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2019-2020年高中化學 第3章 物質的聚集狀態(tài)與物質性質 第2節(jié) 金屬晶體與離子晶體練習 魯科版選修3 夯基達標 1離子晶體不可能具有的性質是(　　) A．較高的熔、沸點 B．良好的導電性 C．溶于極性溶劑 D．堅硬而易粉碎 2在氯化鈉晶體中，與每個Na＋等距離且最近的幾個Cl－所圍成的空間幾何構型為(　　) A．十二面體　　　　　　　　 　B．正八面體 C．正六面體　　　　　　　　 　D．正四面體 3NaF、NaI、MgO晶體均為離子晶體，根據下列數據，這三種晶體的熔點高低順序是(　　) 物質 ①NaF ②NaI ③MgO 離子電荷數 1 1 2 離子間距離/10－10m 2.31 3.18 2.10 A．①＞②＞③　　　　　　　　 　B．③＞①＞② C．③＞②＞①　　　　　　　　 　D．②＞①＞③ 4下列性質中，可以證明某化合物形成的晶體一定是離子晶體的是(　　) A．可溶于水　　　　　　　　 　B．具有較高的熔點 C．水溶液能導電　　　　　　　　 　D．熔融狀態(tài)能導電 5離子晶體通常具有的性質是(　　) A．熔點、沸點都較高，難于揮發(fā) B．硬度很小，容易變形 C．都能溶于有機溶劑而難溶于水 D．密度很小 6下列指定微粒的個數比為2∶1的是(　　) A．Be2＋離子中的質子和電子 B.H原子中的中子和質子 C．NaHCO3晶體中的陽離子和陰離子 D．BaO2(過氧化鋇)固體中的陰離子和陽離子 7下面的圖像是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，試判斷屬于NaCl晶體結構的是 … (　　) A．圖1和圖3　　　　　　　　 　B．圖2和圖3 C．圖1和圖4　　　　　　　　 　D．只有圖1 8如圖是CsCl晶體的晶胞(晶體中最小重復單元)，已知晶體中兩個最近的Cs＋核間距為a cm，氯化銫的式量為M，NA為阿伏加德羅常數，則氯化銫晶體的密度為(　　) A. gcm－3 B. gcm－3 C. gcm－3 D. gcm－3 9下面列出的是一些離子晶體空間結構示意圖(○陰離子，●陽離子)：用M和N分別代表陽離子和陰離子，分別寫出各離子晶體的化學式： A：__________　B：__________　C：__________　D：__________ 10．鎂、銅等金屬離子是人體內多種酶的輔因子。工業(yè)上從海水中提取鎂時，先制備無水氯化鎂，然后將其熔融電解，得到金屬鎂。 (1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點之外還有__________。 (2)已知MgO的晶體結構屬于NaCl型。某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如上圖所示，請改正圖中錯誤：____________________。 (3)Mg是第三周期元素，該周期部分元素氟化物的熔點見下表： 氟化物 NaF MgF2 SiF4 熔點/K 1 266 1 534 183 解釋表中氟化物熔點差異的原因：________________________________________。 能力提升 11某離子化合物DxEC6，晶體結構如下圖所示，陽離子D＋位于正方體的棱的中點和正方體內部，陰離子EC位于該正方體的頂點和面心。該化合物中x 值為(　　) A．1　　　　　　　　 　B．2 C．3　　　　　　　　 　D．4 12已知：硅酸鹽和石英的晶格能如下表： 硅酸鹽礦物和石英 晶格能(kJmol－1) 橄欖石 4 400 輝石 4 100 角閃石 3 800 云母 3 800 長石 2 400 石英 2 600 回答下列問題： (1)橄欖石和云母晶出的順序是__________。 (2)石英總是在各種硅酸鹽析出后才晶出的原因是__________。 (3)推測云母和橄欖石的熔點順序為__________，硬度大小為__________。 13(1)中學化學教材中圖示了NaCl晶體結構，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結構與NaCl 相同，Ni2＋與最臨近O2－的核間距離為a10－8cm，計算NiO晶體的密度(已知NiO的摩爾質量為74.7 gmol－1)。 (2)天然和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某氧化鎳晶體中就存在如圖所示的缺陷：一個Ni2＋空缺，另有兩個Ni2＋被兩個Ni3＋所取代。其結果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3＋ 與Ni2＋的離子個數之比。 參考答案 1解析：離子晶體是陰、陽離子通過離子鍵結合而成的，在固態(tài)時，陰、陽離子受到彼此的束縛不能自由移動，因而不導電。只有在離子晶體溶于水或熔融后，電離成可以自由移動的陰、陽離子，才可以導電。 答案：B 2解析：認真觀察NaCl晶體的一個晶胞，并且發(fā)揮空間想象能力，不難得出所得空間構型為正八面體。 答案：B 3解析：離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關，而離子鍵的強弱可用晶格能來衡量。