人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第四节 离子晶体精品一课一练

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第四节 离子晶体
一、单选题
1．下列不属于影响离子晶体结构的因素的是( )
A．晶体中阴、阳离子的半径比
B．离子晶体的晶格能
C．晶体中阴、阳离子的电荷比
D．离子键的纯粹程度
【答案】B
【详解】
影响离子晶体结构的因素是几何因素(即晶体中正负离子的半径比)、电荷因素(阴阳离子的电荷比)、键性因素(即离子键的纯粹程度)，而晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据，而不是影响离子晶体结构的因素，故合理选项是B。
2．根据图中相关信息，判断下列说法不正确的是
A．在 NaCl 晶体中，距离Na+最近的 Cl-形成正八面体
B．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数目比为 1∶2
C．在 CaF2 晶体中，Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4
D．锌晶体采取六方最密堆积，配位数为8
【答案】D
【详解】
A．以顶点Na+研究，与之最近的Cl-处于晶胞棱心且关于钠离子对称，故Na+周围最近的Cl-有6个，形成成正八面体，故A正确；
B．在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个C-C键，每个C-C键为2个碳原子共用，晶体中碳原子数与碳碳键个数的比为1:4×=1:2，故B正确；
C．在CaF2晶体中，F-的配位数为4，Ca2+的配位数为4×2=8，故C正确；
D．锌晶体采取六方最密堆积，配位数为12，故D错误；
故答案为D。
3．下列各组物质性质的比较，结论正确的是( )
A．物质的沸点：HF＜HClB．物质的硬度：金刚石＜晶体硅
C．分子的还原性：CH4＜SiH4D．分子的热稳定性：NH3＜PH3
【答案】C
【详解】
A．HF分子之间存在氢键，增加了分子之间的吸引作用，使物质的熔沸点升高，故物质的沸点：HF＞HCl，A错误；
B．金刚石和晶体硅都是共价晶体，原子之间以共价键结合，由于原子半径：C＜Si，则键长：C-C＜Si-Si，键能：C-C＞Si-Si。键长越短，键能越大，微粒间的作用力就越强，物质的硬度就越大，所以物质硬度：金刚石＞晶体硅，B错误；
C．元素的非金属性越强，氢化物就越稳定，物质的还原性就越弱。由于元素的非金属性：C＞Si，所以分子的还原性：CH4＜SiH4，C正确；
D．元素的非金属性越强，氢化物就越稳定。由于元素的非金属性：N＞P，所以物质分子的热稳定性：NH3＞PH3，D错误；
故合理选项是C。
4．下列说法中不正确的是（ ）
A．离子化合物中不一定含有金属元素
B．含有金属元素的离子不一定是阳离子
C．分子中不一定存在着共价键
D．由不同原子所形成的纯净物一定是化合物
【答案】D
【详解】
A．铵盐由非金属元素组成，铵盐为离子化合物，故A正确；
B．含有金属元素的离子不一定是阳离子，如AlO，故B正确；
C．稀有气体单质分子中不存在共价键，故C正确；
D．同位素属于不同原子，HD是有不同原子组成的，但HD为单质，不是化合物，故D错误；
故答案为D。
5．下列物质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（ ）
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，但熔融状态能导电
【答案】D
【详解】
A．可溶于水的化合物，不一定是离子化合物，如HCl等，A项错误；
B．具有较高熔点的化合物，不一定是离子化合物，如二氧化硅等，B项错误；
C．水溶液能导电的化合物，不一定是离子化合物，如醋酸、硫酸等，C项错误；
D．离子化合物的构成微粒为离子，其熔融状态下能导电，则其固体不导电，熔融状态能导电，可证明为离子化合物，D项正确；
本题答案选D。
6．下列变化需克服相同类型作用力的是（ ）
A．溴和汞的气化B．金刚石和的熔化
C．氯化氢和氯化钠的溶解D．碘和干冰的升华
【答案】D
【详解】
A. 溴气化破坏分子间作用力，汞气化破坏金属键，故A错误；
B. 硅属于共价晶体，C60属于分子晶体，熔化时分别破坏共价键和分子间作用力，故B错误；
C. 氯化氢溶于水破坏共价键，氯化钠溶解破坏离子键，故C错误；
