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第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时
离子晶体
一、单选题
1.(浙江省2021-2022学年高三下学期高考选考科目3月联考化学试题)熔融时只破坏共价键的化合物是
A.干冰 B.石英 C.石墨 D.生石灰
【答案】B
【解析】
【详解】
A.干冰为共价化合物,熔融时破坏的是分子间作用力,A错误;
B.石英为原子晶体,熔融时破坏的是共价键,B正确;
C.石墨为单质,不是化合物,C错误;
D.氧化钙属于离子晶体,熔融时破坏的是离子键,D错误;
答案选B。
2.(2022·新疆乌鲁木齐·高三阶段练习)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X元素原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,Y的原子序数等于W元素原子的最外层电子数,Z为短周期原子半径最大的元素,W元素的简单氢化物在水中完全电离。下列说法正确的是
A.Y单质的氧化性比W单质的氧化性强
B.四种元素的单质熔点最高的是Z单质
C.X的简单氢化物可与W的单质反应生成五种化合物
D.Y的最高价氧化物对应的水化物可以与锌反应产生氢气
【答案】C
【解析】
【分析】
X元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,应为C元素,Z的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,应为Na元素;W元素的简单氢化物在水中完全电离则为HCl,W为Cl元素,其最外层电子数是7,Y的原子序数等于W元素原子的最外层电子数,则Y是N;
【详解】
分析可知,X为C、Y为N、Z为Na、W为Cl
A.Y为N、W为Cl,N2的化学性质较稳定,其氧化性比Cl2的弱,故A错误;
B.金属钠是金属晶体,熔点较低,C单质如金刚石是原子晶体,熔点最高,故B错误;
C.X的简单氢化物CH4可与W的单质Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl共五种化合物,故C正确;
D.Y的最高价氧化物对应的水化物是HNO3,可与锌发生氧化还原反应产生NO或NO2,故D错误;
故选:C。
3.(2022·海南·模拟预测)PCl5、PCl3是有机合成的重要试剂,PCl5、PCl3的熔点依次为167℃、-93.6℃。PCl5的空间结构如图所示。下列说法正确的是
A.1molPCl5分子含14mol共价键 B.PCl3的空间结构为平面三角形
C.键能不同导致PCl5、PCl3的熔点不同 D.PCl5分子中共用电子对偏向氯
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由PCl5得空间结构图可知,1个PCl5分子中含有5个共价键,则1molPCl5分子含5mol共价键,故A错误;
B.PCl3的中心氮原子的价层电子对数=3+(5-3×1)=4,含有1个孤电子对,空间构型为三角锥形,故B错误;
C.PCl5和PCl3都是共价化合物,键能不影响熔沸点,故C错误;
D.Cl元素电负性大于P元素,则PCl5分子中共用电子对偏向氯,故D正确;
故选D。
4.(2022·天津蓟州·高三期末)下列说法中,错误的是
A.碘晶体升华时破坏了共价键
B.单质的晶体中,一定不存在离子键
C.石墨有类似金属晶体的导电性,是混合型晶体
D.可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底
【答案】A
【解析】
【详解】
A.碘晶体是分子晶体,碘升华时破坏的是分子间作用力,而物质分子内的共价键没有破坏,A错误;
B.单质构成晶体可能是分子晶体,晶体中只存在共价键,也可能是晶体中不存在共价键如惰性气体是单原子分子;单质晶体也可能是共价晶体,如晶体硅中只存在共价键,若是晶体中含有离子键,就属于离子晶体,该物质就是离子化合物,故单质晶体中一定不存在离子键,B正确;
C.石墨是层状结构,在层内C原子之间以共价键结合,每个C原子与相邻的3个C原子形成3个共价键,C原子上还有1个价电子没有形成共价键,在层内自由移动,因此石墨可以导电;在层间以分子间作用力结合,因此石墨有类似金属晶体的导电性,属于混合型晶体,C正确;
D.可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,若温度升高,压强降低,物质分子间作用力减小,会变为气体,因此可燃冰可存在于海底,D正确;
故合理选项是A。
5.(2022·山东·模拟预测)向中加入足量硝酸,生成等量、气体,其反应可表示为(未配平)。下列说法正确的是
