高中化学人教版物质结构与性质第三章晶体结构与性质学业分层测评13

学业分层测评(十三)离子晶体(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列性质中，可以证明某化合物形成的晶体是离子晶体的是()A．可溶于水B．具有较高的熔点C．水溶液能导电D．固体不导电，熔融状态能导电【解析】某些分子晶体可溶于水，其水溶液也能导电，如HCl等，故A、C不能证明；原子晶体一般也具有较高的熔点，B不能证明；固体不导电，熔融状态能导电的晶体是离子晶体，不是分子晶体或原子晶体，故D可以证明。【答案】D2．金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中正确的是()A．金属晶体和离子晶体都能导电B．在镁晶体中，1个Mg2＋只与2个价电子存在强烈的相互作用C．金属晶体和离子晶体都可采取“密置堆积”方式，原子晶体都可采取“非密置堆积”方式D．金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等相互作用，很难断裂，因而都具有延展性【解析】离子晶体中的离子不是自由移动的离子，不能导电，A项错误；镁晶体中的自由电子被整个晶体所共有，不属于某个Mg2＋，B项错误；离子晶体不具有延展性，D项错误。【答案】C3．分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于离子晶体的是()A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃B．溴化铝，无色晶体，熔点98℃C．五氧化二钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电【解析】A项中熔点很高且熔融态不导电，推断为原子晶体；D项中熔融时或溶于水中都能导电，为离子晶体；B、C项为分子晶体的性质。【答案】D4．AB、CD、EF均为1∶1型离子化合物，根据下列数据判断它们的熔点由高至低的顺序是()ABCDEF离子电荷数112键长(10－10m＞AB＞EF B．AB＞EF＞CDC．AB＞CD＞EF D．EF＞AB＞CD【解析】离子所带电荷数越多，键长越短，则离子键越强，晶体的熔点越高，EF化合物的键长短，电荷多。【答案】D5．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是()A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱B．CaF2的熔点较高，硬度较大C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小【解析】固态不导电，在熔融状态下是否导电是判断其是否为离子晶体的重要依据。【答案】C6．CaO晶胞如图所示，其中Ca2＋的配位数为()A．4 B．6C．8 D．12【解析】根据CaO晶胞图示，可知与Ca2＋相近的O2－为2×3＝6个。【答案】B7．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Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一个方向拉长。则关于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．与Ca2＋距离相同且最近的Ceq\o\al(2－,2)构成的多面体是正六面体C．与Ca2＋距离相同且最近的Ceq\o\al(2－,2)有4个D．如图的结构中共含有4个Ca2＋和4个Ceq\o\al(2－,2)【解析】CaC2晶体属于离子晶体，故有较高的熔点和较大的硬度，A正确；因为晶胞沿一个方向拉长，故和Ca2＋距离相同且最近的Ceq\o\al(2－,2)只有4个(与拉长方向垂直的同一面上)，构成的是正方形，B错；以Ca2＋为中心，与之等距离且最近的是同一平面上的4个Ceq\o\al(2－,2)，C正确；该晶胞中含有Ca2＋的个数＝12×eq\f(1,4)＋1＝4，含有Ceq\o\al(2－,2)的个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，D正确。【答案】B8．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示，有关说法不正确的是()【导学号：90990089】A．该晶体属于离子晶体B．晶体的化学式为Ba2O2C．该晶体晶胞结构与NaCl相似D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个【解析】Ba2＋位于顶点和面心，共有eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4；Oeq\o\al(2－,2)位于体心和棱上，共有1＋eq\f(1,4)×12＝4，故钡在氧气中燃烧时得到BaO2。【答案】B9．如图是NaCl晶体的一个晶胞。KO2的晶体结构与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，则下列对于KO2晶体结构的描述错误的是()A．与K＋距离相等且最近的Oeq\o\al(－,2)共有6个B．与K＋距离相等且最近的Oeq\o\al(－,2)构成的多面体是正八面体C．与K＋距离相等且最近的K＋有6个D．一个KO2晶胞中的K＋和Oeq\o\al(－,2)粒子数均为4个【解析】在晶体中K＋的配位数是6，A正确；在晶体中与K＋距离相等且最近的Oeq\o\al(－,2)有6个，能构成正八面体，B正确；与K＋距离相等且最近的K＋有12个，C错；由已知“KO2的晶体结构与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”，结合NaCl晶胞中的微粒数可知，D正确。【答案】C10．如图表示一些晶体中的某些结构，请回答下列问题：【导学号：90990090】(1)代表金刚石的是________(填编号字母，下同)，其中每个碳原子与________个碳原子最近且距离相等。金刚石属于________晶体。(2)代表石墨的是________，每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。(3)代表NaCl的是________，每个Na＋周围与它最近且距离相等的Na＋有________个。(4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。(6)已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为：________________________________________________________________________。