新課標(biāo)地區(qū)專(zhuān)用2020高中化學(xué)第3章第四節(jié)離子晶體講義精練含解析新人教版選修

第四節(jié)離子晶體學(xué)業(yè)要求素養(yǎng)對(duì)接1.借助離子晶體模型認(rèn)識(shí)離子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。2.能利用離子鍵的有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。微觀探析：離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。模型認(rèn)知：能借助離子晶體模型說(shuō)明離子晶體中的微粒及其微粒間的相互作用。[知識(shí)梳理]離子晶體(1)構(gòu)成微粒：陽(yáng)離子和陰離子。(2)作用力：離子鍵。(3)配位數(shù)：一個(gè)離子周?chē)钹徑漠愲娦噪x子的數(shù)目。(1)幾何因素：晶體中正、負(fù)離子的半徑比。(2)電荷因素：晶體中正、負(fù)離子的電荷比。(3)鍵性因素：離子鍵的純粹程度。晶體類(lèi)型NaClCsClCaF2晶胞陽(yáng)離子的配位數(shù)688陰離子的配位數(shù)684晶胞中所含離子數(shù)Cl－4Na＋4Cs＋1Cl－1Ca2＋4F－8(1)硬度較大，難于壓縮。(2)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高。(3)固體不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)或水溶液時(shí)能導(dǎo)電?！咀灾魉伎肌侩x子晶體是否全由金屬元素與非金屬元素組成？提示不一定，如NH4Cl固體是離子晶體但它不含金屬元素。[自我檢測(cè)]1.判斷正誤，正確的打“√”；錯(cuò)誤的打“×”。(1)“NaCl”是氯化鈉的分子式。()(2)離子晶體一定含有金屬陽(yáng)離子。()(3)離子晶體中一定不存在共價(jià)鍵。()(4)離子晶體都能導(dǎo)電。()(5)金屬晶體和離子晶體的導(dǎo)電實(shí)質(zhì)是一樣的。()(6)固態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電，這一性質(zhì)能說(shuō)明某晶體一定是離子晶體。()(7)NaCl晶體的晶胞中有1個(gè)Cl－和1個(gè)Na＋。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×2.離子晶體一般不具有的特征是()A.熔點(diǎn)較高，硬度較大D.離子間距離較大，其密度較大解析離子晶體的結(jié)構(gòu)決定著離子晶體具有一系列特性，這些特性包括A、B、C項(xiàng)所述；離子間的距離取決于離子半徑的大小及晶體的密堆積方式等。答案D3.下列7種物質(zhì)：①白磷(P4)；②水晶；③氯化銨；④氫氧化鈣；⑤氟化鈉；⑥過(guò)氧化鈉；⑦石墨。固態(tài)下都為晶體，回答下列問(wèn)題(填寫(xiě)序號(hào))：(1)不含金屬離子的離子晶體是________，只含離子鍵的離子晶體是________，既有離子鍵又有非極性鍵的離子晶體是________，既有離子鍵又有極性鍵的離子晶體是________。(2)既含范德華力，又有非極性鍵的晶體是________，熔化時(shí)既要克服范德華力，又要破壞化學(xué)鍵的是________，熔化時(shí)只破壞共價(jià)鍵的是________。答案(1)③⑤⑥③④(2)①⑦⑦②學(xué)習(xí)任務(wù)一離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【合作交流】在我們周?chē)鷱V泛存在著離子化合物，常溫下，許多離子化合物以晶體形態(tài)存在，如碳酸鈣等。1.含金屬陽(yáng)離子的晶體一定是離子晶體嗎？有陽(yáng)離子的晶體中一定存在陰離子嗎？提示不一定。也可能是金屬晶體；晶體中含有陽(yáng)離子，不一定存在陰離子，如金屬晶體由陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成。2.離子晶體的熔點(diǎn)一定低于共價(jià)晶體嗎？提示不一定。離子晶體的熔點(diǎn)不一定低于共價(jià)晶體，如MgO是離子晶體，SiO2是共價(jià)晶體，MgO的熔點(diǎn)高于SiO2的熔點(diǎn)。3.離子晶體中除含有離子鍵外，是否含有共價(jià)鍵？提示離子晶體中除含有離子鍵外，還有可能含有共價(jià)鍵、配位鍵。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含離子鍵和共價(jià)鍵?！军c(diǎn)撥提升】(1)離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵，由于離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性，故離子晶體一般采取密堆積方式。(2)離子晶體中存在的微粒是陽(yáng)離子和陰離子，離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比，而不是表示其分子組成。(3)離子晶體中，離子半徑越小，離子所帶電荷越多，離子鍵越強(qiáng)。性質(zhì)原因熔、沸點(diǎn)離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵，熔化或氣化時(shí)需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和難揮發(fā)性。