A.晶体的熔点比晶体高
B.消耗,产生标准状况下气体产物
C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为
D.参与反应,产生的气体与一定量的混合后通入水中完全反应生成硝酸,消耗的质量为
【答案】D
【解析】
【详解】
A.晶体和晶体都属于离子晶体,的半径比的半径大,故晶体的熔点低,错误;
B.根据得失电子守恒,配平化学方程式为,由化学方程式可知,消耗,产生标准状况下气体,B错误;
C.由化学方程式计算可得,氧化剂和还原剂的物质的量之比为,C错误;
D.得到失去的电子转化为、,、的电子又被得到,可以看作失去的电子被得到,根据得失电子守恒可得关系式,所以消耗的氧气的质量为,D正确;
答案选D。
6.(2022·全国·高二专题练习)下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是
A.SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体
B.两者中心原子采取的杂化方式不同
C.SiO2和CO2都是非极性分子
D.SiO2晶体的熔点比CO2晶体高
【答案】C
【解析】
【详解】
A.二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体,二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体,故A正确;
B.二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子,则硅原子的杂化方式为sp3杂化,二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2,孤对电子对数为0,碳原子的杂化方式为sp杂化,则两者中心原子采取的杂化方式不同,故B正确;
C.二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体,晶体中不存在分子,故C错误;
D.原子晶体的熔沸点高于分子晶体,二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体,二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶体,则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳,故D正确;
故选C。
7.(2022·全国·高二专题练习)下列叙述正确的是
A.由分子构成的物质其熔点一般较低
B.分子晶体在熔化时,共价键被破坏
C.分子晶体中分子间作用力越大,其化学性质越稳定
D.物质在溶于水的过程中,化学键一定会被破坏或改变
【答案】A
【解析】
【详解】
A.由分子构成的物质为分子晶体,其熔点一般较低,故A正确;
B.分子晶体熔化时共价键未被破坏,只破坏了分子间作用力,故B错误;
C.分子晶体的稳定性与共价键有关,与分子间作用力无关,故C错误;
D.物质溶于水化学键不一定被破坏或改变,例如蔗糖溶于水,化学键没被破坏,故D错误;
故答案:A。
8.(2022·全国·高二专题练习)下列有关比较中,顺序排列错误的是
A.微粒的半径:
B.共价晶体的硬度:<晶体硅<金刚石
C.物质的沸点:
D.离子晶体的熔点:
【答案】B
【解析】
【详解】
A.Al3+、Na+核外电子排布相同,有2个电子层,电子层数相同,半径随着原子序数递增而减小,r(Na+)>r(Al3+),Cl-结构示意图为,电子层数为3,半径最大,即微粒半径大小顺序是,r(Cl-)>r(Na+)>r(Al3+),故A说法正确;
B.共价晶体硬度可以从键能角度考虑,C的原子半径小于Si的原子半径,因此键长的大小顺序Si-Si>Si-C>C-C,键长越长,键能越小,因此硬度大小顺序是金刚石>SiC>晶体硅,故B说法错误;
C.H2O和HF含有分子间氢键,AsH3不含分子间氢键,沸点最低,常温下H2O为液体,HF为气体,因此H2O的沸点高于HF,故C说法正确;
D.离子晶体熔点与晶格能有关,晶格能大小与离子半径以及所带电荷数有关,r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+),r(Cl-)>r(O2-),晶格能大小顺序是MgO>NaCl>KCl,离子晶体熔点为MgO>NaCl>KCl,故D说法正确;
答案为B。
9.(2022·全国·高二专题练习)下列关于晶体性质的比较中,错误的是
A.熔点:SiO2>CO2 B.硬度:金刚石>晶体硅
C.延展性:Fe>Au D.晶格能:MgO>Na2O
【答案】C
【解析】
【详解】
