《离子晶体》练习 市赛一等奖

《离子晶体》练习1．下列化学式表示的物质中，属于离子晶体并且含有非极性共价键的是()A．BaCl2 B．Na2O2C．H2O2 D．NH4Cl解析A、B、D项的物质属于离子晶体，BaCl2中只含离子键，NH4Cl中含有离子键和极性键。答案B2．下列性质中，可以证明某化合物一定属于离子晶体的是()A．可溶于水B．具有较高的熔点C．水溶液能导电D．固态不导电，熔融状态能导电解析可溶于水的不一定是离子晶体，HCl易溶于水，属于分子晶体，具有较高熔点的不仅有离子晶体，还有原子晶体和部分金属晶体；水溶液能导电的化合物不一定是离子晶胞，如HCl；判断离子晶体的方法是：固态时不导电，熔融状态导电。答案D3．下列大小关系正确的是()A．晶格能：NaCl<NaBr B．熔点：NaI>NaBrC．硬度：MgO>CaO D．熔沸点：冰>NaCl解析对电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，熔、沸点越高，硬度越大。离子半径Cl－<Br－<I－，Mg2＋<Ca2＋，故A、B项错，C项正确；分子晶体的熔沸点低于离子晶体的熔沸点，D项错。答案C4．几种离子的半径如下表所示：离子Be2＋Mg2＋La3＋K＋F－离子半径/pm3165104133136下列各离子晶体中阳离子配位数与氯化钠(eq\f(r＋,r－)在～之间)中钠离子配位数相同的是()A．LaF3 B．MgF2C．BeF2 D．KF解析氯化钠中Na＋配位数为6，半径比为(eq\f(r＋,r－))在～之间时配位数为6。分别计算各选项中离子半径比，MgF2中eq\f(r＋,r－)＝合题意，其余均不在此范围内，故选B项。答案B5．共价键、离子键、金属键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用，含有上述中两种相互作用的晶体是()A．SiO2晶体 B．CCl4晶体C．NaCl晶体 D．金属钠解析SiO2晶体中只含共价键；CCl4晶体中含有共价键和分子间作用力；NaCl晶体中只含有离子键；金属钠中只含有金属键。答案B6．1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是()A．Na＋(g)＋Cl－(g)―→NaCl(s)ΔHB．Na(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)―→NaCl(s)ΔH1C．Na(s)―→Na(g)ΔH2D．Na(g)－e－―→Na＋(g)ΔH3解析在热化学方程式中，各物质的化学计量数表示其物质的量，只有A选项能表示1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放出的热。答案A7．(双选)北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出了碱金属的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性(超导临界温度为18K)。下列关于K3C60的组成与结构的分析正确的是()A.K3C60中既有离子键又有非极性键B.1molK3C60中含有的离子数为63NAC．该晶体在熔融状态下能导电D．该物质的化学式可写成KC20解析该离子晶体由K＋与Ceq\o\al(3－,60)组成，故K3C60中既有离子键，又有非极性键，A项正确；1molK3C60中含有3molK＋和1molCeq\o\al(3－,60)，其离子总数为4NA，B项不正确；因离子晶体在熔融状态和水溶液中能导电，故C项正确；Ceq\o\al(3－,60)是一个原子团，其化学式不能约简为KC20，D项不正确。答案AC8．(双选)分析化学中常用X­射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体可表示为[MxFey(CN)z]，研究表明它的结构特性是Fe2＋、Fe3＋分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN－位于立方体的棱上，其晶体中的阴离子晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是()A．该晶体是原子晶体B.M的离子位于上述晶胞的面心，呈＋2价C．M的离子位于上述晶胞体心，呈＋1价，且M＋空缺率为50%(体心中没有M＋的占总体心的百分数)D．晶体的化学式可表示为MFe2(CN)6，且M为＋1价解析这是一道非常新颖的结合有机化学的晶体题。首先根据结构粒子是离子，可确定该晶体为离子晶体，并非原子晶体。观察阴离子晶胞可知，Fe2＋、Fe3＋共占据8个顶点，分别平均分摊到4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)个，CN－在棱上，分摊到12×eq\f(1,4)＝3个，再根据阴阳离子所带电荷，可确定晶胞中阴离子组成为[Fe(CN)3]－，扩大2倍(相当于2个阴离子晶胞)得[Fe2(CN)6]－，显然，所对应的阳离子只能为＋1价，形成MFe2(CN)6，即2个晶胞共有1个M＋阳离子，根据晶胞知识，知其只能位于体心，且每2个晶胞中有一个M＋，另一个必无，即空缺率为50%。故答案应选C和D。答案CD9．叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近，其盐稳定，但遭撞击可迅速分解生成氮气，有关叠氮酸的叙述有①NaN3的水溶液呈碱性；②HN3的固体属于分子晶体；③NaN3的固体属于离子晶体；④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的有()A.①②③ B.②③④C.①③④ D．全对解析HN3为弱酸，故NaN3水解后溶液呈碱性，①正确；HN3为共价化合物，其晶体为分子晶体，故②正确；NaN3是盐类，属离子化合物形成的离子晶体，故③正确；NaN3受撞击后产生大量气体，可起到缓冲外界撞击的作用，因此可用于汽车的防撞保护气囊，故④正确，所以选D。