资源描述
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 离子晶体的概念及判断
1.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
2.(2021山东济宁月考)下列物质形成的晶体中,属于含有极性键的离子晶体的是( )
①醋酸钠 ②氢氧化钾 ③金刚石 ④乙醇 ⑤氯化钙
A.①②⑤ B.①② C.①④⑤ D.①⑤
题组二 离子晶体的结构
3.(2022四川遂宁二中期中)钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体,晶胞结构如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为BaO2
C.该晶体晶胞结构与NaCl相似
D.与每个Ba2+距离最近且相等的Ba2+共有3个
4.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( )
A.只有图(1) B.图(2)和图(3)
C.图(1)和图(3) D.图(1)和图(4)
5.NaCl晶体模型如下图所示:
(1)在NaCl晶体中,每个Na+周围等距且紧邻的Cl-有 个,每个Cl-周围等距且紧邻的Na+有 个;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.它是离子晶体
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-紧邻
题组三 离子晶体的性质
6.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.离子间距离较大,其密度较大
7.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
8.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
题组四 过渡晶体与混合型晶体
9.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纯粹的离子晶体
D.Na2O晶体中离子键的百分数为100%
10.(2020河南郑州外国语学校月考)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23倍
11.(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。该晶体中碳原子的杂化方式为 。
(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.石墨烯晶体有良好的导电性
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,则金刚石晶胞中碳原子的配位数为 。
能力提升练
题组一 离子晶体的结构与性质
1.(2021山东泰安四中月考)有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],经X射线衍射实验研究发现,其晶体中阴离子的结构单元如图所示。它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上,则下列说法正确的是( )
A.x=2,y=1
B.该晶体属于离子晶体,M呈+1价
C.M的离子可能在立方体的体心位置
D.该结构单元中与每个Fe2+距离最近且相等的CN-有3个
2.(2021福建福州重点高中月考)如图为NaCl和CsCl的晶胞结构,下列说法错误的是( )
A.NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体
B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同
C.NaCl和CsCl晶胞中所含阳离子数分别为4和1
D.NaCl和CsCl晶体中阳离子与阴离子的半径比相同
3.(2020湖北襄阳一中月考)经X射线衍射实验研究证明PCl5在固态时,由空间结构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[PCl7]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.(2021安徽宿州十三所重点中学期中)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。下列说法不正确的是( )
A.K与O间的最短距离为0.315 nm
B.与K紧邻的O个数为12
C.在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置
D.若KIO3晶体的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的值可表示为4.463×10-24×ρ/214
5.(2021湖南适应性考试)(1)①白磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5,其中气态PCl3分子的空间结构为 。
②研究发现固态PCl5和PBr5均为离子晶体,但其结构分别为[PCl4]+[PCl6]-和[PBr4]+Br-,分析PCl5和PBr5结构存在差异的原因是 。
(2)锑酸亚铁晶胞如图所示,其晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm,α=β=γ=90°,则:
①锑酸亚铁的化学式为 。
②晶体的密度为 g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
题组二 混合型晶体的结构与性质
6.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法,正确的是( )
A.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