A.SiO2是原子晶体,原子间存以较强的共价键相互作用,而CO2是分子晶体,分子间只有较小的范德华力,所以熔点SiO2>CO2 ,故A正确;
B.金刚石和晶体硅都是原子晶体,原子晶体中化学键键能越大、键长越短,其硬度越大,键长C-C<Si-Si,所以硬度:金刚石>晶体硅,故B正确;
C.Au质软,延展性在金属中最好,则延展性:Fe<Au,故C错误;
D.晶格能与离子半径成反比,与电荷成正比,离子半径:Mg2+<Na+,则晶格能MgO>Na2O ,故D正确;
答案选C。
10.(2022·吉林吉林·高三阶段练习)下列物质发生变化时,所克服的微粒间作用力类型完全相同的是
A.液态与液态HCl分别受热变为气体
B.受热熔化与干冰受热汽化
C.氯化钠与氯化氢分别溶解在水中
D.碘单质与苯分别受热变为气体
【答案】D
【解析】
【详解】
A.与HCl都是分子晶体,但分子间存在氢键,所以分别受热变为气体,克服分子间作用力和氢键,HCl仅克服分子间作用力,选项A不符合题意;
B.是原子晶体,受热融化时克服共价键;干冰是分子晶体,融化时克服分子间作用力,选项B不符合题意;
C.氯化钠属于离子晶体,溶解在水中克服离子键;氯化氢属于共价化合物,溶解在水中克服共价键;选项C不符合题意;
D.碘与苯都是分子晶体,分别受热变为气体,都克服分子间作用力,选项D符合题意。
答案选D。
11.(2022·浙江温州·高二期末)已知A、B、C、D、E、F六种元素在元素周期表中的位置如图,下列说法正确的是
A.离子半径:A<C
B.最高价氧化物对应的水化物的碱性:C<D
C.B元素对应的氢化物熔沸点高是因为含有很强的共价键
D.E形成的单质属于共价晶体,其熔点高,硬度大
【答案】D
【解析】
【分析】
已知A、B、C、D、E、F六种元素在元素周期表中的位置如图,根据元素周期表结构得到A~F元素分别为O、F、Na、Al、Ge、Ag。
【详解】
A.根据同电子层结构核多径小,则离子半径:C<A,故A错误;
B.同周期从左到右金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,因此最高价氧化物对应的水化物的碱性:D<C,故B错误;
C.B元素对应的氢化物熔沸点高是因为HF存在分子间氢键,故C错误;
D.E形成的单质属于共价晶体,其熔点高,硬度大,故D正确。
综上所述,答案为D。
12.(2022·四川绵阳·高二期末)下列相关比较中,正确的是
A.分解温度:MgCO3>CaCO3> BaCO3 B.熔点:Na>Mg>Al
C.微粒半径:r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+) D.热稳定性:H2O>H2S> HCl
【答案】C
【解析】
【详解】
A.当阳离子所带电荷相同时,阳离子半径越大,其结合氧离子能力就越弱,对应的碳酸盐受热分解温度就越高,则碳酸盐的分解温度:MgCO3<CaCO3<BaCO3,A错误,
B.金属晶体中离子半径越小,离子的电荷越多,金属的熔点越高,则熔点由高到低:Al>Mg>Na,B错误;
C.Cl-具有三个电子层,O2-、Na+具有相同的电子排布,核电荷数越大半径越小,电子层数越多半径越大,故微粒半径:r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+),C正确;
D.简单气态氢化物的热稳定性与元素非金属性一致, 已知非金属性比O>Cl>S,故H2O> HCl > H2S,D错误;
故答案为:C。
13.(2022·全国·高二专题练习)下列描述不正确的是
A.碳碳键键长:碳碳单键>碳碳双键>碳碳三键
B.熔点:Na<Mg<Al
C.微粒半径:Li+<O2−<Na+
D.键角:BF3>CH4>H2O
【答案】C
【解析】
【详解】
A.共用电子对越多,键长越短,碳碳键键长:碳碳单键>碳碳双键>碳碳三键,故A正确;
B.同周期从左到右原子半径逐渐减小,金属键越强,熔点越高,因此熔点:Na<Mg<Al,故B正确;
C.同主族从上到下原子半径、离子半径逐渐减小,同电子层结构核多径小原则,因此微粒半径:Li+<Na+<O2−,故C错误;
D.BF3是平面三角形,键角为120°,CH4是正四面体形,键角为109°28′,H2O是“V”形结构,键角为105°,因此键角:BF3>CH4>H2O,故D正确。
综上所述,答案为C。
14.(2022·四川南充·高一期末)下列有关事实,解释正确的是
选项
事实
解释
A
的热稳定性比强
分子间能形成氢键
B
向碘的四氯化碳溶液中加入浓的溶液,溶液紫色变浅
C
的熔点比干冰高
分子间的范德华力比更大
D
与分子的空间构型不同
它们中心原子杂化轨道类型不同
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】
【详解】
A.的热稳定性比强,是因为前者的共价键键能大于后者,与氢键没有关系,故A错误;