D. 碘和干冰属于分子晶体，升华时破坏分子间作用力，类型相同，故D正确；
故选D。
7．钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体，起结构如图所示，有关说法正确的是（ ）
A．该晶体属于分子晶体
B．晶体的化学式为Ba2O2
C．该晶体晶胞结构与CsCl相似
D．与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
【答案】D
【详解】
A．该晶胞是由金属阳离子钡离子和阴离子过氧根离子构成的，属于离子晶体，A错误；
B．该晶胞中Ba离子个数=8×+6×=4；过氧根离子个数=1+12×=4，则钡离子和过氧根离子个数之比为4：4=1：1，其化学式为BaO2，B错误；
C．该晶胞中钡离子配位数是6，过氧根离子配位数是6；氯化铯晶体中离子配位数是8，NaCl中离子配位数是6，该晶胞结构和氯化钠结构相似，C错误；
D．与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+个数为：3×8×=12，D正确；
故合理选项是D。
8．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是
A．SiO2和NaClB．NaCl和MgO
C．晶体Si和MgCl2D．金刚石和KCl
【答案】B
【详解】
A．二氧化硅为共价晶体，氯化钠为离子晶体，故A不符合题意；
B．氯化钠和氧化镁均为离子晶体，均只含离子键，故B符合题意；
C．晶体Si为共价晶体，氯化镁为离子晶体，故C不符合题意；
D．金刚石为共价晶体，氯化钾为离子晶体，故D不符合题意；
综上所述答案为B
9．在NaCl晶体中，距离最近的Na＋组成的最小多面体是（ ）
A．正四面体B．正六面体
C．正八面体D．正十二面体
【答案】A
【详解】
由氯化钠的晶胞结构可知，在NaCl晶体中，距离最近的Na+组成的最小多面体是正四面体；答案选A。
10．宏观物质是由若干微粒构成的，微粒之间存在相互作用，下列说法错误的是（ ）。
A．NaCl是由Na+和Cl-通过离子键形成的离子晶体
B．SiO2和CO2均是原子晶体
C．含有共价键的化合物不一定是共价化合物
D．冰是水分子通过氢键和分子间作用力形成的分子晶体
【答案】B
【详解】
A．NaCl固体是由Na+和Cl-通过离子键形成的离子晶体，A说法正确
B．SiO2是原子晶体，CO2为分子晶体，B说法错误；
C．含有共价键的化合物不一定是共价化合物，可能是单质，C说法正确；
D．冰是水分子通过氢键和分子间作用力形成的分子晶体，D说法正确；
答案为B。
11．下列有关晶体的叙述正确的是（ ）。
A．离子晶体中只存在离子键
B．原子晶体中只存在共价键
C．金属晶体的熔沸点均很高
D．0族元素的单质形成的晶体为原子晶体
【答案】B
【详解】
A．离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，A叙述错误；
B．原子晶体是原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体，所以原子晶体中只含有共价键，B叙述正确；
C．金属晶体的熔点可能很高，如钨，有的金属的熔点很低，如汞，在常温下为液体，C叙述错误；
D．0族元素的单质形成的晶体是单原子分子，属于分子晶体，D叙述错误。
答案为B。
12．的晶体结构与相似，可以看作是的位置用代替，的位置用代替(如图)，晶体中含有的哑铃形使晶胞沿一个方向拉长。下列对于晶体结构的描述正确的是
A．一个晶胞的质量为B．的熔点比的熔点低
C．与距离最近且相等的有12个D．与距离最近且相等的共有4个
【答案】D
【详解】
A．K+位于晶胞棱心和体心，数目为12×+1=4，位于顶点和面心，数目为8×+6×=4，即一个KO2晶胞中摊得的K+和粒子数均为4个，则每个晶胞中含有4个KO2，晶胞的质量为g，故A错误；
B．K+的半径比Rb+离子半径小，则KO2的晶格能比RbO2晶格能大，即KO2的熔点比RbO2的熔点高，故B错误；
C．K+位于晶胞棱心和体心，位于晶胞体心的K+所在的水平方向的平面上与其最近的有4个K+，由于晶体中含有的哑铃形使晶胞沿竖直方向拉长，则与K+距离最近且相等的K+共4个，故C错误；
D．K+位于晶胞棱心，与K+距离相等且最近的位于面心，共有4个，故D正确；
答案选D。
13．下列有关晶体的叙述中，不正确的是（ ）
A．氯化钠和氯化铯晶体中，阳离子的配位数均为6
B．金刚石为三维网状结构，由碳原子以sp3杂化轨道形成共价键
