第三章 晶体结构与性质 第三节 第2课时 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体练习 【新教材】2020年秋人教版(2019)高中化学选择性必修2
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资料简介
第 2 课时 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 基础过关练 题组一 离子晶体的概念和结构 1.下列晶体分类中正确的一组是( ) 离子晶体 共价晶体 分子晶体 A NaOH Ar SO2 B H2SO4 石墨 S C CH3COONa SiO2 I2 D Ba(OH)2 金刚石 玻璃 2.(2019 江苏检测)下列有关离子晶体的说法正确的是( ) A.离子晶体中一定含有金属元素,含有金属元素的化合物一定是离子晶体 B.离子键只存在于离子晶体中,离子晶体中一定含有离子键 C.离子晶体中不可能含有共价键 D.离子晶体受热熔化破坏化学键,吸收热量,属于化学变化 3.如图所示,在氯化钠晶体中,与每个 Na+等距离且最近的几个 Cl-所围成的空间几何构型为( ) A.十二面体 B.正八面体 C.正六面体 D.正四面体 4.(2019 山西高二期中)下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是( ) A.分子晶体中一定含有共价键 B.共价晶体中共价键越强,熔点越高 C.离子晶体中含有离子键,不含有共价键 D.金属阳离子只能存在于离子晶体中 5.下列各图是从某些离子晶体结构图中分割出来的部分结构图,试判断下列各图属于 NaCl 晶体结构 的是(深度解析) A.图(1)和图(3) B.图(2)和图(3) C.只有图(1) D.图(1)和图(4) 6.(2019 江苏高邮高一下期中)下列各组物质的晶体中,化学键类型和晶体类型均相同的是( ) A.CO2 和 NH3 B.HCl 和 SiO2 C.KCl 和 K D.H2O 和 NH4Cl 7.NaCl 晶体模型如下图所示: (1)在 NaCl 晶体中,每个 Na+周围同时吸引 个 Cl-,每个 Cl-周围也同时吸引着 个 Na+; 在 NaCl 晶胞中含有 个 Na+、 个 Cl-,晶体中每个 Na+周围与它距离最近且相等的 Na+共有 个。 (2)对于氯化钠晶体,下列描述正确的是 。 A.它是面心立方堆积 B.相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和 C.与氯化铯晶体结构相同 D.每个 Na+与 6 个 Cl-作为近邻 题组二 离子晶体的性质 8.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( ) AB CD EF 离子所带电荷数 1 1 2 两原子核间距(10-10 m) 2.31 3.18 2.10 A.CD>AB>EF B.AB>EF>CD C.AB>CD>EF D.EF>AB>CD 9.离子晶体熔点的高低取决于晶体中阳离子与阴离子之间的静电作用,静电作用大则熔点高,静电作用 小则熔点低。试根据学过的知识,判断 KCl、NaCl、CaO、BaO 四种晶体熔点的高低顺序是( ) A.KCl>NaCl>BaO>CaO B.NaCl>KCl>CaO>BaO C.CaO>BaO>NaCl>KCl D.CaO>BaO>KCl>NaCl 10.(2020 辽宁凌源二中高二网测)萤石(主要成分为 CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说 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 11.为了确定 SbCl3、SbCl5、SnCl4 是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中叙述正确的是( ) A.观察常温下物质的状态,SbCl5 是微黄色液体,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 12.(2020 辽宁丹东第四中学高二月考)根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据,判断下列有关说法 中错误的是( ) 晶体 NaCl KCl AlCl3 SiCl4 熔点/℃ 801 776 190 -68 沸点/℃ 1 465 1 418 180 57 A.SiCl4 是分子晶体 B.金属元素与非金属元素可形成共价化合物 C.AlCl3 加热能升华 D.NaCl 中化学键的强度比 KCl 中的小 13.下列说法中正确的是(深度解析) A.形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B.第ⅠA 族元素与第ⅦA 族元素形成的化合物一定是离子化合物 C.离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高 D.