第四节 离子晶体 课时训练16 离子晶体
基础夯实
一、离子晶体的特征
1.离子晶体一般不具有的特征是( ) A.熔点较高,硬度较大 B.易溶于水而难溶于有机溶剂 C.固体时不能导电
D.离子核间距较大,其密度较小
解析:离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性,这些特性包括A、B、C项;离子核间距取决于离子半径的大小及晶体的密堆积形式等。 答案:D 2.下列有关离子晶体的数据大小比较,不正确的是( ) A.熔点:NaF>MgF2>AlF3 B.晶格能:NaF>NaCl>NaBr
C.阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2 D.硬度:MgO>CaO>BaO
解析:由于Na、Mg、Al的离子半径依次减小,所带电荷数依次增加,所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大,熔点依次升高;F、Cl、Br的离子半径依次增大,NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小;CsCl、NaCl、CaF2阴离子的配位数分别为8、6、4;Mg、Ca、Ba的离子半径依次增大,MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小,硬度依次减小。 答案:A 3.下列物质中属于含有非极性键的离子晶体是( ) ①醋酸钠 ②氢氧化钾 ③过氧化钠 ④金刚石 ⑤乙醇 ⑥碳化钙 A.①②③⑥ C.①③④⑤
B.①③⑥ D.①②⑥
2+
2+
2+
---+
2+
3+
解析:①中存在碳碳非极性键、碳氢极性键、离子键、碳氧极性键,②中含有氧氢极性键和离子键,③中含有氧氧非极性键和离子键,④属于原子晶体,⑤属于分子晶体,⑥中含有离子键和碳碳非极性键。 答案:B 二、离子晶体的性质
4.下列各组物质,前者的熔点高于后者的是( ) ①干冰与固态二硫化碳 ②NaCl晶体与KCl晶体 ③金刚石与晶体硅 ④干冰与二氧化硅 A.①②
B.③④
1
C.②④ D.②③
+
+
解析:通常情况下,干冰(固态CO2)属于气体,而二硫化碳属于液体,①中前者的熔点低于后者的;NaCl晶体与KCl晶体均属于离子晶体,Na的半径小于K的半径,离子半径越小,静电引力越大,物质的熔点越高,②中前者的熔点高于后者的;金刚石与晶体硅均属于原子晶体,碳原子的半径小于硅原子的半径,原子半径越小,共价键越强,物质的熔点越高,③中前者的熔点高于后者的;干冰属于分子晶体,而二氧化硅属于原子晶体,④中前者的熔点低于后者的。 答案:D 5.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序可能是( ) A.MgO>Rb2O>BaO>CaO B.MgO>CaO>BaO>Rb2O C.CaO>BaO>MgO>Rb2O D.CaO>BaO>Rb2O>MgO
解析:四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。Mg、Rb、Ca、Ba比较,Rb所带电荷最少且比Mg、Ca的半径大,其与O形成的离子键较弱,使Rb2O的熔点比MgO、CaO的低。Mg、Ca、Ba比较,它们所带正电荷一样多,离子半径:Mg
晶体 熔点/℃ NaCl 801 MgO SiCl4 AlCl3 180 晶体硼 2 500 2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2-2+
2+
2-2+
+
2+
2+
+
2 800 -70
A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B.SiCl4晶体是分子晶体 C.AlCl3晶体是离子晶体 D.晶体硼是原子晶体
解析:根据表中各物质的熔点,判断晶体类型。NaCl和MgO是离子化合物,形成离子晶体,故熔、沸点越高,说明晶格能越大,离子键越强,A项正确;SiCl4是共价化合物,熔、沸点较低,为分子晶体;硼为非金属单质,熔、沸点很高,是原子晶体,B、D项正确;AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物,但其晶体熔、沸点较低,应属于分子晶体。 答案:C 7.离子晶体不可能具有的性质是( ) A.较高的熔、沸点 B.良好的导电性 C.溶于极性溶剂 D.坚硬而易粉碎
解析:离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而成的,在固态时,阴、阳离子受到彼此的束缚不能自由移动,因而不导电。只有在离子晶体溶于水或熔融后,电离成可以自由移动的阴、阳
2
离子,才可以导电。 答案:B
三、晶体结构
8.右图是CaF2晶胞的结构。下列说法正确的是( )(导学号52700123) A.一个CaF2晶胞中含有8个Ca B.一个CaF2晶胞中含有8个F C.在CaF2晶胞中Ca的配位数为4 D.在CaF2晶胞中F的配位数为8
解析:一个CaF2晶胞中含有8个F,Ca的个数=8×+6×=4,A项错,B项对;在CaF2晶胞中Ca的配位数为8,而F的配位数为4。 答案:B 9.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( )
--2+
2+
-2+
-2+
A.1∶3∶1 C.4∶8∶1
B.2∶1∶6 D.8∶12∶1
解析:在图中所示的晶胞中:X原子的个数为8×=1,Y原子的个数为12×=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:A
+
10.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm,NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个Cs的核间距为a cm,
-3
如图所示,则CsCl的相对分子质量可以表示为( )(导学号52700124) A.NA·a·ρ C.
