高中化學(xué)人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)離子晶體 全國公開課

（人教版選修3）第三章第四節(jié)《離子晶體》過關(guān)訓(xùn)練試題（考試時(shí)間：40分鐘滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題（每小題4分，共48分）1．離子晶體中一定不會(huì)存在的相互作用是(D)A．離子鍵B．極性鍵C．非極性鍵D．范德華力2.下列變化過程中需克服相同類型作用力的是(A)A.碘和干冰的升華B.硅和C60的熔化C.氯化氫和氯化鈉的溶解D.溴和汞的汽化3．共價(jià)鍵、金屬鍵、離子鍵和分子間作用力都是構(gòu)成物質(zhì)微粒間的不同相互作用力，則不含有上述兩種相互作用力的晶體是(A)A．SiO2晶體 B．CCl4晶體C．Ba(OH)2晶體 D．Na2O2晶體4.離子晶體一般不具有的特征是(D)A.熔點(diǎn)較高,硬度較大B.易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑C.固體時(shí)不能導(dǎo)電D.離子間距離較大,其密度較小5.下列敘述中正確的是(C)A.CO2分子內(nèi)含有極性鍵,所以CO2分子是極性分子B.分子晶體、原子晶體中一定含有共價(jià)鍵,離子晶體中一定含有離子鍵C.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:NH3>PH3>AsH3D.某非金屬元素從游離態(tài)變成化合態(tài)時(shí),該元素一定被還原【解析】:CO2分子內(nèi)含極性鍵,但分子為直線形分子,是非極性分子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體,由單原子分子構(gòu)成,不存在化學(xué)鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;非金屬元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài),可能發(fā)生氧化反應(yīng)(C→CO2),也可能發(fā)生還原反應(yīng)(Cl2→Cl-),D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．下面的排序不正確的是(C)A．晶體熔點(diǎn)的高低：>B．硬度由大到?。航饎偸?gt;碳化硅>晶體硅C．熔點(diǎn)由高到低：Na>Mg>AlD．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI【解析】A項(xiàng)形成分子間氫鍵的熔、沸點(diǎn)要大于形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)，正確；B項(xiàng)均為原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短共價(jià)鍵越牢固，硬度越大，鍵長有：C—C<C—Si<Si—Si，故硬度相反，正確；C項(xiàng)均為金屬晶體，熔點(diǎn)大小取決于原子半徑大小以及陽離子所帶電荷數(shù)，其規(guī)律是離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，熔點(diǎn)越高，則熔點(diǎn)Al>Mg>Na，C不正確；晶格能越大，則離子鍵越強(qiáng)，離子所帶電荷相同時(shí)離子鍵的強(qiáng)弱與離子半徑有關(guān)，半徑越小，則離子鍵越強(qiáng)，D項(xiàng)正確。7.離子晶體熔點(diǎn)的高低取決于晶格能的大小,下列物質(zhì)的熔點(diǎn)不是由大到小排列的是(C)A.NaF>NaCl>NaBr>NaIB.Na2O>Na2S>NaCl>NaIC.NaCl>CaCl2>MgCl2>AlCl3D.MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3【解析】:晶格能的大小與離子晶體的離子半徑和所帶的電荷數(shù)有關(guān)。A項(xiàng),F-、Cl-、Br-、I-的離子半徑依次增大,故其熔點(diǎn)依次降低,即晶格能按由大到小的順序排列;同理可得出B項(xiàng)、D項(xiàng)的晶格能均按由大到小的順序排列。C項(xiàng),因?yàn)镃a2+的離子半徑大于Mg2+離子半徑,故晶格能大小為MgCl2>CaCl2,則C項(xiàng)明顯錯(cuò)誤。8．下列說法不正確的是(D)A．離子晶體的晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)B．陽離子的半徑越大，則可同時(shí)吸引的陰離子越多C．通常陰、陽離子的半徑越小、電荷越大，該陰陽離子組成離子化合物的晶格能越大D．拆開1mol離子鍵所需的能量叫該離子晶體的晶格能9．下列有關(guān)說法不正確的是(C)A．水合銅離子的模型如圖甲所示，1個(gè)水合銅離子中有4個(gè)配位鍵B．CaF2晶體的晶胞如圖乙所示，每個(gè)CaF2晶胞平均占有4個(gè)Ca2＋C．H原子的電子云圖如圖丙所示，H原子核外大多數(shù)電子在原子核附近運(yùn)動(dòng)D．金屬Cu中Cu原子堆積模型如圖丁所示，為最密堆積，每個(gè)Cu原子的配位數(shù)均為1210．下面有關(guān)晶體的敘述中，錯(cuò)誤的是(C)A．金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的最小碳環(huán)上有6個(gè)碳原子B．在NaCl晶體中每個(gè)Na＋(或Cl－)周圍都緊鄰6個(gè)Cl－(或6個(gè)Na＋)C．白磷晶體中，分子之間通過共價(jià)鍵結(jié)合D．