通常情況下，同種類(lèi)型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎導(dǎo)電性不導(dǎo)電，但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，陰、陽(yáng)離子不能自由移動(dòng)，即晶體中無(wú)自由移動(dòng)的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí)，陰、陽(yáng)離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動(dòng)的離子，在外加電場(chǎng)的作用下，離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時(shí)，陰、陽(yáng)離子受到水分子的作用成了自由移動(dòng)的離子(或水合離子)，在外加電場(chǎng)的作用下，陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、苯、CCl4)中。當(dāng)把離子晶體放入水中時(shí)，水分子對(duì)離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開(kāi)晶體，變成在水中自由移動(dòng)的離子延展性離子晶體中陰、陽(yáng)離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動(dòng)，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無(wú)延展性判斷一種物質(zhì)是不是離子晶體，我們可以根據(jù)物質(zhì)的分類(lèi)、組成和性質(zhì)等方面進(jìn)行判斷。(1)利用物質(zhì)的分類(lèi)金屬離子和酸根離子、OH－形成的大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿，活潑金屬的氧化物和過(guò)氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質(zhì)和種類(lèi)如成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導(dǎo)電，但熔融或溶于水時(shí)能導(dǎo)電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。類(lèi)型項(xiàng)目離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體的粒子陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(范德華力或氫鍵)金屬鍵確定作用力強(qiáng)弱的一般判斷方法離子電荷數(shù)、半徑鍵長(zhǎng)(原子半徑)組成結(jié)構(gòu)相似時(shí)，比較相對(duì)分子質(zhì)量離子半徑、價(jià)電子數(shù)熔、沸點(diǎn)較高很高較低差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點(diǎn)為3410℃)硬度略硬而脆很大較小差別較大導(dǎo)電性不良導(dǎo)體(熔化后或溶于水導(dǎo)電)不良導(dǎo)體(個(gè)別為半導(dǎo)體)不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電)良導(dǎo)體溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)機(jī)械加工性不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良易錯(cuò)提醒(1)離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價(jià)鍵，一定不存在分子間作用力。(2)只有分子晶體中存在單個(gè)分子。(3)某些離子晶體的熔點(diǎn)高于某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)。如MgO(2852℃)＞SiO2(1710℃)。(4)某些分子晶體的熔點(diǎn)高于某些金屬晶體的熔點(diǎn)。如堿金屬熔點(diǎn)較低。(5)個(gè)別金屬的熔點(diǎn)高于某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)。如鎢(3410℃)＞SiO2(1710℃)。(6)合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬的熔點(diǎn)。5.晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較方法(1)不同類(lèi)型晶體熔、沸點(diǎn)的比較：①不同類(lèi)型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：共價(jià)晶體＞離子晶體＞分子晶體。②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。(2)同種類(lèi)型晶體熔、沸點(diǎn)的比較：①共價(jià)晶體原子半徑越小→鍵長(zhǎng)越短→鍵能越大→熔、沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn)：金剛石＞硅晶體。②離子晶體一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高。如熔點(diǎn)：MgO＞NaCl＞CsCl。③分子晶體a.分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常得高。如沸點(diǎn)：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。④金屬晶體金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高。如熔、沸點(diǎn)：Na＜Mg＜Al?！