既可以选择在乙醚(CH3CH2OCH2CH3)中进行，也可以在水中进行 D．NaAlH4在熔融状态下能够导电 C　解析：以体心的AlH为研究对象，与之紧邻且等距的Na＋位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心，所以与AlH紧邻且等距的Na＋有8个，A正确；由晶胞结构可知，晶胞中AlH数目为1＋8×＋4×＝4，Na＋数目为6×＋4×＝4，晶胞质量为4× g，晶胞密度为4× g÷[(a×10-7 cm)2×2a×10-7 cm]＝ g·cm-3，B正确； 制备NaAlH4的反应选择在乙醚(CH3CH2OCH2CH3)中进行，由于NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑，故不可以在水中进行，C错误；NaAlH4为离子化合物，熔融状态下能够导电，D正确。 11． CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长。则下列关于CaC2晶体的描述不正确的是 (　　) A．CaC2晶体的熔点较高、硬度也较大 B．和Ca2+距离相等且最近的C构成的多面体是正八面体 C．和Ca2+距离相等且最近的Ca2+有4个 D．如图的晶胞结构中共含有4个Ca2+和C B　解析：CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似，可以判断CaC2也为离子晶体，离子晶体的熔点较高，硬度也较大，A正确；根据晶胞结构可知，Ca2+为八面体填隙，但由于晶胞沿一个方向拉长，所以和Ca2+距离相同且最近的C构成的多面体不是正八面体，B错误；晶胞的一个平面的长与宽不相等，与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+应为4个，C正确；一个晶胞中含有Ca2+的数目为12×＋1＝4，含有C的数目为8×＋6×＝4，D正确。 12．常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2-的位置如图1所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA。 下列说法正确的是 (　　) A．S2-是体心立方堆积 B．Cu2S晶胞中，Cu＋填充了晶胞中一半四面体空隙 C．CuS晶胞中，S2-的配位数为8 D．Cu2S晶胞的密度为 g·cm-3 D　解析：据图可知S2-位于立方体的顶点和面心，为面心立方堆积，A错误；晶胞中S2-的个数为6×＋8×＝4，化学式为Cu2S，则Cu＋的个数为8，所以占据了8个四面体空隙，即全部的四面体空隙，B错误；CuS晶胞中Cu2+位于四面体空隙中，所以Cu2+的配位数为4，化学式为CuS，所以S2-的配位数也为4，C错误；Cu2S晶胞的质量为m＝ g＝ g，晶胞的体积为V＝a3pm3＝a3×10-30cm3，所以密度为ρ＝＝＝ g·cm-3，D正确。 13．(1)钠的晶胞属于体心立方堆积，则该晶胞中属于该晶胞的Na原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋的配位数是________。 (2)钛的一种氟化物晶胞结构如图2所示，其化学式为____________。 (3)元素X的某价态离子Xn＋与N3-形成的晶体结构如图3所示。该晶体中阳离子与阴离子个数比为________，Xn＋中n＝________，晶体中每个N3-被________个等距离的Xn＋包围。 答案：(1)2　8　(2)TiF2　(3)3∶1　1　6 解析：(1)钠的晶胞属于体心立方堆积，则钠处于晶胞的顶点和体心，则属于该晶胞的Na原子数目是1＋8×＝2。由氯化铯晶体的晶胞示意图知，Cs＋处于立方体的体心时，Cl－处于顶点，则Cs＋的配位数是8。 (2)由钛的氟化物晶胞结构知，Ti处于顶点和面心，数目为6×＋8×＝4，F完全处于晶胞的内部，数目为8，则其化学式为TiF2。 (3)Xn＋处于棱边的中点，数目为12×＝3，N3-处于顶点，数目为8×＝1，则该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1，根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0知，Xn＋中n＝1，由结构示意图知，晶体中每个N3-被6个等距离的Xn＋包围。 14．由P、S、Cl、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途。请回答下列问题： (1)基态Cl原子核外电子占有的原子轨道数为________，P、S、Cl的氢化物稳定性由强到弱的顺序为________________。 (2)已知MgO与NiO的晶胞结构(如图1)相同，其中Mg2+和Ni2+的离子半径分别为66 pm和69 pm。则熔点：MgO________NiO(填“>”“<”或“＝”)，理由是____________________ ________________________________________________________________________。 (3)若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，则C离子坐标参数为________。 (4)一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列，Ni2+填充其中(如图2)，已知O2-的半径为a m，用NA表示阿伏加德罗常数的值，每平方米面积上分散的该晶体的质量为________g。(用a、NA表示) 答案：(1)9　HCl>H2S>PH3　(2)>　两者都为离子晶体且阴离子相同，Mg2+的半径比Ni2+的小，MgO的晶格能比NiO的大　(3)(1，，) (4)或 解析：(1)Cl为17号元素，基态Cl原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，核外电子占有的原子轨道为1s、2s、2p(3个)、3s、3p(3个)共9个；非金属性越强，简单氢化物越稳定，因此P、S、Cl的氢化物稳定性由强到弱的顺序为HCl >H2S>PH3。 (2)熔点：MgO>NiO，理由是两者都为离子晶体且阴离子相同，Mg2+的半径比Ni2+的小，MgO的晶格能比NiO的大。 (3)C离子位于立方体右面对角线中心，若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，则C离子坐标参数为(1，，)。 (4)氧离子半径较小，则白球代表Ni2+，图中的单分子层可画出如图所示重复单元：，重复单元呈平行四边形，是相邻四个Ni原子球中心的连线，每个重复单元包含1个O原子和1个Ni原子，NiO的相对分子质量为16＋59＝75，重复单元所占的平行四边形面积S＝2a m×a m＝2a2m2，则1 m2上分散的该晶体质量为××75 g＝或 g。 15．