内容正文:
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专题3 微粒间作用力与物质性质
第二单元 离子键 离子晶体
单元综合训练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列关于离子晶体的说法正确的是( )
A.形成离子晶体的阴、阳离子之间只存在静电引力
B.阴、阳离子的配位数只与阴、阳离子的电荷比有关
C.离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高
D.熔融状态下离子键被破坏,使离子自由移动从而导电
解析:形成离子晶体的阴、阳离子之间不仅存在静电引力,还存在静电斥力,故A错误;阴、阳离子的配位数还与阴、阳离子的半径比有关,故B错误;有些共价化合物熔化时需克服共价键,其熔点一般高于离子化合物,故C错误。
(建议用时:40分钟)
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2.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )
①第3周期第一电离能最小的元素 ②外围电子排布式为2s22p6的原子对应的元素 ③2p轨道为半满的原子对应的元素 ④电负性最大的元素
A.①④ B.③④
C.②③ D.①②
解析:活泼金属元素和活泼非金属元素之间易形成离子化合物。①第3周期第一电离能最小的元素是Na元素;②外围电子排布式为2s22p6的原子为Ne原子;③2p轨道为半满的原子对应的元素为N元素;④电负性最大的元素是F元素。Na元素和F元素之间最易形成离子化合物。
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3.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Na+数为( )
A.12个 B.8个
C.4个 D.3个
解析:NaCl晶胞中Cl-个数为4,由题意知,冰晶石晶胞中[AlF6]3-的个数也应当为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Na+个数为4×3=12。
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4.下列有关晶格能的叙述正确的是( )
A.晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所释放的热量
B.晶格能通常取负值
C.晶格能越大,形成的离子晶体越稳定
D.晶格能越大,物质的硬度反而越小
解析:晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的热量,A错误;破坏离子键需要吸收能量,故晶格能通常取正值,B错误;晶格能越大,离子键越强,形成的离子晶体越稳定,C正确;晶格能越大,离子键越强,物质的硬度越大,D错误。
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5.下面有关离子晶体的叙述中,不正确的是( )
A.1 mol氯化钠中有6.02×1023个NaCl分子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻6个Cl-
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻6个Cs+
D.平均每个CsCl晶胞中有1个Cs+、1个Cl-
解析:氯化钠为离子晶体,不存在分子,故A错误。
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[名师点拨]
离子晶体的化学式不具有分子的含义,它只表示晶体中阴、阳离子的最简数目比。
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6.如图是从NaCl或CsCl晶胞结构图中分割出来的部分结构图,试判断属于CsCl晶胞结构的图像是( )
A.①③ B.②③
C.②④ D.①④
解析:在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着最近且等距的8个Cl-,同样,每个Cl-周围同时吸引着最近且等距的8个Cs+,图②和图③中离子的配位数均为8,属于CsCl晶胞结构,而图①和图④中离子配位数均为6,属于NaCl晶胞结构。
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8.锌与硫所形成的化合物在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛,其晶体的晶胞结构如图所示。下列判断正确的是( )
A.该晶体属于金属晶体
B.该晶胞实际含有的Zn2+和S2-数目不相等
C.与每个Zn2+紧邻的S2-有6个
D.氧化锌晶体的晶格能大于硫化锌晶体
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9.下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径:
分析上表数据可以得出( )
A.离子晶体中阳离子的半径越大,越易分解
B.离子晶体中阳离子的半径越小,越难分解
C.离子晶体中阳离子的半径越大,结合碳酸根离子中的氧离子越容易
D.离子晶体中阳离子的半径越小,结合碳酸根离子中的氧离子越容易
碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
分解温度/℃ 402 900 1172 1360
阳离子半径/pm 66 99 112 135
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解析:同一主族相同价态的阳离子半径随原子序数的增加而变大。由表中阳离子半径和碳酸盐分解温度的数据可以看出离子晶体中阳离子的半径越小,越易分解;容易分解说明金属阳离子容易和碳酸根离子中的氧离子结合。
碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
分解温度/℃ 402 900 1172 1360
阳离子半径/pm 66 99 112 135
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11.有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],经X射线衍射实验研究发现,其晶体中阴离子的最小结构单位如图所示。它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上,则下列说法正确的是( )
A.x=2,y=1
B.该晶体属于离子晶体,M呈+2价
C.M离子在立方体的体心位置
D.该晶胞中与每个Fe2+距离最近且相等的CN-有6个
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二、非选择题
12.根据表格数据回答下列有关问题。
(1)已知NaBr、NaCl、MgO离子晶体的核间距和晶格能如表所示:
①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能____(填“大”或“小”),主要原因是___________