+
3
B. D.
+
-3
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和1个Cl。在该晶胞中,边长为两个Cs的核间距离(a cm),若CsCl的相对分子质量用M表示,则有M=NA·ρ·a。
3
答案:A 11.下面有关离子晶体的叙述中,不正确的是( ) A.1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B.氯化钠晶体中,每个Na周围距离相等的Na共有12个 C.氯化铯晶体中,每个Cs周围紧邻8个Cl D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na、4个Cl 解析:氯化钠是离子晶体,无单个分子,A项错。 答案:A 12.现有几组物质的熔点(℃)的数据:
A组 金刚石:3 550 硅晶体:1 410 硼晶体:2 300 二氧化硅:1 723 B组 C组 D组 NaCl:801 KCl:776 RbCl:718 CsCl:645 +
-+
-+
+
Li:181 HF:-83 Na:98 K:64 Rb:39
HCl:-115 HBr:-89 HI:-51 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的高低。 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) 能力提升 1.下列关于离子晶体的晶格能的说法中正确的是( ) A.离子晶体的晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量 B.离子晶体的晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量 C.离子晶体的晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子 4 + + + + 晶体时所放出的能量 D.离子晶体的晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关 解析:离子晶体的晶格能强调的是气态离子结合成离子晶体时所放出的能量,通常为正值;离子晶体的晶格能的大小影响晶体的熔点和硬度。 答案:C 2.仅由下列各组元素所组成的化合物,不可能形成离子晶体的是( ) A.H、O、S C.K、Cl、O B.Na、H、O D.H、N、Cl 解析:强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。B项如NaOH,C项如KClO,D项如NH4Cl,均为离子晶体。 答案:A 3.自然界中的CaF2又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明CaF2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、沸点较高,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:难溶于水,其水溶液的导电性极弱,不能说明CaF2一定是离子晶体;熔、沸点较高,硬度较大,也可能是原子晶体的性质,B项不能说明CaF2一定是离子晶体;熔融状态下可以导电,一定有自由移动的离子生成,C项说明CaF2一定是离子晶体;CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小,只能说明CaF2是极性分子,不能说明CaF2一定是离子晶体。 答案:C 4.下面有关晶体的叙述中,不正确的是( ) A.金刚石空间网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小环上有6个碳原子 B.氯化钠晶体中,每个Na周围距离相等的Cl共有6个 C.氯化铯晶体中,每个Cs周围紧邻8个Cl D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻10个CO2分子 解析:金刚石结构中,最小环上有6个碳原子,A项正确;氯化钠晶体中每个离子的周围都有6个异性离子,B项正确;氯化铯晶体中每个离子的周围都有8个异性离子,C项正确;干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子,D项不正确。 答案:D 5.NaF、NaI、MgO均为离子化合物,由下列表中数据可确定这三种化合物熔点高低的顺序,则正确的是( ) 物质 离子电荷数 键长/10m -10+ -+ - ①NaF 1 2.31 ②NaI 1 3.18 ③MgO 2 2.10 A.①>②>③ B.③>①>② 5 C.③>②>① D.②>①>③ 解析:NaF、NaI、MgO均为离子晶体,它们的熔点高低由离子键的强弱决定,而离子键的强弱与离子半径、离子所带电荷数有关,NaF、NaI、MgO中,MgO的离子半径最短,离子所带电荷数最多,故其离子键最强,熔点最高。NaF的离子半径短于NaI的,NaF的离子键强于NaI的,因此NaF的熔点高于NaI的。 答案:B 6.为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中合理、可靠的是( )(导学号52700125) A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物 B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物 C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 解析:离子化合物一般熔点较高,熔融后可导电;分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电,如HCl等溶于水电离产生Cl,能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D项都不可靠。 答案:B 7.下列说法中一定正确的是( ) A.固态时能导电的物质一定是金属晶体 B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体 C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 D.固态不导电而熔融状态导电的晶体一定是离子晶体 解析:四种晶体在不同状态下的导电性区别如下: 固态 熔融 状态 分子晶体 不导电 原子晶体 不导电(单质 硅为半导体) 不导电 不溶于水 金属晶体 可导电 离子晶体 不导电 - 不导电 可导电 一般不溶于水 可导电 可导电 水溶液 有的可导电 另外,固态石墨也可以导电,而石墨是混合晶体。 答案:D 8.对于氯化钠晶体,下列描述正确的是( ) A.它是六方紧密堆积的一个例子 B.58.5 g氯化钠晶体中约含6.02×10个NaCl分子 C.与氯化铯晶体结构相同 6 23