【解析】根据晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是立方体结构，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，每个Na＋周围与它最近且距离相等的Na＋有12个。CsCl晶体由Cs＋、Cl－构成立方体结构，但Cs＋组成的立方体中心有1个Cl－，Cl－组成的立方体中心又镶入一个Cs＋，每个Cl－与8个Cs＋紧邻，每个Cs＋与8个Cl－紧邻。干冰也是立方体结构，但在立方体的每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”，每个CO2分子与12个CO2分子紧邻。金刚石的基本结构单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层结构由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，即每个正六边形占有1个碳原子的eq\f(1,3)，所以平均每个正六边形占有的碳原子数是6×eq\f(1,3)＝2个。离子晶体的熔点由其离子键的强弱决定，由于半径Na＋＜Cs＋，所以熔点NaCl＞CsCl。石墨虽为混合型晶体，但粒子间作用力有范德华力、共价键，若要熔化，不仅要破坏范德华力，还要破坏共价键，且石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，所以石墨中碳碳键的键能比金刚石中碳碳键的键能大，则石墨的熔点比金刚石的熔点要高。【答案】(1)D4原子(2)E2(3)A12(4)C离子8(5)B分子12(6)石墨＞金刚石＞NaCl＞CsCl＞干冰11．现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl：801硅晶体：1410Na：98HCl：－115KCl：776硼晶体：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：645据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________。(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因解释为：___________________________________________________________。【解析】通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。【答案】(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高12．氟化钙材料具有良好的透光性和较低的折射率，可用做紫外和红外光学元件、不可见光谱范围内的消色差镜头。如图为氟化钙晶胞，其中小球代表Ca2＋，大球代表F－。(1)每个晶胞实际含有________个Ca2＋和________个F－。(2)氟化钙晶体可以看作Ca2＋按__________堆积排列，F－填入Ca2＋堆积的部分空隙中。每个Ca2＋周围有__________个F－，而每个F－周围有_________个Ca2＋，每个F－周围与其距离最近的F－的数目是________。【解析】(1)Ca2＋占据晶胞中8个顶角、6个面心的位置，故Ca2＋的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，F－在晶胞内，完全属于该晶胞，含有8个F－。(2)由晶胞的结构可知，每个Ca2＋周围有8个F－，而每个F－周围有4个Ca2＋。【答案】(1)48(2)面心立方846[能力提升]13．在普通陶瓷中添加氧化铝，在加压条件下烧至2100℃左右到高致密氧化铝陶瓷，堪称“点石成金”之妙。某氧化铝陶瓷晶体中含有X、Y、Z三种元素，其晶胞如图所示，则三种原子的原子个数比为()A．1∶3∶1 B．2∶1∶6C．4∶8∶1 D．8∶12∶1【解析】由于晶胞是最小的重复单元，晶胞向三维空间延伸就形成宏观的晶体，晶胞不是单独的晶体，因此在计算时常用“切割法”进行。在图中所示的晶胞中，X原子个数为8×eq\f(1,8)＝1，Y原子个数为12×eq\f(1,4)＝3，Z原子的个数为1，所以X、Y、Z三种原子的个数比为1∶3∶1。【答案】A14．已知CsCl晶体的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为acm(如图所示)，则CsCl的相对分子质量可以表示为()A．NA·a3·ρ B．eq\f(NA·a3·ρ,6)\f(NA·a3·ρ,4) D．eq\f(NA·a3·ρ,8)【解析】由CsCl晶体的晶胞可以看出，每个晶胞中平均含有1个Cs＋、1个Cl－，在该晶胞中，边长为相邻两个Cs＋的核间距离(acm)，若CsCl的相对分子质量用M表示，则有M＝NA·ρ·a3。【答案】A15．已知某离子晶体晶胞如图所示，其摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，晶体的密度为dg/cm3。【导学号：90990091】下列说法中正确的是()A．晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1B．晶体中阴、阳离子的配位数都是4C．该晶胞可能是NaCl的晶胞D．该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为eq\r(3,\f(4M,NA·d))cm【解析】A项用均摊法分析，晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为4；B项中阴、阳离子的配位数都是6；C项该晶胞为面心立方晶胞，符合NaCl晶胞的特征，根据氯化钠的晶胞结构图进行计算：设晶胞边长为acm，则两个距离最近的阳离子的核间距离为eq\f(\r(2),2)acm,4×M＝NA·a3cm3·dg/cm3，可求出a，进而求得核间距，D项错误。【答案】C16．在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，如图(左)就是NaCl的晶体结构。在离子晶体中，阴、阳离子具有或接近具有球对称的电子云，它们可以被看成是不等径的刚性圆球彼此相切，如图(中)所示。离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和，如图(右)所示。已知a为常数。试回答下列问题：(1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，而Na＋数目与Cl－数目之比为______。(2)NaCl晶体离子键的键长为________。(3)Na＋半径与Cl－半径之比eq\f(r＋,r－)＝________(已知eq\r(2)＝，eq\r(3)＝，eq\r(5)＝。(4)NaCl晶体中不存在分子，但温度达到1