C．金属钠的晶体采用体心立方堆积，每个晶胞含2个原子，配位数为8
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
【答案】A
【详解】
A. 氯化钠晶体中阴、阳离子的配位数均为6、氯化铯晶体中阴、阳离子的配位数均为8，则氯化钠和氯化铯晶体中阳离子的配位数不相同，故A错误；
B. 金刚石为三维网状结构，一个碳与四个碳原子形成共价键，所以碳原子采取sp3杂化，故B正确；
C. 金属钠的晶体采用体心立方堆积，则每个晶胞含1+8× =2个原子，每个钠原子周围距离最近的钠原子有8个，所以配位数为8，故C正确；
D. 干冰晶体中CO2分子采用分子密堆积，即干冰晶体的晶胞为面心立方，所以在 晶体中，与每个分子周围紧邻的有12个分子，故D正确；
故选：A。
14．下列说法正确的是
A．Na2O2晶体中的阳离子与阴离子个数比为1：1
B．石墨晶体中C原子数与C-C共价键数目之比为1：3
C．3H216O与2H217O分子中的质子数之比为1：1
D．冰晶体中H2O分子个数与氢键数目之比为1：4
【答案】C
【详解】
A．Na2O2晶体中的阳离子Na+与阴离子个数比为2：1，A错误；
B．石墨晶体中每个C原子与相邻的3个C原子形成C-C键，每个C-C键为相邻的2个C原子所共有，所以C原子数与C-C共价键数目之比为1：=2：3，B错误；
C．3H216O与2H217O分子中的质子数相同，都是10个，所以两种物质分子中质子数的质子数之比为1：1，C正确；
D．冰晶体中每个H2O分子与相邻的4个H2O分子形成氢键，由于氢键是相邻的2个H2O分子之间形成的，所以H2O分子个数与氢键数目之比为1：(×4)=1：2，D错误；
故答案为C。
15．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、阳离子的角标比有关
C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高
D．熔融状态离子键被破坏，使离子自由移动能导电
【答案】D
【详解】
A．形成离子晶体的阴、阳离子之间不仅存在静电吸引力，还存在静电斥力，A说法错误；
B．阴、阳离子的配位数还与阴、阳离子的半径比相关，B说法错误；
C．共价化合物形成的原子晶体，熔点高于离子化合物，C说法错误；
D．熔融状态离子键被破坏，使离子自由移动能导电，D说法正确。
答案为D。
16．如图是从NaCl和CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是（ ）
A．只有cB．b和cC．a和cD．a和d
【答案】C
【分析】
在NaCl晶体中，Na+或Cl-的配位数都是6，根据NaCl晶体中Na+与Cl-的配位数判断其结构的正确性。
【详解】
在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着距离相等且最近的6个Cl-，每个Cl-周围同时吸引着距离相等且最近的6个Na+，这个离子吸引的带相反电荷的微粒构成的是正八面体结构，图a符合条件；图c则是选取其中一个离子，沿X、Y、Z三个方向切割可得到6个等距离且最近的带相反电荷的离子，所以其配位数为6，故符合NaCl晶体结构的图示是a和c，故合理选项是C。
二、填空题
17．下图为几种晶体或晶胞的示意图：
请回答下列问题：
(1)上述晶体中，属于离子晶体的是________________。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点最高的是________________________。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体。
(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中每个Ca2＋同时吸引________个Cl-，MgO晶胞中每个Mg2+同时吸引______个O2-。
【答案】(1)MgO、CaCl2 (2) 金刚石 (3) 小于 (4) 4 8 6
【分析】
冰晶体为分子晶体，金刚石晶体为原子晶体，铜晶体为金属晶体，氧化镁为离子晶体，氯化钙为离子晶体，干冰为分子晶体。
【详解】
(1)上述晶体中，属于离子晶体的是MgO、CaCl2；
(2)一般情况下熔点：原子晶体>离子晶体>分子晶体，所以五种晶体的熔点最高的是金刚石；
(3)Mg2+、O2-均带两个电荷，Na+、Cl-均只带一个电荷，所以MgO晶体的晶格能更大；