纠?】NaCl晶體模型如下圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周?chē)瑫r(shí)吸引________個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－周?chē)餐瑫r(shí)吸引著________個(gè)Na＋，在NaCl晶胞中含有________個(gè)Na＋、________個(gè)Cl－，晶體中每個(gè)Na＋周?chē)c它距離最近且相等的Na＋共有________個(gè)。(2)對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是________。A.相鄰的正、負(fù)離子核間距等于正、負(fù)離子半徑之和B.與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同C.每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－作為近鄰解析(1)在氯化鈉晶體中，一個(gè)Na＋位于晶胞的中心，12個(gè)Na＋分別位于晶胞的12條棱上，則屬于該晶胞的Na＋相當(dāng)于3個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)×12＝3))，因此一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Na＋，8個(gè)Cl－分別位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于1個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8)×8＝1))，6個(gè)Cl－分別位于晶胞的6個(gè)面心上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于3個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×6＝3))，所以一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Cl－?？梢?jiàn)NaCl晶體中Na＋、Cl－的個(gè)數(shù)比為1∶1。圖中位于晶胞中心的Na＋實(shí)際上共有3個(gè)平面通過(guò)它，通過(guò)中心Na＋的每個(gè)平面都有4個(gè)Na＋位于平面的四角，這4個(gè)Na＋與中心Na＋距離最近且距離相等。所以在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周?chē)c它距離最近且距離相等的Na＋共有12個(gè)，按相似的方法可推出每個(gè)Cl－周?chē)c它最近且距離相等的Cl－也共有12個(gè)。(2)氯化銫晶體結(jié)構(gòu)呈體心立方堆積，B錯(cuò)誤，氯化鈉晶體中以Na＋為中心向三維方向伸展，有6個(gè)Cl－近鄰，C正確，相鄰的正、負(fù)離子核間距不等于正、負(fù)離子半徑之和，A錯(cuò)誤。答案(1)664412(2)C判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖是否表示晶胞的方法整塊晶體是由完全相同的晶胞“無(wú)隙并置”地堆積而成的?！巴耆嗤卑ā盎瘜W(xué)上等同”——晶胞里原子的數(shù)目和種類(lèi)完全等同；還包括“幾何上等同”——晶胞的形狀、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同。“無(wú)隙并置”即一個(gè)晶胞與它的相鄰晶胞完全共頂角、共面、共棱。晶胞的這種本質(zhì)屬性可歸納為晶胞具有平移性。因此可根據(jù)結(jié)構(gòu)圖在晶體中是否具有平移性來(lái)判斷是否表示晶胞。【變式訓(xùn)練】1.如圖所示是從NaCl或CsCl的晶體結(jié)構(gòu)中分割出來(lái)的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖是()A.圖(1)和(3) B.圖(2)和(3)C.圖(1)和(4) D.只有圖(4)解析本題考查了離子晶體的代表物質(zhì)NaCl、CsCl的晶體結(jié)構(gòu)。NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周?chē)钹徑腃l－有6個(gè)，構(gòu)成正八面體，同理，每個(gè)Cl－周?chē)钹徑?個(gè)Na＋也構(gòu)成正八面體，由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖，C項(xiàng)正確。答案C2.下列性質(zhì)適合于離子晶體的是()A.熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電B.熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃D.熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g·cm－3解析離子晶體在液態(tài)(即熔融狀態(tài))導(dǎo)電；CS2是非極性溶劑，根據(jù)相似相溶規(guī)律，C不是離子晶體；離子晶體質(zhì)硬易碎，且固態(tài)不導(dǎo)電，D不是離子晶體。答案A3.鋇在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鋇的氧化物晶體，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()2O22＋距離相等且最近的Ba2＋共有4個(gè)解析圖示晶體中含有Ba2＋和Oeq\o\al(2－,2)，則該晶體屬于離子晶體，A正確。該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)相似，所以與每個(gè)Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個(gè)，C不正確，D不正確。