离子化合物中可能只含有非金属元素 题组三 过渡晶体与混合型晶体 14.(2020 江苏高二月考)石墨晶体是层状结构,在每一层内,每一个碳原子都跟其他 3 个碳原 子相结合。据图分析,石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为( ) A.2∶3 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶2 15.(原创)下列关于过渡晶体的说法正确的是( ) A.石墨属于过渡晶体 B.SiO2 属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理 C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体 D.Na2O 晶体中离子键的百分数为 100% 16.(2020 河南高二月考)将石墨置于熔融的钾或气态的钾中,石墨吸收钾而形成名称为 钾石墨的物质,其组成可以是 C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K 等。下列分析正确的是( ) A.题干中所列举的 6 种钾石墨属于有机高分子化合物 B.钾石墨中碳原子的杂化方式是 sp3 杂化 C.若某钾石墨的原子分布如图所示,则它所表示的是 C12K D.最近的两个 K 原子之间的距离为石墨中 C—C 键键长的 2 3 倍 17.金刚石、石墨、C60 和石墨烯的结构示意图分别如图所示,下列说法不正确的是( ) A.金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同 B.金刚石、石墨、C60 和石墨烯的关系:互为同素异形体 C.这四种物质完全燃烧后的产物都是 CO2 D.石墨与 C60 的晶体类型相同 18.(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按 ABAB……方式堆积而成,如图甲所示,图中用虚线标出了石墨的 一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为 。 (2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,如图乙所示。设 NA 为阿伏加德罗常数的 值,1 mol 石墨烯中含有的六元环个数为 。下列有关石墨烯的说法正确的是 (填字 母)。 a.晶体中碳原子间全部是单键 b.石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面 c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力 (3)石墨烯可转化为 C60,C60 的结构如图丙所示,该分子是由五边形和六边形构成的球体,其中五边形有 12 个,则六边形有 个(注:简单多面体的顶点数 V、面数 F 及棱数 E 间的关系为 V+F-E=2)。 (4)金刚石晶胞如图丁所示,则金刚石晶胞中原子的配位数为 。深度解析 能力提升练 题组一 离子晶体的结构与性质 1.(2020 山东高二月考, )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,下列 有关说法不正确的是( ) A.该晶体属于离子晶体 B.晶体的化学式为 Ba2O2 C.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 2.(双选)(2020 江苏高二期末, )在某晶体中,与某一个微粒 x 距离最近且等距离的另一个微 粒 y 所围成的空间结构为如图所示的正八面体。该晶体可能是( ) A. NaCl 晶体(x:Na+,y:Cl-) B. CsCl 晶体(x:Cs+,y:Cl-) C. CaTiO3 晶体(x:Ti4+,y:O2-) D. NiAs 晶体(x:Ni,y:As) 3.(2020 湖北襄阳一中高二月考, )经 X 射线衍射实验研究证明 PCl5 在固态时,由空间构型分别是正 四面体和正八面体的两种离子构成,下列关于 PCl5 的推断正确的是( ) A.PCl5 晶体是分子晶体 B.PCl5 晶体由[PCl3]2+和[PCl2]2-构成,且离子数目之比为 1∶1 C.PCl5 晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成,且离子数目之比为 1∶1 D.PCl5 晶体具有良好的导电性 4.(2020 天津静海高二期中, )有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是( ) 图甲 图乙 图丙 图丁 A.在 NaCl 晶体(图甲)中,距 Na+最近的 Cl-形成正八面体 B.该气态团簇分子(图乙)的分子式为 EF 或 FE C.在 CO2 晶体(图丙)中,一个 CO2 分子周围有 12 个 CO2 分子紧邻 D.在碘晶体(图丁)中,碘分子的排列有两种不同的方向 5.