答案D10．(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了________的作用力；碘的升华，粒子间克服了________的作用力。三种晶体熔点由高到低的顺序是__________________________________。(2)下列六种晶体：①CO2，②NaCl，③Na，④Si，⑤CS2，⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为________________(填序号)。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有________，由非极性键形成的非极性分子有________，能形成分子晶体的物质是________，含有氢键的晶体的化学式是________，属于离子晶体的是________，属于原子晶体的是________，五种物质的熔点由高到低的顺序是________。(4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：A．固态时能导电，能溶于盐酸B．能溶于CS2，不溶于水C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水D．固态、液态时均不导电，熔点为3500℃试推断它们的晶体类型：A．________； ；C．________； 。(5)下图中A～D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称：A________；B________；C________；D________。解析(1)氯酸钾是离子晶体，熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力；二氧化硅是原子晶体，熔化原子晶体时需要克服共价键的作用力；碘为分子晶体，熔化分子晶体时需要克服的是分子间的作用力。由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体，所以原子晶体的熔点最高，其次是离子晶体，由于分子间作用力与化学键相比较要小得多，所以碘的熔点最低。(2)先把六种晶体分类。原子晶体：④、⑥；离子晶体：②；金属晶体：③；分子晶体：①、⑤。由于C的原子半径小于Si的原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅。CO2和CS2同属于分子晶体，其熔点与相对分子质量成正比，故CS2熔点高于CO2。Na在通常状态下是固态，而CS2是液态，CO2是气态，所以Na的熔点高于CS2和CO2；Na在水中反应时即熔化成小球，说明它的熔点较NaCl低。答案(1)离子键共价键分子间二氧化硅＞氯酸钾＞碘(2)①⑤③②④⑥(3)CO2H2H2、CO2、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2(4)金属晶体分子晶体离子晶体原子晶体(5)氯化铯氯化钠二氧化硅金刚石11．如下图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列。(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图。(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个。(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Na＋的个数等于________，即(填计算式)______________________________；Cl－的个数等于________，即(填计算式)______________________________。(4)设NaCl的摩尔质量为Mg·mol－1，食盐晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为____________cm。解析(1)如答案图。(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个。(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是(均摊法)：图NaCl晶胞中，含Na＋离子8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个；含Cl－离子12×eq\f(1,4)＋1＝4个。(4)设Cl－与Na＋的最近距离为acm，则两个最近的Na＋离子间的距离为eq\r(2)acm，一个晶胞中含有4个Na＋和4个Cl－，则eq\f(a＋a3·ρ,4)·NA＝M，即a＝eq\r(3,\f(M,2ρNA))，所以Na＋间的最近距离为eq\r(2)·eq\r(3,\f(M,2ρNA))。答案(1)如图(2)12(3)48×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4412×eq\f(1,4)＋1＝4(4)eq\r(2)eq\r(3,\f(M,2ρNA))12．已知硅酸盐和石英的晶格能如下表：硅酸盐矿物和石英晶格能(kJ·mol－1)橄榄石4400辉石4100角闪石3800云母3800长石2400石英2600回答下列问题。(1)橄榄石和云母晶出的顺序是___________________。(2)石英总是在各种硅酸盐析出后才析出的原因是______________________________________________________________________________________。(3)推测长石和辉石的熔点顺序为________，