該氧化物的1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Ba2＋和4個(gè)Oeq\o\al(2－,2)，晶體的化學(xué)式應(yīng)為BaO2，B不正確。答案A【例2】Mg是第三周期元素，該周期部分元素氟化物的熔點(diǎn)見(jiàn)下表：氟化物NaFMgF2SiF4熔點(diǎn)/K12661534183(1)解釋表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因：_______________________________________________________。_______________________________________________________。(2)硅在一定條件下可以與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，試判斷SiCl4的沸點(diǎn)比CCl4的________(填“高”或“低”)，理由_______________________________________________________。解析(1)先比較不同類(lèi)型晶體的熔點(diǎn)。NaF、MgF2為離子晶體，離子間以離子鍵結(jié)合，離子鍵作用強(qiáng)，SiF4固態(tài)時(shí)為分子晶體，分子間以范德華力結(jié)合，范德華力較弱，故NaF和MgF2的熔點(diǎn)都高于SiF4。b.再比較相同類(lèi)型晶體的熔點(diǎn)。Na＋的半徑比Mg2＋半徑大，Na＋所帶電荷數(shù)小于Mg2＋，所以MgF2的離子鍵比NaF的離子鍵強(qiáng)度大，MgF2熔點(diǎn)高于NaF熔點(diǎn)。(2)SiCl4和CCl4組成、結(jié)構(gòu)相似，SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CCl4的相對(duì)分子質(zhì)量，SiCl4的分子間作用力大于CCl4的分子間作用力，故SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4的熔點(diǎn)。2為離子晶體，SiF4為分子晶體，所以NaF與MgF2遠(yuǎn)比SiF42＋的半徑小于Na＋的半徑且Mg2＋所帶電荷數(shù)較大，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(2)高SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量比CCl4的大，范德華力大，因此沸點(diǎn)高晶格能的大小與離子半徑成反比，和電荷成正比?！咀兪接?xùn)練】4.下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A.熔點(diǎn)：NaF＞MgF2＞AlF3B.沸點(diǎn)：NaF＞NaCl＞NaBrC.陰離子的配位數(shù)：CsCl＞NaCl＞CaF2D.硬度：MgO＞CaO＞BaO解析由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的離子半徑依次減小，所帶電荷數(shù)依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的微粒間的作用力依次增大，即熔點(diǎn)依次升高，A錯(cuò)誤；F－、Cl－、Br－的半徑依次增大，NaF、NaCl、NaBr的微粒間的作用力依次減小，B正確；CsCl、NaCl、CaF2中陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4，C正確；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋的半徑依次增大，MgO、CaO、BaO的微粒間的作用力依次減小，即硬度依次減小，D正確。答案A5.現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：－83NaCl硅晶體：1410Na：98HCl：－115KCl硼晶體：2300K：64HBr：－89RbCl二氧化硅：1732Rb：39HI：－51MgO：2800據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)由表格可知，A組熔點(diǎn)普遍偏高，據(jù)此回答：①A組屬于________晶體，其熔化時(shí)克服的粒子間的作用力是________。②硅的熔點(diǎn)低于二氧化硅，是由于_______________________________________________________。③硼晶體的硬度與硅晶體相對(duì)比：_______________________________________________________。(2)B組晶體中存在的作用力是________，其共同的物理性質(zhì)是________(填序號(hào))，可以用________理論解釋。①有金屬光澤②導(dǎo)電性③導(dǎo)熱性④延展性(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于______________________________________________________________________________________________________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號(hào))。①硬度?、谒芤耗軐?dǎo)電③固體能導(dǎo)電④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)___________________，MgO晶體的熔點(diǎn)高于三者，其原因解釋為_(kāi)_____________________________________________________________。