(2020 山东济南外国语学校高二月考, )有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是(深度解析) A.在 NaCl 晶体中,距 Na+最近且相等的 Cl-有 6 个 B.在 CaF2 晶体中,每个晶胞平均占有 4 个 Ca2+ C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为 1∶2 D.CaF2 晶体在熔融状态不导电 6.(2020 辽宁凌源二中高二网测, )如图所示分别为氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞模型,请认真观察 后完成表格。 离子 晶体 晶体构 成粒子 晶胞所含粒子数 配位数 阴、阳离子 个数之比阴离子 阳离子 阴离子 阳离子 氯化钠 氯化铯 氟化钙 7.(2020 河南六市高三调研节选, )黄铜矿是工业炼铜的原料,含有的主要元素是硫、铁、铜,请回答 下列问题。 (l)基态硫原子核外电子有 种运动状态。Fe2+的电子排布式是 。 (2)CuCl 熔点为 426 ℃,熔化时几乎不导电;CuF 的熔点为 908 ℃,沸点为 1 100 ℃。二者都是铜(Ⅰ)的 卤化物,熔、沸点相差这么大的原因是 。 (3)乙硫醇(C2H5SH)是一种重要的合成中间体,分子中硫原子的杂化形式是 。乙硫醇的沸点比 乙醇的沸点 (填“高”或“低”),原因是 。 (4)黄铜矿主要成分 X 的晶胞结构及晶胞参数如图所示,X 的化学式是 ,其密度为 g/cm3(NA 表示阿伏加德罗常数的值)。 题组二 混合型晶体的结构与性质 8.( )石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石 墨与石墨烯的说法中正确的是( ) A.从石墨中剥离出石墨烯需要破坏化学键 B.石墨中的碳原子采取 sp2 杂化,每个 sp2 杂化轨道含 2 3 s 轨道与 1 3 p 轨道 C.石墨属于混合型晶体,层与层之间存在分子间作用力;层内碳原子间存在共价键;石墨能导电 D.石墨烯中平均每个六元环含有 3 个碳原子 9.(2020 辽宁凌源二中高二网测, )C60、金刚石和石墨的结构模型分别如图所示(石墨仅表示出其中 的一层结构)。 (1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为 。 A.同分异构体 B.同素异形体 C.同系物 D.同位素 (2)固态时,C60 属于 晶体(填“离子”“共价”或“分子”),1 个 C60 分子中含有双键的数目是 个。 (3)硅晶体的结构跟金刚石相似,1 mol 硅晶体中含有硅硅单键的数目约是 。二氧化硅的结构 相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入 1 个氧原子,二氧化硅的空间网状结构中,硅、氧原子 形成的最小环上氧原子数目是 。深度解析 (4)石墨的层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是 。 10.(2020 江西高三教学质量监测, )黑磷是磷的一种稳定的同素异形体,黑磷具有正交晶型(图 A),晶 胞参数 a=3.310A,b=4.380A,c=10.500A。磷烯是二维的单层黑磷(图 B),磷烯与石墨烯结构相似,P 的配 位数为 3。与石墨烯相比,磷烯具有半导体性质,更适合制作电子器件。已知黑磷结构中只有一种等效 的三配位 P,所有 P 原子的成键环境一样,图 A 中编号为①的 P 原子的晶胞内坐标为(0.500,0.090,0.598)。 请回答下列问题: (1)画出基态 P 原子的价电子排布图: 。 (2)P 和 F 的电负性大小顺序是χ(P) χ(F)(填“”)。P 和 F 形成的分子 PF3 和 PF5,它们的 空间结构分别为 、 。 (3)①黑磷中 P 原子杂化方式是 。黑磷中不存在 (选填字母序号)。 A.共价键 B.σ键 C.π键 D.范德华力 ②白磷与黑磷熔点从高到低的顺序为 ,原因 是 。 (4)图 A 中编号为②的 P 原子的晶胞内坐标为 ,黑磷的晶胞中含有 个 P 原子。 答案全解全析 基础过关练 1.C 2.B 3.B 4.B 5.D 6.A 8.D 9.C 10.C 11.B 12.D 13.D 14.A 15.B 16.D 17.D 1.C NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2 都是离子晶体;纯 H2SO4 中无 H+,是分子晶体。Ar 是稀有气体,分 子间以范德华力相互结合,为分子晶体;石墨是混合型晶体;SiO2 与金刚石是典型的共价晶体。硫是以 范德华力结合的分子晶体;玻璃没有固定的熔点,为非晶体。 2.B 离子晶体中不一定含有金属元素,含有金属元素的化合物不一定是离子晶体,选项 A 错误;含有离 子键的化合物一定是离子晶体,离子晶体中可能含有共价键,选项 B 正确、C 错误;离子晶体受热熔化 时,虽然离子键被破坏,但没有生成新的物质,不属于化学变化,如氯化钠晶体熔化,选项 D 错误。 