B.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
C.两种晶体中存在的作用力均为共价键
D.两种晶体均为分子晶体
7.(2021山东长清一中期中)用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂,可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程,下列有关说法错误的是( )
A.石墨比物质B更稳定
B.在该条件下,石墨转化为物质B的变化是化学变化
C.物质B的硬度比石墨的大,属于共价晶体
D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化,键角均为120°
8.(2020辽宁凌源二中网测)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 (填字母)。
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中含有双键的数目是 。
(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 。
(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 。
答案全解全析
基础过关练
1.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;离子晶体中一定含有离子键,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,但没有形成新的物质,不属于化学变化,选项D错误。
2.B ①CH3COONa为离子晶体,C和H、C和O之间形成极性键,符合题意;②KOH为离子晶体,H与O之间形成极性键,符合题意;③金刚石属于共价晶体,不符合题意;④CH3CH2OH为共价化合物,属于分子晶体,不符合题意;⑤CaCl2为离子晶体,只有离子键,没有共价键,不符合题意。
3.D Ba是活泼金属元素,O是活泼非金属元素,钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物,属于离子晶体,故A正确;Ba2+位于晶胞的顶点和面心,晶胞中含有Ba2+的个数为8×18+6×12=4,O22-位于晶胞的棱上和体心,晶胞中含有O22-的个数为12×14+1=4,所以晶胞中Ba2+与O22-的个数比为1∶1,该氧化物的化学式为BaO2,故B正确;该晶体晶胞结构与NaCl相似,故C正确;以顶点Ba2+为研究对象,与之距离相等且最近的Ba2+位于面心上,距离相等且最近的Ba2+共有12个,故D错误;
4.D 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)(4)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。一个离子周围与该离子距离最近且距离相等的异电性离子的数目,叫做离子晶体中离子的配位数。
5.答案 (1)6 6 4 4 12 (2)AD
解析 (1)在NaCl晶胞中,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+有1+14×12=4个,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18×8+12×6=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+的每个平面上都有4个Na+,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-周围与它距离最近且距离相等的Cl-也共有12个。
(2)氯化钠晶体是离子晶体,A正确;氯化钠晶体中与Na+等距且紧邻的Cl-有6个,氯化铯晶体中与Cs+等距且紧邻的Cl-有8个,C错误,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。
6.D 离子晶体的熔点较高,硬度较大;大多数离子晶体易溶于水,难溶于有机溶剂;离子晶体固态时不能电离出阴、阳离子,一般不导电,但溶于水或熔融状态下能导电;离子间距离较小。
7.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。
8.B 离子化合物一般熔点较高,熔融状态下可导电;某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电。
9.B 石墨属于混合型晶体,A项错误;SiO2属于过渡晶体,但一般按共价晶体来处理,B项正确;大多数含有离子键的晶体不是纯粹的离子晶体,而是过渡晶体,C项错误;Na2O晶体中离子键的百分数为62%,D项错误。
10.D 题干中所列举的6种钾石墨不是有机高分子化合物,A项错误;钾石墨中碳原子的杂化方式是sp2杂化,B项错误;将图中外围的六个钾原子连起来,如图,得到的六边形中含24个碳原子,而顶点每个K只有13属于这个六边形,中心的K完全属于该六边形,即含K的数目为6×13+1=3,它所表示的是C8K,C项错误;最近的两个K原子之间的距离为石墨中C—C键键长的23倍,故D正确。
11.答案 (1)sp2 (2)0.5NA abc (3)20 (4)4
解析 (1)由题图甲可知,碳原子为sp2杂化。
(2)由题图乙可知,石墨烯中6个碳原子组成1个环,每个碳原子被3个环共有,相当于2个碳原子组成1个环,1 mol碳原子组成的环的个数为0.5NA。石墨烯晶体导电性好,a正确;石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面,b正确;从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力,c正确。