解析(1)A組由非金屬元素組成，熔點(diǎn)最高，屬于共價(jià)晶體，熔化時(shí)需破壞共價(jià)鍵。由共價(jià)鍵形成的共價(jià)晶體中，原子半徑小的鍵長(zhǎng)短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。(2)B組都是金屬，存在金屬鍵，具有金屬晶體的性質(zhì)，可以用“電子氣理論”解釋相關(guān)物理性質(zhì)。(3)C組鹵化氫晶體屬于分子晶體，HF熔點(diǎn)高是由于分子之間形成氫鍵。(4)D組是離子化合物，熔點(diǎn)高，具有離子晶體的性質(zhì)。(5)熔點(diǎn)與離子電荷數(shù)和離子半徑有關(guān)，電荷越多，半徑越小，晶體熔點(diǎn)越高。答案(1)①原子共價(jià)鍵②Si—Si鍵鍵能小于Si—O鍵鍵能③硼晶體大于硅晶體(2)金屬鍵①②③④電子氣(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)②④(5)NaCl＞KCl＞RbClMgO晶體為離子晶體，離子所帶電荷越多，半徑越小，熔點(diǎn)越高分層訓(xùn)練基礎(chǔ)練1.如圖所示，在氯化鈉晶胞中，與每個(gè)Na＋等距離且最近的幾個(gè)Cl－所圍成的立體構(gòu)型為()解析處在中心位置上的Na＋被6個(gè)等距離且最近的Cl－包圍，將6個(gè)Cl－相連，得到的立體構(gòu)型為正八面體。答案B2.氧化鈣在2973K時(shí)熔化，而氯化鈉在1074K時(shí)熔化，二者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類(lèi)似，有關(guān)它們?nèi)埸c(diǎn)差別較大的原因敘述不正確的是()A.氧化鈣晶體中陰、陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)多D.在氧化鈣與氯化鈉的離子間距離類(lèi)似的情況下，熔點(diǎn)主要由陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)的多少?zèng)Q定解析氧化鈣和氯化鈉的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類(lèi)似，故熔點(diǎn)能主要由陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)的多少?zèng)Q定。答案C3.鋅與硫所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。下列判斷正確的是()2＋和S2－數(shù)目不相等解析選項(xiàng)A，該晶體屬于離子晶體。選項(xiàng)B，從晶胞圖分析，含有Zn2＋的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，S2－位于立方體內(nèi)，S2－的數(shù)目為4，所以該晶胞中Zn2＋與S2－的數(shù)目相等。選項(xiàng)C，在ZnS晶胞中，1個(gè)S2－周?chē)嚯x最近的Zn2＋有4個(gè)，1個(gè)Zn2＋周?chē)嚯x最近的S2－有4個(gè)，則S2－的配位數(shù)為4，Zn2＋的配位數(shù)也為4。選項(xiàng)D，ZnO和ZnS中，O2－的半徑小于S2－的半徑，離子所帶的電荷數(shù)相等，所以ZnO的熔點(diǎn)高于ZnS。答案D4.下面的排序不正確的是()A.晶體熔點(diǎn)由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4B.硬度由大到?。航饎偸咎蓟瑁揪w硅C.熔點(diǎn)由高到低：Na＞Mg＞AlD.熔點(diǎn)由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI解析分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越大，則晶體熔點(diǎn)由低到高順序?yàn)镃F4＜CCl4＜CBr4＜CI4，故A正確；鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長(zhǎng)C－C＜C－Si＜Si－Si，則硬度由大到小為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故B正確；金屬離子的電荷越多、半徑越小，其熔點(diǎn)越大，則熔點(diǎn)由高到低為Al＞Mg＞Na，故C錯(cuò)誤；離子半徑越小、離子鍵越強(qiáng)，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑在增大，離子間作用力越強(qiáng)，則熔點(diǎn)由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正確。答案C5.有一種藍(lán)色晶體[可表示為MxFey(CN)6]，經(jīng)X射線(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，它的結(jié)構(gòu)特征是Fe3＋和Fe2＋互相占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn)，而CN－位于立方體棱上。其晶體中陰離子的最小結(jié)構(gòu)單元如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()3(CN)6B.該晶體屬于離子晶體，M呈＋1價(jià)C.