B.碘离子能与单质碘反应,向碘的四氯化碳溶液中加入浓的KI溶液,发生反应,单质碘的浓度减小,溶液紫色变浅,故B正确;
C.是共价晶体,二氧化碳是分子晶体,所以二氧化硅的熔点比干冰高,故C错误;
D.与分子的空间构型不同,是因为中心原子含有的孤对电子对数不同,其杂化轨道类型均是sp3杂化,故D错误。
故选B。
15.(2022·四川南充·高一期末)下面说法错误的是
A.金属键由强到弱:
B.熔点由高到低:
C.硬度由大到小:金刚石>晶体硅>碳化硅
D.晶格能由大到小:
【答案】C
【解析】
【详解】
A.形成金属键的金属阳离子的半径越小,所带电荷数越多,金属键越强,则金属键由强到弱:,A正确;
B.四种化合物形成的晶体均是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高,则熔点由高到低:,B正确;
C.共价晶体中形成共价键的原子半径越小,共价键越强,硬度越大,则硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,C错误;
D.离子晶体中形成离子键的离子半径越小,所带电荷数越多,晶格能越大,则晶格能由大到小:,D正确;
答案选C。
16.(2022·全国·高二专题练习)下列晶体性质的比较中,正确的是
A.熔点: B.沸点:
C.熔点:单质硫>白磷>晶体硅 D.硬度:金刚石>硅>碳化硅
【答案】A
【解析】
【详解】
A.Al、Mg、Ca均为金属晶体,金属晶体中金属离子的半径越小,离子所带电荷数越多,金属键越强,晶体的熔沸点越高,离子半径:,则熔点:,故A正确;
B.水为液态沸点,三者中沸点最高,故B错误;
C.晶体硅为共价晶体,单质硫和白磷为分子晶体,共价晶体的熔点高于分子晶体,故C错误;
D.三者均为共价晶体,原子的电负性越强,原子半径越小形成共价键越强,晶体的硬度越大,电负性:C>Si,共价键强度:C-C>C-Si>Si-Si,硬度:金刚石>碳化硅>硅,故D错误;
故选:A。
17.(2021·辽宁·凌源市实验中学高三阶段练习)已知氯化硼BCl3的熔点为-107℃,沸点为12.5℃,其分子中键与键之间的夹角为120°,它能水解,下列有关叙述正确的是
A.氯化硼液态时能导电而固态时不导电 B.氯化硼中心原子采用sp3杂化
C.氯化硼分子呈三角锥形 D.氯化硼遇水蒸气会产生白雾
【答案】D
【解析】
【详解】
A.氯化硼熔沸点低,氯化硼是共价化合物,液态时不能导电,故A错误;
B.氯化硼中B原子的孤电子对数为,氯化硼中心原子B采用杂化,故B错误;
C.氯化硼分子中键与键的夹角为120°,是平面三角形结构,故C错误;
D.氯化硼水解生成硼酸和氯化氢,氯化氢在空气中形成白雾,故D正确;
选D。
18.(2021·江苏·滨海县五汛中学高一期中)下列物质中熔沸点最低的是
A.N2 B.H2O C.NaCl D.金刚石
【答案】A
【解析】
【详解】
一般来说熔沸点:原子晶体>离子晶体>分子晶体,金刚石为原子晶体,氯化钠为离子晶体,N2、H2O为分子晶体,由于H2O中含有氢键沸点较高,所以熔沸点由高到低的顺序是金刚石>NaCl>H2O>N2;
故选A。
第II卷(非选择题)
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二、填空题
19.(2021·浙江·模拟预测)填空。
(1)化合物A、B、C的熔点如下表:
A
B
C
化学式
CH3CH2Cl
CH3CH2CH2Cl
CH3NH3Cl
熔点/℃
-139
-123
230
化合物C的熔点明显高于A的原因是___________。
(2)20%的NaCl溶液中滴加乙醇会有白色固体析出,原因是___________。
【答案】(1)C是离子晶体,A是分子晶体,离子键强于分子间作用力
(2)乙醇和水是互溶的,NaCl易溶于水难溶于乙醇,滴加乙醇会使NaCl在溶液中的饱和浓度减小,从而饱和析出
【解析】
(1)
CH3CH2Cl是由分子构成的分子晶体,分子之间以分子间作用力结合,分子间作用力比较微弱,因此物质的熔沸点比较低,而CH3NH3Cl为离子晶体,阳离子和Cl-之间以离子键结合,离子键是一种强烈的相互作用,物质的熔沸点较高,故化合物C的熔点明显高于A;
(2)
乙醇和水是互溶的,因NaCl易溶于水难溶于乙醇,则20%的NaCl溶液中滴加乙醇会使NaCl在溶液中的饱和浓度减小,从而饱和析出,析出的白色固体是NaCl。
20.(2022·浙江·高三开学考试)填空。
(1)已知两种有机物的相关数据如下表:
物质
相对分子质量
48
45
沸点/℃
-37.7
16.6
化合物的沸点高于的原因是___________。
(2)已知的熔点只有12℃,而的熔点170℃,熔点高于的原因是___________。
【答案】(1)两者均为分子晶体,可以形成分子间氢键使分子间作用力增大,而不能