(3)设C60中六边形的个数为x,则有:60+(x+12)-(3x+52×12)=2,解得x=20。
(4)由金刚石晶胞结构可知碳原子的配位数为4。
知识拓展
石墨中共价键的键长比金刚石中共价键的键长短的原因:
在金刚石中,碳原子采取sp3杂化,每个sp3杂化轨道含14 s轨道和34 p轨道,在石墨中,碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含13 s轨道和23 p轨道。金刚石中碳原子杂化轨道含s轨道成分相对较少,p轨道成分相对较多,故形成的σ键键长较长。
能力提升练
1.B Fe3+在立方体的顶点,每个Fe3+被8个结构单元共用,故每个结构单元中Fe3+的个数为4×18=12,同理每个结构单元中Fe2+的个数为12,CN-位于棱的中点,每个CN-被4个结构单元共用,故每个结构单元中CN-的个数为12×14=3,可知晶体的化学式为MxFe2(CN)6,则y=2,晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]-,根据化合物中各元素化合价代数和为0得晶体的化学式为MFe2(CN)6,则x=1,A错误;因为有阴、阳离子,故该晶体属于离子晶体,M呈+1价,B正确;若M的离子在立方体的体心位置,则该晶体的化学式可表示为MFe(CN)3,C错误;该结构单元中与每个Fe2+距离最近且相等的CN-有6个,D错误。
2.D NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体,阴、阳离子个数比都为1∶1,均属于AB型离子晶体,A正确;由晶胞结构可知氯化钠晶胞中所含钠离子数和氯离子数均为4,氯化铯晶胞中所含铯离子数和氯离子数均为1,阴、阳离子个数比均为1∶1,B正确;NaCl晶胞中所含Na+数为12×14+1=4,CsCl晶胞中所含Cs+数为1,C正确;钠离子半径小于铯离子半径,则阳离子与阴离子的半径比不同,D错误。
3.C PCl5在固态时,由空间结构分别为正四面体和正八面体的两种离子构成,结合该固体化学式知,PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成,据此分析解答。由以上分析知PCl5的构成粒子是阴、阳离子,为离子晶体,A项错误;[PCl3]2+和[PCl7]2-不是正四面体或正八面体构型,B项错误;PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成,C项正确;该物质在固态时是离子晶体,没有自由移动的离子而不能导电,D项错误。
4.D K与O间的最短距离为晶胞面对角线长的一半,即2/2×0.446 nm≈0.315 nm,A项正确;由晶胞结构可知,与K紧邻的O有12个,B项正确;想象8个晶胞紧密堆积,则I处于顶角,O处于棱心,K处于体心,C项正确;设NA表示阿伏加德罗常数的值,由晶胞结构可知,其含有1个K,1个I,3个O,故有ρ×(0.446×10-7)3=(39+127+16×3)×1/NA,则NA=214/(4.463×10-24× ρ),D项错误。
5.答案 (1)①三角锥形 ②Br-的半径较大,P周围无法容纳6个Br- (2)①Fe(SbO3)2 ②792abc×10-21NA
解析 (1)①PCl3中P原子价层电子对数为3+12×(5-3×1)=4,含1个孤电子对,所以空间结构为三角锥形。②Br-半径较大,而Cl-半径较小,P周围可以容纳6个Cl-,而无法容纳6个Br-,所以无法形成[PBr6]-。(2)①根据题图可知一个晶胞中含有Sb的个数为8×14+2=4,含有O的个数为4×12+10=12,含有Fe的个数为8×18+1=2,所以锑酸亚铁的化学式为Fe(SbO3)2。②晶胞的质量为122×4+16×12+56×2NAg=792NAg,晶胞的体积为abc nm3=abc×10-21 cm3,所以晶体的密度为792NAgabc×10-21cm3=792abc×10-21NAg·cm-3。
6.B 立方相氮化硼只含有σ键,由于形成的是立体网状结构,所以硬度大,A错误;六方相氮化硼层间以分子间作用力结合,作用力小,所以质地软,B正确;六方相氮化硼层间存在分子间作用力,C错误;两种晶体前者是混合型晶体,后者是共价晶体,D错误。
7.D 由题给结构可知,高温高压并有催化剂存在时,石墨转化得到的物质B为金刚石。键长:金刚石>石墨,则键能:金刚石<石墨,键能越大,键越牢固,物质越稳定,石墨更稳定,A项正确;石墨和金刚石互为同素异形体,石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成,是化学变化,B项正确;金刚石的结构是共价键三维骨架结构,属于共价晶体,其硬度比石墨的大,C项正确;石墨中的C采取sp2杂化,键角是120°,金刚石中的C采取sp3杂化,键角是109°28',D项错误。
8.答案 (1)B (2)分子 30 (3)1.204×1024 6 (4)2
解析 (1)同种元素形成的不同单质互为同素异形体,C60、金刚石和石墨三者互为同素异形体,故选B。(2)固态时,C60中构成粒子是分子,所以属于分子晶体;分子中每一个碳原子上有一个双键、两个单键,一个碳碳双键被两个碳原子共用,1个C60分子中含有双键的数目是1×602=30。(3)硅晶体的结构跟金刚石相似,一个硅原子形成4个硅硅单键,每2个硅原子形成一个硅硅单键,1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是1×42×6.02×1023=1.204×1024。金刚石最小的环为六元环,硅晶体结构跟金刚石结构相似,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,Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子和6个O原子。 (4)石墨层状结构中,每个碳原子被三个正六边形共用,平均每个正六边形占有的碳原子数是6×13=2。
15
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