該晶體屬于離子晶體，M呈＋2價(jià)3＋距離最近且等距離的CN－為3個(gè)解析由題圖可推出，晶體中陰離子的最小結(jié)構(gòu)單元中含F(xiàn)e2＋的個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，含F(xiàn)e3＋的個(gè)數(shù)也為eq\f(1,2)，CN－的個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,4)＝3，因此陰離子的化學(xué)式為[Fe2(CN)6]－，則該晶體的化學(xué)式只能為MFe2(CN)6，由陰、陽(yáng)離子形成的晶體為離子晶體，M的化合價(jià)為＋1價(jià)，故B項(xiàng)正確；由題圖可看出與每個(gè)Fe3＋最近且距離相等的CN－為6個(gè)。答案B2的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相似，KO2可以看作是Na＋的位置用K＋代替，Cl－的位置用Oeq\o\al(－,2)代替，則下列對(duì)于KO2晶體結(jié)構(gòu)的描述正確的是()＋距離相等且最近的O2－共有8個(gè)＋距離相等且最近的O2－構(gòu)成的多面體是正八面體＋距離相等且最近的K＋有8個(gè)2晶胞中的K＋和Oeq\o\al(－,2)粒子數(shù)均為8解析K＋位于晶胞棱心，與K＋距離相等且最近的O2－位于頂點(diǎn)和面心，共有6個(gè)，故A錯(cuò)誤；與K＋距離相等且最近的O2－共有6個(gè)，構(gòu)成正八面體，K＋位于正八面體中心，故B正確；K＋位于晶胞棱心，則被橫平面、豎平面和正平面共有，且每一個(gè)平面有4個(gè)K＋距離最近，共4×3＝12個(gè)，故C錯(cuò)誤；K＋位于晶胞棱心和體心，數(shù)目為12×1/4＋1＝4，O2－位于頂點(diǎn)和面心，數(shù)目為8×1/8＋6×1/2＝4，即一個(gè)KO2晶胞中攤得的K＋和O2－粒子數(shù)均為4個(gè)，故D錯(cuò)誤。答案B7.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，部分為－2。如圖為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)。下列說(shuō)法正確的是()2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)＋周?chē)?個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周?chē)?個(gè)K＋＋距離最近的K＋有8個(gè)D.晶體中，0價(jià)氧元素與－2價(jià)氧元素的原子個(gè)數(shù)比為1∶3解析在一個(gè)超氧化鉀晶胞中，含K＋數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，O2－數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，故化學(xué)式為KO2，且每個(gè)晶胞中含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)，故A項(xiàng)正確；晶體中每個(gè)K＋周?chē)?個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周?chē)?個(gè)K＋，故B項(xiàng)不正確；晶體中與每個(gè)K＋最近距離的K＋有12個(gè)，故C項(xiàng)不正確；設(shè)0價(jià)氧原子個(gè)數(shù)為x，－2價(jià)氧原子個(gè)數(shù)為y，根據(jù)KO2為電中性得：2y＝eq\f(x＋y,2)，eq\f(x,y)＝eq\f(3,1)，故D項(xiàng)不正確。答案A8.下圖表示一些晶體中的某些結(jié)構(gòu)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)代表金剛石的是(填編號(hào)字母，下同)________，其中每個(gè)碳原子與________個(gè)碳原子最近且距離相等。金剛石屬于________晶體。(2)代表石墨的是________，每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為_(kāi)_______個(gè)。(3)代表NaCl的是________，每個(gè)Na＋周?chē)c它最近且距離相等的Na＋有________個(gè)。(4)代表CsCl的是________，它屬于________晶體，每個(gè)Cs＋與________個(gè)Cl－緊鄰。(5)代表干冰的是________，它屬于________晶體，每個(gè)CO2分子與________個(gè)CO2分子緊鄰。(6)已知石墨中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短，則上述五種物質(zhì)熔點(diǎn)由高到低的排列順序?yàn)開(kāi)_______。解析根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)辨別圖形所代表的物質(zhì)。NaCl晶體是立方體結(jié)構(gòu)，每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－緊鄰，每個(gè)Cl－又與6個(gè)Na＋緊鄰，每個(gè)Na＋(或Cl－)周?chē)c它最近且距離相等的Na＋(或Cl－)有12個(gè)。CsCl晶體由Cs＋、Cl－構(gòu)成立方體結(jié)構(gòu)，但Cs＋組成的立方體中心有1個(gè)Cl－，Cl－組成的立方體中心又鑲?cè)胍粋€(gè)Cs＋，每個(gè)Cl－與8個(gè)Cs＋緊鄰，每個(gè)Cs＋與8個(gè)Cl－緊鄰。干冰也是立方體結(jié)構(gòu)，但在立方體的每個(gè)正方形面的中央都有一個(gè)CO2分子，每個(gè)CO2分子與12個(gè)CO2分子緊鄰。金剛石的基本結(jié)構(gòu)單元是正四面體，每個(gè)碳原子緊鄰4個(gè)其他碳原子。