離子晶體在熔化時(shí)，離子鍵被破壞；而分子晶體熔化時(shí)，化學(xué)鍵不被破壞【解析】：金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)最小的碳環(huán)上有6個(gè)碳原子，碳原子之間以共價(jià)鍵連接成環(huán)；NaCl晶體的配位數(shù)為6，即每個(gè)Cl－周圍有6個(gè)Na＋，每個(gè)Na＋周圍有6個(gè)Cl－；白磷的化學(xué)式為P4，結(jié)構(gòu)為正四面體形，鍵角為60°，分子內(nèi)以P—P共價(jià)鍵結(jié)合，而P4分子間以分子間作用力結(jié)合，而非共價(jià)鍵；離子晶體熔化時(shí)，離子鍵被斷開，而分子晶體熔化時(shí)，分子并未發(fā)生改變。11.下面是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是(C)A.①和③ B.②和③C.①和④ D.④【解析】:NaCl晶體是簡單立方體結(jié)構(gòu),每個(gè)Na+周圍有6個(gè)Cl-,每個(gè)Cl-周圍有6個(gè)Na+;與每個(gè)Na+等距離的Cl-有6個(gè),且構(gòu)成正八面體,同理,與每個(gè)Cl-等距離的6個(gè)Na+也構(gòu)成正八面體,由此可知①和④是屬于NaCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分,故C項(xiàng)正確。12.高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)，晶體中氧的化合價(jià)部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如右圖所示為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞，則下列說法正確的是(A)A．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)B．晶體中每個(gè)K＋周圍有8個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有8個(gè)K＋C．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有8個(gè)D．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有6個(gè)【解析】由題中的晶胞結(jié)構(gòu)知：有8個(gè)K＋位于頂點(diǎn)，6個(gè)K＋位于面心，則晶胞中含有的K＋數(shù)為(8×eq\f(1,8))＋(6×eq\f(1,2))＝4(個(gè))；有12個(gè)Oeq\o\al(－,2)位于棱上，1個(gè)Oeq\o\al(－,2)處于中心，則晶胞中含有Oeq\o\al(－,2)數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4(個(gè))，所以超氧化鉀的化學(xué)式為KO2；每個(gè)K＋周圍有6個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有6個(gè)K＋，與每個(gè)K＋距離最近的K＋有12個(gè)。二、填空題（共52分）13.（8分）某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。回答下列問題:(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著個(gè)X,每個(gè)X同時(shí)吸引著個(gè)Y。

(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最近且距離相等的X共有個(gè)。

(3)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,晶胞密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中兩個(gè)最近的X間的距離為cm。

【答案】:(1)48(2)12(3)【解析】:此晶胞初看比較復(fù)雜,若將X、Y分開來看,X在晶胞中的位置類同NaCl中的Na+或Cl-,如圖(a)。體內(nèi)8個(gè)Y分別位于每個(gè)小立方體的中心,如圖(b)。(1)從圖(b)知,每個(gè)Y同時(shí)吸引著4個(gè)X,為方便觀察,根據(jù)晶胞與晶體的關(guān)系,不難想象圖(a)與圖(c)是等效的,所以由圖(c)中心的X與圖(b)中Y的關(guān)系知,每個(gè)X同時(shí)吸引著8個(gè)Y。(2)從圖(c)中心的X來看,與它最近且距離相等的X處于平面四邊形的對(duì)角線上,共有12個(gè)。(3)因晶胞內(nèi)X的個(gè)數(shù)為8×+6×=4,Y的個(gè)數(shù)為8,即有4個(gè)XY2(或Y2X)。故其物質(zhì)的量為mol,質(zhì)量為g。設(shè)晶胞邊長為acm,晶體中最近的兩個(gè)X間的距離為lcm;由m=ρa(bǔ)3和l=得:l=(cm)。14．（12分）鎂、銅等金屬離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子。工業(yè)上從海水中提取鎂時(shí)，先制備無水氯化鎂，然后將其熔融電解，得到金屬鎂。(1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時(shí)，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點(diǎn)之外還有________。(2)已知MgO的晶體結(jié)構(gòu)屬于NaCl型。某同學(xué)畫出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，請(qǐng)改正圖中錯(cuò)誤：________。(3)Mg是第三周期元素，該周期部分元素氟化物的熔點(diǎn)見下表：氟化物NaFMgF2SiF4熔點(diǎn)/K12661534183解釋表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因：__________________?！