______________。
NaBr比NaCl离子的核间距大
小
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 298 282 210
晶格能/(kJ·mol-1) 786 3791
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②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大,主要原因是_________________________
__________________________________。
③NaBr、NaCl和MgO晶体中,熔点最高的是_______。
氧化镁晶体中的阴、阳离子所带电荷数多,并且离子的核间距小
MgO
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 298 282 210
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两者均为离子化合物,且阴、阳离子电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低
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13.NaCl是重要的化工原料。回答下列问题:
(1)元素Na的焰色反应呈____色,外围电子跃迁到相邻较高能级后形成激发态
Na原子,其外围电子轨道表示式为_____________。
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构,但其熔点比NaCl低,原因是_________________________________________________________________。
黄
K+的半径大于Na+,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低
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7.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中哑铃形Ceq \o\al(2-,2)的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的Ceq \o\al(2-,2)数目为( )
A.4
B.6
C.8
D.12
解析:在NaCl晶体中,与一个Na+距离最近且相等的Cl-有6个,而根据题中信息,CaC2晶体中由于Ceq \o\al(2-,2)存在,使得Ca2+周围的6个Ceq \o\al(2-,2)中有2个Ceq \o\al(2-,2)离该Ca2+距离比其他4个Ceq \o\al(2-,2)离该Ca2+远。
解析:A项,该晶体属于离子晶体,错误;B项,由晶胞结构知,每个晶胞含有Zn2+的个数为8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4,S2-的个数为4,所以该晶胞中Zn2+与S2-的数目相等,错误;C项,由晶胞结构可知,与每个Zn2+紧邻的S2-有4个,错误;D项,ZnO和ZnS中,离子半径:O2-<S2-,阴、阳离子所带的电荷数相等,所以ZnO晶体的晶格能大于ZnS晶体,正确。
解析:根据密度公式,可知ρ=eq \f(N·M,V·NA)=eq \f(303,a×a×1.1a×10-30×NA) g·cm-3=
eq \f(303×1030,1.1a3×NA) g·cm-3,C错误。
10.一种具有钙钛矿结构的光催化剂,其四方晶胞结
构如图所示(α=β=γ=90°),NA是阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是( )
A.该物质的化学式为PbTiO3 B.1位和2位O2-的核间距为eq \f(\r(2.21),2)a pm
C.晶体的密度为eq \f(303,NA×a3)×1030 g·cm-3 D.2位O2-的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0,\f(1,2)))
解析:Fe3+在立方体的顶点,每个顶点被8个晶胞共
享,每个晶胞中Fe3+个数为4×eq \f(1,8)=eq \f(1,2),同理每个晶胞中Fe2+
个数为eq \f(1,2),CN-位于棱上,每个CN-被4个晶胞共享,故每
个晶胞中CN-个数为12×eq \f(1,4)=3,晶体的化学式为MxFey(CN)6,
2个晶胞中含有6个CN-,同时含有1个Fe3+和1个Fe2+,即晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]-,根据化合物中各元素的化合价代数和为0可知,x=1,y=2,A错误;由A项分析可知,M呈+1价,因为有阴、阳离子,故该晶体属于离子晶体,B错误;若M离子在立方体的体心位置,则该晶体的化学式应为MFe(CN)3,与题意不符合,故M离子不可能在立方体的体心位置,C错误。
(2)NaF的熔点______(填“>”“<”或“=”)-,4) INCLUDEPICTURE "../../../../杨楠/课件/468化学(选择性必修2作业测评(苏教学生等话/468HX23.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "../../../../杨楠/课件/468化学(选择性必修2作业测评(苏教学生等话/468HX23.TIF" \* MERGEFORMAT
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BF的熔点,其原因是_____________________________________________________________________________________________。
(3)NaCl晶体在50~300 GPa的高压下和Cl2反应,可以形成一种晶体,其立方晶胞如图所示(大球为Cl,小球为Na)。
①若A原子的坐标为(0,0,0),B原子的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0,\f(1,4))),则C原子的坐标为____________。
②晶体中,Cl构成的多面体包含____个三角形的面,与Cl紧邻的Na的个数为___。
③已知晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,
则该晶体的密度为_____________ g·cm-3(列出计算式)。
解析:(3)②根据晶胞结构可知,晶体中Cl构成的
多面体共有12个顶点,每个顶点被5个三角形共享,
每个三角形平均占有3×eq \f(1,5)=eq \f(3,5)个顶点,因此,Cl构成的
多面体包含12÷eq \f(3,5)=20个三角形的面。③根据均摊法可知,该晶胞中含有2个Na和6个Cl,ρ=eq \f(m,V)=eq \f(\f(23×2+6×35.5,NA),(a×10-10)3) g·cm-3=eq \f(259,NAa3×10-30) g·cm-3。
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