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的外围电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差8；与B位于同一周期的C和D，它们外围电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差2。回答下列问题： (1)D2+的外围电子轨道表示式为_______________________________________。 (2)四种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________(填元素符号)。 (3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为____________；D的配位数为________； ②列式计算该晶体的密度为________g·cm-3(保留小数点后一位)。 答案：(1) 　(2)K　F (3)①K2NiF4　6　②3.4 解析：结合“A和B的外围电子层中未成对电子均只有1个，并且A－与B＋的电子数相差8”，可知A位于第n周期第ⅦA族、B位于n＋2周期第ⅠA族，它们均为前四周期元素，那么A为F，B为K，再结合“与B位于同一周期的C和D，它们外围电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差2”，可知C为Fe(26号)、D为Ni(28号)。(1)Ni失去4s上的2个电子转化为Ni2+，Ni2+的外围电子排布式为3d8，其轨道表示式为。(2)结合元素性质，第一电离能最小的是K，电负性最强的是F。(3)①根据均摊法，F的个数为16×＋4×＋2＝8，K的个数为8×＋2＝4，Ni的个数为8×＋1＝2，该晶体的化学式为K2NiF4；Ni的配位数是6。②结合①知，该晶胞有2个K2NiF4，其质量为，该晶胞的体积为1 308×10-10 cm×400×10-10 cm×400×10-10 cm，密度为 g·cm-3≈3.4 g·cm-3。 16．根据表格数据回答下列有关问题： (1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示： 离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子的核间距/pm 290 276 205 晶格能/(kJ·mol-1) 787 3 890 ①NaBr晶体的晶格能比NaCl晶体的________(填“大”或“小”)，主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②MgO晶体的晶格能比NaCl晶体的大，主要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是____________。 (2)Cu2O的熔点比Cu2S的________(填“高”或“低”)，请解释原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)NaF的熔点________(填“>”“<”或“＝”)BF的熔点，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)①小　NaBr中离子的核间距比NaCl的大　②MgO晶体中的阴、阳离子所带电荷数多，且离子的核间距小　③MgO　 (2)高　O2-的半径小于S2-的半径， Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键　 (3)＞　两者均为离子化合物，且所带电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱 17．某离子晶体的晶胞结构如图所示。回答下列问题： (1)晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着________个Y。 (2)晶体中在每个X周围与它最近且距离相等的X共有________个。 (3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1，晶胞密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个最近的X间的距离为________cm。 答案：(1)4　8　(2)12　(3) 解析：此晶胞初看比较复杂，若将X、Y分开来看，X在晶胞中的位置类同NaCl中的Na＋或Cl－，如图(a)，体内8个Y分别位于每个小立方体的中心，如图(b)。 (1)从图(b)知，每个Y同时吸引着4个X，为方便观察，根据晶胞与晶体的关系，不难想象图(a)与图(c)是等效的，所以由图(c)中心的X与图(b)中Y的关系知，每个X同时吸引着8个Y。(2)从图(c)中心的X来看，与它最近且距离相等的X处于平面四边形的对角线上，共有12个。(3)设晶胞边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4M，a＝，两个最近的X间的距离为面对角线长的一半，即。 18．(1)(2022·全国甲卷，节选)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是________；若该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为________pm。 (2)(2022·全国乙卷)α­AgI晶体中I－作体心立方堆积(如图所示)，Ag＋主要分布在由I－构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下，Ag＋不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，α­AgI晶体在电池中可作为________。 已知阿伏加德罗常数的值为NA，则α­AgI晶体的摩尔体积Vm＝________m3·mol-1(列出算式)。 答案：(1)Ca2+　a (2)电解质　 解析：(1)根据萤石晶胞结构，X离子分布在晶胞的顶点和面心上，则1个晶胞中X离子共有8×＋6×＝4个，Y离子分布在晶胞内部，则1个晶胞中共有8个Y离子，因此该晶胞的化学式应为XY2，结合萤石的化学式可知，X为Ca2+；根据晶胞结构，将晶胞分成8个相等的小正方体，仔细观察CaF2的晶胞结构不难发现F－位于晶胞中8个小立方体的体心，小立方体边长为a pm，体对角线长为a pm，Ca2+与F－之间的距离就是小晶胞体对角线长的一半，因此晶体中正负离子的核间距的最小距离为a pm。 (2)由题意可知，在电场作用下，Ag＋不需要克服太大阻力即可发生迁移，因此α­AgI晶体是优良的离子导体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为8×＋1＝2，依据化学式为AgI可知，银离子个数也为2，晶胞的物质的量n＝ mol＝ mol，晶胞体积V＝a3pm3＝(504×10-12)3m3，则α­AgI晶体的摩尔体积Vm＝＝＝m3·mol-1。 学科网（北京）股份有限公司 $$