晶格能∝，即離子所帶電荷數越多，離子間距離越小，晶格能越大，離子鍵越強，熔點越高。故答案為B項。 答案：B 4解析：熔融狀態(tài)能導電的化合物形成的晶體一定是離子晶體。分子晶體和原子晶體熔融狀態(tài)成為分子和原子，不導電。金屬晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)均能導電，但金屬晶體是單質。 答案：D 5解析：離子晶體中的陰、陽離子通過一種強烈的相互作用——離子鍵結合在一起，離子鍵的鍵能較大，且極性很強，除了有些在極性溶劑中容易斷裂外，其他的必須在高溫下才能斷裂，所以其熔點、沸點都較高，不揮發(fā)，硬度很大，不易變形，難溶于有機溶劑；又因為在離子晶體中，較大的離子采取密堆積型式，較小離子填隙，所以密度一般都較大。 答案：A 6解析：A項中Be中質子數為4，電子數為2，所以質子數與電子數的個數比為2∶1，符合題意；B項中H中中子數為1，質子數為1，質量數為2，中子數與質子數之比為1∶1，不符合題意；C項中，NaHCO3晶體中陽離子與陰離子之比為1∶1；D項中，BaO2(過氧化鋇)中陽離子與陰離子(O)之比為1∶1，不符合題意。所以選擇A項。離子晶體中不存在單個的分子，它的化學式是晶體中的陰陽離子的最簡個數比。本題易錯的地方主要有兩個，其一是NaHCO3中陰離子和陽離子分別是HCO、Na＋而不是CO、H＋和Na＋；其二是，BaO2(過氧化鋇)固體中的陰離子是過氧根離子(O)而不是氧離子(O2－)。 答案：A 7解析：理解離子晶體結構是從分析晶體中陰、陽離子間的空間位置關系入手的。若平時對CsCl晶體結構模型作過仔細觀察，很容易辨認出題中圖3就是CsCl晶體結構模型示意圖，把圖3向上或向下延伸后，再進行分割后就可得到圖2。若平時對氯化鈉晶體結構模型圖作過觀察研究，就可發(fā)現：圖1可看成是氯化鈉晶胞中以體心的鈉離子為中心和跟這個鈉離子直接相連的6個氯離子構成的正八面體；圖4恰好是氯化鈉晶胞分割成八個小立方體所得到的一個單元。所以答案應選C。 答案：C 8解析：晶體的密度等于晶體的質量與晶體在該質量下的體積的比值(即晶體的密度＝)，據式量可知，1 mol CsCl的質量為M克，故需求出1 mol CsCl的體積。因晶體是由晶胞構成的，而1個CsCl晶胞的體積為a3 cm3，因此，此題解題的關鍵是找出1 mol CsCl晶體中的晶胞數目。由晶胞的示意圖可知，1個晶胞中含1個Cs＋和1個Clˉ，所以，在1 mol CsCl晶體中含NA個晶胞。由此可得，晶體的密度為＝ gcm－3。 答案：C 9解析：A中M與N的個數比為＝；B中M與N的個數比為＝；C中M與N的個數比為＝＝；D中M與N的個數比為＝。 答案：MN　M2N3　 MN2　MN 10解析： (1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備Mg時，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點之外還有：增大離子濃度，從而增大熔融鹽的導電性。 (2)⑧應為黑色。 (3)表中氟化物熔點差異的原因：NaF與MgF2為離子晶體，SiF4為分子晶體，所以NaF與MgF2熔點遠比SiF4熔點要高。又因為Mg2＋的半徑小于Na＋的半徑，其電荷數又是Na＋的兩倍，所以MgF2的離子鍵強度大于NaF的離子鍵強度，故MaF2的熔點大于NaF。 答案：見解析。 11解析：n(D＋)＝12＋9＝12，n(EC)＝8＋6＝4，可得該物質的化學式為D3EC6, D為＋1價，故x＝3，所以選C。其他選項均不正確。 答案：C 12解析：解此類題目要求我們：通過認真分析科學數據，從中找出科學規(guī)律。晶格能高的晶體，熔點較高，更容易在巖漿冷卻過程中先結晶析出；先晶出橄欖石后晶出云母。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。此題使我們從定量的角度加深了對晶格能的認識，并更加深刻地體會到晶格能影響離子晶體的性質。 答案：(1)先橄欖石后云母 (2)石英的晶格能較小，所以石英總是在各種硅酸鹽析出后才晶出 (3)橄欖石高于云母　橄欖石高于云母 13解析：(1)要確定NiO的密度，就應確定單位體積中NiO分子的個數，再結合NiO的摩爾質量求算出該晶體中NiO的質量，最后求出密度。如圖所示，以立方體作為計算單元，此結構中含有Ni2＋——O2－離子數為：4＝ (個)，所以1 mol NiO晶體中應含有此結構的數目為6.021023＝12.041023(個)，又因一個此結構的體積為(a10－8cm)3，所以1 mol NiO的體積為12.041023(a10－8cm)3，NiO的摩爾質量為74.7 gmol－1，所以NiO晶體的密度為 ＝(gcm－3) (2)解法一(列方程法)：設1 mol Ni0.97O中含Ni3＋為x mol，Ni2＋為y mol，則得 x＋y＝0.97(Ni原子個數守恒) 3x＋2y＝2(電荷守恒) 解得x＝0.06 , y＝0.91　故n(Ni3＋)∶n(Ni2＋) ＝ 6∶91 解法二(直接分析法)：依題意，一個Ni2＋空缺，另有兩個Ni2＋被兩個Ni3＋取代。由Ni0.97O可知，每100個氧離子，就有97個鎳離子，有3個Ni2＋空缺，也就有6個Ni2＋被Ni3＋所取代，所以Ni3＋有6個，Ni2＋為97－6＝91個，即Ni3＋與Ni2＋之比為6∶91。 答案：見解析。