(4)根据均摊法每个Cu晶体占有的铜原子个数为=4；根据氯化钙晶体的晶胞，以顶面面心Ca2+为例，该晶胞中钙离子周围有4个氯离子，其上方晶胞中还有4个氯离子，所以每个Ca2+同时吸引8个Cl-；根据MgO晶胞结构，以顶面面心镁离子为例可知，每个Mg2+同时吸引6个O2-。
18．如图所示，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的。
（1）在晶体中，每个Na+的周围与它最接近且距离相等的Na+共有___个。
（2）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角上、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Cl-的个数等于___，即___(填计算式)；Na+的个数等于___，即____(填计算式)。
【答案】（1）12 （2）4 8×+6×=4 4 12×+1=4
【详解】
（1）在NaCl晶胞中，Na+或Cl-所处的位置是顶点面心和棱边的中点，钠离子、氯离子的配位数都是6，所以与Na+最接近的且距离相等的Na+共有12个，故答案为：12；
（2）根据均摊法：①处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子有属于晶胞．②处于棱上的离子，同时为4个晶胞共有，每个离子有属于晶胞。③处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子有属于晶胞，④处于晶胞内部（体心）的离子，则完全属于该晶胞。由此可知，在NaCl晶胞中，含Cl-：8×+6×=4；含Na+：12×+1=4；
故答案为：4；8×+6×=4；4；12×+1=4。
19．氮元素是重要的非金属元素，可形成卤化氮、氮化物、叠氮化物及配合物等多种化合物。
（1）NF3、NBr3、NCl3的沸点由高到低的顺序是___，原因是__。
（2）Mg3N2遇水发生剧烈反应，生成一种有刺激性气味的气体。该反应的化学方程式为___。
（3）叠氮酸(HN3)是一种弱酸，可部分电离出H+和N。请写出两种与N互为等电子体的分子的化学式：___。
（4）NaN3与KN3相比，NaN3的晶格能___(填“>”、“＝”或“NCl3>NF3 三种物质的晶体均为分子晶体，相对分子质量大则分子间的作用力大，沸点高，因此沸点由高到低的顺序为NBr3>NCl3>NF3 （2）Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑ （3） N2O、CO2 （4）> （5）Cu+ 6
【详解】
（1）NF3，NBr3、NCl3都是分子晶体，且结构相似，它们相对分子质量大小关系为：NBr3＞NCl3＞NF3，相对分子质量大则分子间的作用力大，沸点高，所以它们的沸点由高到低的顺序是：NBr3＞NCl3＞NF3；
（2）Mg2N2遇水发生剧烈反应，生成一种有刺激性气味的气体为氨气，根据元素守恒，可写出化学方程式：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑；
（3）N3-中有三个原子，价电子数为16，根据等电子原理可知，与它互为等电子体的分子有：N2O、CO2、CS2、BeCl2等；
（4）因为钠离子的半径比钾离子的半径小，所以NaN3的晶格比KN3的晶格能大；
（5）X+中K、L、M三个电子层均充满了电子，所以X+核外有28个电子，即X的核电荷数为29，所以X为铜元素，X+为Cu＋，根据晶体结构图可知，每个与其距离最近的Cu+有6个；
20．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有广泛的应用。回答下列问题：
(1)钾元素的焰色为紫色，该过程中其原子光谱属于______光谱(选填“吸收”或“发射”)。
(2)碘原子中，占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为______。
(3)请写出基态钾原子的核外电子排布式______。
(4)请比较KI与KCl晶体的熔点高低______，并说明理由：______。
(5)KIO3常用作食盐添加剂，其晶胞如图所示。
①离子的立体构型为______。
②已知KIO3晶胞的边长为apm，晶胞中K、I、O原子分别处于顶角、体心、面心位置。则每个K原子周围距离最短的O原子有______个。该晶胞的密度为______g/cm3。
【答案】(1)发射 (2) 哑铃形(或纺锤形) (3) [Ar]4s1或ls22s22p63s23p64s1 (4) KI