(2)两者熔化时需克服的均为离子键,由于的半径大于,离子键弱于,故熔点低
【解析】
(1)
对于分子晶体,熔沸点的高低从分子间作用力来解释,分子间的作用力包含范德华力和氢键,分子间氢键的存在会使分子间作用力增大,沸点升高,可以形成分子间氢键使分子间作用力增大,而不能,所以沸点高。故答案为:两者均为分子晶体,可以形成分子间氢键使分子间作用力增大,而不能;
(2)
和为离子化合物,熔点结合离子键强弱判断,阴阳离子所带电荷数相同时,可以通过离子半径大小来比较离子键强弱,中的半径大于,离子键弱于,故熔点低。故答案为:两者熔化时需克服的均为离子键,由于的半径大于,离子键弱于,故熔点低;
21.(2022·全国·高二专题练习)离子晶体的物理性质
(1)具有较_______的熔、沸点,_______挥发,硬度_______,不导电,易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂。
(2)具有较高的熔、沸点,难挥发
离子晶体中,阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键),要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能量。因此,离子晶体具有_______和_______的性质。一般说来,阴、阳离子的电荷数越_______,离子半径越_______,离子键越_______, 离子晶体的熔、沸点越_______。
(3)硬度
离子晶体的硬度较大,难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键,使离子晶体的硬度较大,当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。
(4)导电性
离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此,离子晶体_______。当升高温度时,阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用,成为自由移动的离子,在外界电场作用下,离子定向移动而形成电流。离子化合物_______时,阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(实质上是水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。
(5)溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等),遵循“_______”规律。当把离子晶体放入水中时,极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用,使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离,变成在水中自由移动的离子。
【答案】 高 难 大 较高的熔、沸点 难挥发 多 小 强 高 不导电 溶于水 相似相溶
【解析】
略
22.(2021·四川达州·高二期末)在下列各题的横线上填写“>”、“=”或“<”符号
(1)键能:___________。
(2)沸点:___________。
(3)熔点:___________。
(4)键角:___________。
(5)最外层电子数:B___________
(6)价电子数:V___________。
(7)单电子数:___________。
(8)酸性:___________。
(9)燃烧热:___________。
(10)晶体中阳离子配位数:___________。
(11)中心原子杂化轨道数:___________。
(12)中心原子孤电子对:___________。
(13)第一电离能:___________。
(14)分解温度:___________。
【答案】(1)>
(2)>
(3)<
(4)<
(5)>
(6)<
(7)>
(8)>
(9)>
(10)>
(11)>
(12)<
(13)<
(14)>
【解析】
(1)
氮氮三键的键能大于氯氯单键,故答案为:>;
(2)
水分子间能形成氢键,硒化氢分子间不能形成氢键,故水的沸点高于硒化氢,故答案为:>;
(3)
硅硅键的键长大于碳硅键、键能小于碳硅键,则单晶硅中的共价键弱于碳化硅,沸点小于碳化硅,故答案为:<;
(4)
三氧化硫中硫原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,键角为120°,三氯化磷中磷原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,分子的空间构型为三角锥形,键角为107°18′,则三氯化磷分子的键角小于三氧化硫分子,故答案为:<;