石墨的片層結(jié)構(gòu)由正六邊形結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)碳原子緊鄰另外3個(gè)碳原子，即每個(gè)正六邊形占有1個(gè)碳原子的eq\f(1,3)，所以平均每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)是6×eq\f(1,3)＝2。(6)離子晶體的熔點(diǎn)由其離子鍵的強(qiáng)弱決定，由于半徑Na＋<Cs＋，所以熔點(diǎn)NaCl>CsCl。石墨雖為混合晶體，但粒子間作用力有范德華力、共價(jià)鍵，若要熔化，不僅要破壞范德華力，還要破壞共價(jià)鍵，且石墨中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短，所以石墨中碳碳鍵的鍵能比金剛石中碳碳鍵的大，則石墨的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)要高。答案(1)D4原子(2)E2(3)A12(4)C離子8(5)B分子12(6)石墨>金剛石>NaCl>CsCl>干冰9.(1)氯酸鉀熔化，粒子間克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子間克服了共價(jià)鍵的作用力；碘的升華，粒子間克服了分子間作用力的作用力。三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是________________。(2)下列六種晶體：①CO2②NaCl③Na④Si⑤CS2⑥金剛石，它們的熔點(diǎn)從低到高的順序?yàn)開(kāi)_______________(填序號(hào))。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，能形成分子晶體的物質(zhì)是________________，含有氫鍵的晶體的化學(xué)式是________________，屬于離子晶體的是________________，屬于共價(jià)晶體的是________________，五種物質(zhì)的熔點(diǎn)由高到低的順序是________________。(4)A、B、C、D為四種晶體，性質(zhì)如下：A.固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電，能溶于鹽酸2，不溶于水C.固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電，可溶于水D.固態(tài)、液態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電，熔點(diǎn)為3500℃試推斷它們的晶體類(lèi)型：C________；D________。解析(1)氯酸鉀是離子晶體，熔化離子晶體時(shí)需要克服離子鍵的作用力；二氧化硅是共價(jià)晶體，熔化共價(jià)晶體時(shí)需要克服共價(jià)鍵的作用力；碘為分子晶體，熔化分子晶體時(shí)需克服的是分子間的作用力。由于共價(jià)晶體是由共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，所以共價(jià)晶體的熔點(diǎn)最高；其次是離子晶體；由于分子間作用力與化學(xué)鍵相比較要小得多，所以碘的熔點(diǎn)最低。(2)先把六種晶體分類(lèi)。共價(jià)晶體：④、⑥；離子晶體：②；金屬晶體：③；分子晶體：①、⑤。由于C原子半徑小于Si原子半徑，所以金剛石的熔點(diǎn)高于晶體硅；CO2和CS2同屬于分子晶體，其熔點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量成正比，故CS2熔點(diǎn)高于CO2；Na在通常狀況下是固態(tài)，而CS2是液態(tài)，CO2是氣態(tài)，所以Na的熔點(diǎn)高于CS2和CO2；Na在水中即熔化成小球，說(shuō)明它的熔點(diǎn)較NaCl低。(3)H2、CO2是非極性分子，HF是極性分子，它們均形成分子晶體；(NH4)2SO4屬離子晶體，SiC屬共價(jià)晶體。答案(1)離子鍵SiO2＞KClO3＞I2(2)①⑤③②④⑥(3)H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2(4)離子晶體共價(jià)晶體素養(yǎng)練10.如圖所示，直線(xiàn)交點(diǎn)處的圓圈為NaCl晶體中Na＋或Cl－所處的位置。這兩種離子在空間三個(gè)互相垂直的方向上都是等距離排列的。(1)請(qǐng)將其中代表Na＋的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。(2)在晶體中，每個(gè)Na＋的周?chē)c它最接近且距離相等的Na＋共有________個(gè)。(3)晶體中每一個(gè)重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面體的頂角上、面上、棱上的Na＋或Cl－為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個(gè)晶胞中Cl－的個(gè)數(shù)等于________，即________(填計(jì)算式)；Na＋的個(gè)數(shù)等于________，即________(填計(jì)算式)。(4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，食鹽晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子間的距離為_(kāi)_______cm。解析本題考查NaCl晶體的結(jié)構(gòu)。(1)NaCl晶體中Na＋和Cl－相間排列成面心立方結(jié)構(gòu)。(2)從體心Na＋看，與它最近的且距離相等的Na＋共有12個(gè)。