敬鸢浮浚?1)增大熔融鹽中的離子濃度，從而增強(qiáng)熔融鹽的導(dǎo)電性(2)⑧應(yīng)為黑色(3)NaF與MgF2為離子晶體，SiF4為分子晶體，所以NaF與MgF2的熔點(diǎn)遠(yuǎn)比SiF4的高，又因?yàn)镸g2＋的半徑小于Na＋的半徑，且Mg2＋的電荷數(shù)大于Na＋的電荷數(shù)，所以MgF2的離子鍵強(qiáng)度大于NaF的離子鍵強(qiáng)度，故MgF2的熔點(diǎn)高于NaF的熔點(diǎn)【解析】：(1)鈉、鉀、鈣等都是比鎂活潑的金屬，它們的氯化物在熔融鹽中的電離大于氯化鎂，所以其作用除了可變成混合物而降低熔點(diǎn)外，還能夠增大熔融鹽中的離子濃度，增強(qiáng)導(dǎo)電性。(2)因?yàn)檠趸V與氧化鈉的晶胞相似，所以在晶體中每個(gè)Mg2＋周圍應(yīng)該有6個(gè)O2－，每個(gè)O2－周圍應(yīng)該有6個(gè)Mg2＋，根據(jù)此規(guī)則可得⑧應(yīng)該改為黑色。(3)物質(zhì)的熔點(diǎn)與其晶體的類型有關(guān)，如果形成的是分子晶體，則其熔點(diǎn)較低，而如果形成的是離子晶體，則其熔點(diǎn)較高，在離子晶體中，離子半徑越小，電荷數(shù)越多，則形成的離子鍵越強(qiáng)，所得物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。三種物質(zhì)中，氟化鈉和氯化鎂是離子晶體，而氟化硅是分子晶體。15．（14分）下圖為幾種晶體或晶胞的示意圖：請(qǐng)回答下列問題：(1)上述晶體中，粒子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成的晶體是________________。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開____________________。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同，NaCl晶體的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶體，原因是________________________。(4)每個(gè)Cu晶胞中實(shí)際占有________個(gè)Cu原子，CaCl2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為________。(5)冰的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰，除H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，還有一個(gè)重要的原因是________________________________?！敬鸢浮?1)金剛石晶體(2)金剛石>MgO>CaCl2>冰>干冰(3)小于MgO晶體中離子的電荷數(shù)大于NaCl晶體中離子電荷數(shù)；且r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)(4)48(5)水分子之間形成氫健【解析】(2)離子晶體的熔點(diǎn)與離子半徑及離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越大，則離子晶體熔點(diǎn)越高。金剛石是原子晶體，熔點(diǎn)最高，冰、干冰均為分子晶體，冰中存在氫鍵，冰的熔點(diǎn)高于干冰。(4)銅晶胞實(shí)際占有銅原子數(shù)用均攤法分析，8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，氯化鈣類似于氟化鈣，Ca2＋的配位數(shù)為8，Cl－配位數(shù)為4。16.（18分）已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48。X的一種1∶1型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵。Z是金屬元素，Z的單質(zhì)和化合物有廣泛的用途。已知Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個(gè)未成對(duì)電子。工業(yè)上利用ZO2和碳酸鋇在熔融狀態(tài)下制取化合物M(M可看做一種含氧酸鹽)。M有顯著的“壓電性能”，應(yīng)用于超聲波的發(fā)生裝置。經(jīng)X射線分析，M晶體的最小重復(fù)單元為正方體(如圖)，邊長為4.03×10－10m，頂點(diǎn)位置為Z4＋所占，體心位置為Ba2＋所占，所有棱心位置為O2－所占。(1)Y在周期表中位于__________________；Z4＋的核外電子排布式為___________________。(2)X的該種氫化物分子構(gòu)型為________，X在該氫化物中以________方式雜化。X和Y形成的化合物的熔點(diǎn)應(yīng)該________(填“高于”或“低于”)X氫化物的熔點(diǎn)。(3)①制備M的化學(xué)方程式是______________________________________________________________________________________________________________________________。②在M晶體中，若將Z4＋置于正方體的體心，Ba2＋置于正方體的頂點(diǎn)，則O2－處于正方體的_______________________。③在M晶體中，Z4＋的氧配位數(shù)為________。④已知O2－半徑為1.40×10－10m，則Z4＋半徑為____________________m。【答案】(1)第四周期第ⅡA族1s22s22p63s23p6(2)直線形sp高于(3)①TiO2＋