(5)
硼原子的最外层电子数为3,锰原子的最外层电子数为2,则硼原子的最外层电子数大于锰原子,故答案为:>;
(6)
钒元素的原子序数为23,基态原子的价电子排布式为3d34s2,硫元素的原子序数为16,基态原子的价电子排布式为3s23p4,则钒原子的价电子数小于硫原子,故答案为:<;
(7)
铬元素的原子序数为24,基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,单电子数为6,砷元素的原子序数为33,基态原子的价电子排布式为4s24p3,单电子数为3,则铬原子的单电子数大于砷原子,故答案为:>;
(8)
亚硝酸的非羟基氧的个数小于硝酸,则亚硝酸的酸性弱于硝酸,故答案为:<;
(9)
1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量小于1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热量,则氢气的燃烧热ΔH大于甲烷,故答案为:>;
(10)
氟化钙晶胞中每个钙离子周围有8个氟离子,配位数为8,氯化钠晶胞中每个钠离子周围有6个氟离子,配位数为6,则氟化钙中钙离子的配位数大于氯化钠中钠离子的配位数,故答案为:>;
(11)
二氯甲烷分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,杂化轨道数为4,三氟化硼中硼原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为0,硼原子的的杂化方式为sp2杂化,杂化轨道数为3,则二氯甲烷分子中中心原子杂化轨道数大于三氟化硼,故答案为:>;
(12)
二氧化硫中硫原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为1,一氧化二氯中中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,则二氧化硫中中心原子孤电子对小于一氧化二氯,故答案为:<;
(13)
磷原子的3p轨道为稳定的半充满稳定结构,第一电离能大于相邻元素,则硫元素的第一电离能小于磷元素,故答案为:<;
(14)
镁离子的离子半径小于钡离子,碳酸镁的晶格能大于碳酸钡的晶格能,熔点高于碳酸钡,故答案为:>。
23.(2021·全国·高一专题练习)已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点/℃
2852
2072
714
190(2.5×105Pa)
沸点/℃
3600
2980
1412
182.7
请参考以上数据回答下面的问题:
(1)判断物质所属的晶体类型:MgCl2___________;AlCl3___________
(2)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。
为什么不用电解MgO的方法生产镁?___________。
电解生产铝时冰晶石的作用是什么?___________。
为什么不用电解AlCl3的方法生产铝?___________。
【答案】(1) 离子晶体 分子晶体
(2) MgO熔点高,能源消耗大,对设备要求高 降低Al2O3的熔化温度 AlCl3是共价化合物,熔化时无自由移动的离子存在
【解析】
(1)
MgCl2是由Mg2+与Cl-之间以离子键结合形成的离子晶体,由于离子键是一种强烈的相互作用,所以其熔沸点比较高;
AlCl3是共价化合物,是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体,由于分子间作用力比化学键弱很多,因此克服分子间作用力使物质熔化、气化消耗的能量就比较少,因此熔沸点比较低,且AlCl3易升华;
(2)
MgO、MgCl2都是离子晶体,离子之间以离子键结合形成晶体,两种晶体的阳离子都是Mg2+,由于O2-半径比Cl-小,离子带有的电荷比Cl-多,导致离子键MgO大于MgCl2,因此MgO熔点高,电解MgO能源消耗更大,对设备要求也高,故工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解熔融MgO的方法生产镁;
Al2O3是离子晶体,Al3+与O2-之间以离子键结合,断裂离子键消耗的能量比较高,因此其熔点高,其熔点是2072℃,在生产铝时加入冰晶石,可以降低加入Al2O3的熔化温度,从而可以使铝的冶炼能耗降低,冶炼更方便;
AlCl3为分子晶体,在液体时仍然为分子晶体,不含有自由移动的离子,因此不能导电,因此不能采用电解熔融AlCl3方法冶炼金属铝。
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