(3)根據(jù)立方體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可求陰、陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)。NaCl晶胞中，含Cl－：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個(gè))，含Na＋：12×eq\f(1,4)＋1＝4(個(gè))。(4)設(shè)Cl－和Na＋的最近距離為acm，則兩個(gè)最近的Na＋間的距離為eq\r(2)acm，晶胞邊長(zhǎng)為2acm，由m＝4×eq\f(M,NA)，ρ＝eq\f(m,V)可知V＝eq\f(4M,ρNA)，得(2acm)3＝eq\f(4×Mg·mol－1,ρg·cm－3×NAmol－1)，a＝eq\r(3,\f(M,2ρNA))，所以?xún)蓚€(gè)Na＋間的最近距離為eq\r(2)×eq\r(3,\f(M,2ρNA))cm。答案(1)見(jiàn)圖(2)12(3)48×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)412×eq\f(1,4)＋1(4)eq\r(2)×eq\r(3,\f(M,2ρNA))11.前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè)，并且A－和B＋的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D，它們價(jià)電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)D2＋的價(jià)層電子排布圖為_(kāi)_________________________________。(2)四種元素中的第一電離能最小的是__________(填元素符號(hào)，下同)，電負(fù)性最大的是__________。(3)A、B和D三種元素組成的一個(gè)化合物的晶胞如圖所示。①該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______________________________________；D的配位數(shù)為_(kāi)_________。②列式計(jì)算該晶體的密度__________g·cm－3。(4)A－、B＋和C3＋三種離子組成的化合物B3CA6，其中化學(xué)鍵的類(lèi)型有______________；該化合物中存在一個(gè)復(fù)雜離子，該離子的化學(xué)式為_(kāi)______________________________________________________，配位體是____________。解析推斷具體元素，根據(jù)元素的性質(zhì)以及化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分析、解決問(wèn)題。A、B、C、D元素的原子序數(shù)依次增大，A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè)，且B＋比A－多8個(gè)電子，故A為F元素，B為K元素；在第四周期中未成對(duì)電子數(shù)為4的原子的價(jià)電子排布式為3d64s2，故C為Fe元素；D的原子序數(shù)比Fe大2，D為Ni元素。(1)Ni原子的價(jià)電子排布式為3d84s2，Ni原子失去最外層4s軌道的兩個(gè)電子變成Ni2＋，故價(jià)層電子排布圖為。(2)F是電負(fù)性最大的元素；同周期元素中隨原子序數(shù)的增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，四種元素中第一電離能最小的是K元素。(3)①在該化合物中F原子位于棱、面心以及晶胞體內(nèi)，故F原子個(gè)數(shù)為eq\f(1,4)×16＋eq\f(1,2)×4＋2＝8個(gè)，K原子位于棱和體內(nèi)，故K原子個(gè)數(shù)為eq\f(1,4)×8＋2＝4個(gè)，Ni原子位于8個(gè)頂點(diǎn)上和晶胞體內(nèi)，故Ni原子個(gè)數(shù)為eq\f(1,8)×8＋1＝2個(gè)，K、Ni、F原子的個(gè)數(shù)比為4∶2∶8＝2∶1∶4，所以化學(xué)式為K2NiF4；由圖示可看出在每個(gè)Ni原子的周?chē)?個(gè)F原子，故配位數(shù)為6。②結(jié)合解析①，根據(jù)密度公式可知ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(39×4＋59×2＋19×8,6.02×1023×4002×1308×10－30)g·cm－3≈3.4g·cm－3。(4)在K3FeF6中含有K＋與[FeF6]3－之間的離子鍵和[FeF6]3－中Fe3＋與F－之間的配位鍵，在配離子[FeF6]3－中F－是配位體。答案(1)(2)KF(3)①K2NiF46②eq\f(39×4＋59×2＋19×8,6.02×1023×4002×1308×10－30)(4)離子鍵、配位鍵[FeF6]3－F－2、H3BO3(層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵結(jié)合)、金屬銅三種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖Ⅰ所示的CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的F－數(shù)為_(kāi)_______。(2)圖Ⅱ所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中最外層已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)的原子是________。H3BO3晶體中B原子個(gè)數(shù)與極性鍵個(gè)數(shù)比為_(kāi)_______。(3)二種晶體中熔點(diǎn)低的是________，其晶體受熱熔化