3.B 首先要清楚离 Na+最近的 Cl-在什么位置,处在中心位置上的 Na+被六个面上的 Cl-所包围,这 6 个 Cl-离该 Na+最近,将六个面心的 Cl-连线得到正八面体。 4.B 分子晶体中可能不存在共价键,如稀有气体,故 A 错误;共价晶体的熔点与共价键有关,共价键越 强,则熔点越高,故 B 正确;离子晶体中也可能含有共价键,如氢氧化钠属于离子晶体,既含有离子键,又 含有共价键,故 C 错误;金属单质是由金属阳离子和自由电子构成的,所以金属阳离子可存在于金属晶 体中,故 D 错误。 5.D 由于在氯化钠晶体中,每个钠离子周围同时吸引着最近的等距离的 6 个氯离子,同样每个氯离子 周围同时吸引着最近的等距离的 6 个钠离子,图(1)符合条件,图(4)中选取其中一个离子,然后沿 x、y、 z 三轴切割得到 6 个等距离的且最近的带相反电荷的离子,所以其配位数也是 6,符合条件,故选 D。 知识拓展 离子晶体的配位数 离子晶体中,通常可看成阴离子呈等径圆球密堆积,阳离子有序地填在阴离子的空隙中,每个离子周围 等距离地排列着异电性离子。一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,叫做离子晶体中离子的配位 数。 6.A CO2 和 NH3 都是分子晶体,CO2 和 NH3 都只含共价键,A 正确;HCl 是分子晶体,SiO2 为共价晶体,B 错误;KCl 为离子晶体,含有离子键,K 为金属晶体,含有金属键,C 错误;H2O 是分子晶体,H2O 中只含共价 键,NH4Cl 是离子晶体,NH4Cl 中含有离子键和共价键,D 错误。 7.答案 (1)6 6 4 4 12 (2)AD 解析 (1)在 NaCl 晶体中,一个 Na+位于晶胞的中心,12 个 Na+分别位于晶胞的 12 条棱上,则属于该晶 胞的 Na+为 3 个( 1 4 ×12=3),因此一个晶胞中共含有 4 个 Na+,8 个 Cl-分别位于晶胞的 8 个顶点上,6 个 Cl- 分别位于晶胞的 6 个面心上,则属于该晶胞的 Cl-有 1 8 ×8+ 1 2 ×6=4 个。可见 NaCl 晶体中 Na+、Cl-的个数 比为 1∶1。图中位于晶胞中心的 Na+实际上共有 3 个平面通过它,通过中心 Na+的每个平面都有 4 个 Na+位于平面的四角,这 4 个 Na+与中心 Na+距离最近且距离相等。所以在 NaCl 晶体中,每个 Na+周围 与它距离最近且距离相等的 Na+共有 12 个,按相似的方法可推出每个 Cl-周围与它最近且距离相等的 Cl-也共有 12 个。 (2)氯化钠晶体是面心立方堆积,A 正确;氯化铯晶体呈体心立方堆积,C 错误;氯化钠晶体中以 Na+为中 心向三维方向伸展,有 6 个 Cl-与 Na+紧邻,D 正确;相邻的阴、阳离子核间距不等于阴、阳离子半径之 和,B 错误。 8.D 离子所带电荷数越多,半径越小,则离子键越强,晶体的熔点越高,化合物 EF 中两原子核间距最小, 离子所带电荷数最多,熔点最高,D 项正确。 9.C 离子晶体中,离子键越强,熔、沸点越高,而离子所带电荷数越多,半径越小,离子键越强。Ca2+、 O2-、Ba2+都带 2 个电荷,Na+、Cl-、K+都带 1 个电荷,r(Ca2+)NaCl>KCl。 10.C 难溶于水,其水溶液的导电性极弱,不能说明 CaF2 是离子晶体,故 A 不符合题意;熔点较高,硬度 较大,也可能是共价晶体,不能说明 CaF2 是离子晶体,故 B 不符合题意;固体不导电但熔融状态下可以 导电,熔融状态下一定有自由移动的离子,说明 CaF2 是离子晶体,故 C 符合题意;CaF2 在有机溶剂(如苯) 中的溶解度极小,不能说明 CaF2 是离子晶体,故 D 不符合题意。 11.B 离子化合物一般熔点较高,熔化后可导电;某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电。 12.D 根据题给数据,SiCl4 熔点低,属于分子晶体,A 选项正确;根据题给数据,AlCl3 熔、沸点低,为分子 晶体,由 Al 元素和 Cl 元素形成,B 选项正确;AlCl3 沸点低于熔点,加热时先达到沸点,所以 AlCl3 加热能 升华,C 选项正确;NaCl 和 KCl 都是离子晶体,化学键均为离子键,由于半径:r(Na+)白磷 黑磷与石墨相似,属于混合型晶体,白磷是分子晶体 (4)(0.500,-0.090,0.402) 8 解析 (1)基态 P 原子核外有 15 个电子,电子排布式为 1s22s22p63s23p3,其价电子排布图为 。 (2)原子半径 P>F,则电负性 P白磷。 (4)结合图 B 可知,图 A 中编号为②的 P 原子位于同一坐标轴 a,关于坐标轴 b 对称,且位于坐标轴 c 的 值为 1-0.598=0.402,该 P 原子在晶胞内的坐标为(0.500,-0.090,0.402)。该晶胞中第一层含有 P 原子 1+1=2 个;第二层含有 P 原子 1+1+1+1=4 个;第三层含有 P 原子 1+1=2 个,共 8 个 P 原子。

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