2019_2020学年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第2单元离子键离子晶体练习苏教版选修3.doc
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第二单元 离子键 离子晶体 时间:45分钟 满分:100分 一、选择题(每小题5分,共55分) 1.下列叙述错误的是( ) A.带相反电荷离子之间的静电作用称为离子键 B.金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键 C.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键 D.非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键 解析:离子键是阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键,铝原子与氯原子形成共价键,HX分子中存在共价键,铵盐中存在离子键,故D错。 答案:D 2.下列说法不正确的是( ) A.离子晶体的晶格能越大离子键越强 B.阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多 C.通常阴、阳离子的半径越小、电荷越大,该阴阳离子组成离子化合物的晶格能越大 D.拆开1 mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能 解析:晶格能是指气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量,晶格能的大小与离子所带电荷和离子的半径有关,即离子所带电荷数越多,离子半径越小,晶格能越大,离子键也就越强,A、C正确,D错;在晶体中,正负离子的半径比越大,离子的配位数越多,即阳离子半径越大则同时可吸引阴离子越多,B正确。 答案:D 3.下列性质适合于离子晶体的是( ) ①熔点1 070 ℃,易溶于水,水溶液能导电 ②熔点10.31 ℃,液态不导电,水溶液能导电 ③能溶于CS2,熔点112.8 ℃,沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃,质软,导电,密度0.97 g·cm-3 ⑤熔点-218 ℃,难溶于水 ⑥熔点3 900 ℃,硬度很大,不导电 ⑦难溶于水,固体时导电,升温时导电能力减弱 ⑧难溶于水,熔点高,固体不导电,熔化时导电 A.①⑧ B.②③⑥ C.①④⑦ D.②⑤ 解析:离子晶体液态时能导电,难溶于非极性溶剂,熔点较高,质硬而脆,固体不导电,故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点;⑥中物质熔点达3 900 ℃,硬度很大应是原子晶体,故只有①⑧符合题意。 答案:A 4.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r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),且Na+、Mg2+、Al3+所带电荷依次增大,所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强,晶格能依次增大,故熔点依次升高;r(F-)<r(Cl-)<r(Br-),故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小;在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4;r(Mg2+)<r(Ca2+)<r(Ba2+),故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱,晶格能依次减小,硬度依次减小。 答案:A 5.下列图象是从某些离子晶体结构图中分割出来的部分结构图,试判断下列图象属于NaCl晶体结构的图象是( ) A.图(1)和图(3) B.图(2)和图(3) C.只有图(1) D.图(1)和图(4) 解析: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。 答案:D 6.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子晶体,其有良好的超导性。下列有关分析正确的是( ) A.K3C60中只含离子键 B.C60与12C互为同素异形体 C.该晶体在熔融状态下能导电 D.K3C60中碳元素显-3价 解析:K3C60中还存在碳碳的共价键,A错;C60是碳单质,12C是碳原子,二者不是同素异形体,B错;离子晶体在熔融状态下能电离出自由移动的阴阳离子而导电,C正确;K3C60中整个C60显-3价,D错。 答案:C 7.某离子晶体晶胞结构如图所示,图中X位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度为( ) A.109°28′ B.107°18′ C.90° D.120° 解析:由晶体晶胞结构可知,Y与立方体顶点上的4个X构成一个正四面体,而Y恰在正四面体的中心,所以夹角∠XYX的角度为109°28′。 答案:A 8.NaH是一种离子化合物,它跟水反应的方程式为:NaH+H2O===NaOH+H2↑,它也能跟液态氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是( ) A.NaH中氢负离子的最外层有两个电子 B.标准状况下,NaH+H2O===NaOH+H2↑中,每生成22.4 L氢气,有1 mol电子转移 C.NaH跟液氨反应时,有NaNH2生成 D.NaH中H-半径比Li+半径小 解析:H-离子的核外电子排布为 ,A正确;由方程式可知H2~e-,故每生成标况下,有1 mol电子转移,B正确;NaH与液氨反应的方程式为NaH+NH3===NaNH2+H2↑,C正确;H-和Li+核外电子层结构相同,核电荷数越大,半径越小,即半径:H->Li+,D错。 答案:D 9.有下列离子晶体的晶胞示意图: 若以M代表阳离子,以N代表阴离子,则各晶体的化学式完全正确的组合是( ) A.①MN ②MN2 ③MN2 ④MN B.①MN ②MN2 ③MN3 ④MN4 C.①MN2 ②MN2 ③MN2 ④MN D.①MN ②MN ③MN2 ④MN2 解析:根据晶胞示意图可知,①中M与N个数比为∶=1∶1,②中M与N个数比为∶=1∶2,③中M与N个数比为∶1=1∶2,④中M与N个数比为∶1=1∶1,故A正确。 答案:A 10.已知某离子晶体晶胞如图所示,其摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,晶体的密度为d g/cm3。下列说法中正确的是( ) A.晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1 B.其中阴、阳离子的配位数都是4 C.该晶胞可能是NaCl的晶胞 D.该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为 cm 解析:晶胞顶点及面心小球代表的离子R的数目为8×+6×=4,晶胞棱边及体心代表的离子L(以下均用这两个符号表示对应位置的离子)的数目为12×+1=4,A错误;L离子配位的R离子数目为6,R离子配位的L离子数目为6,B错误;NaCl晶胞也是面心立方晶胞,配位数是6,与图示符合,C正确;设晶胞边长为a cm,两个距离最近的阳离子相当于某一面对角线的一半,即a。上述计算显示晶胞中含有4个RL,其质量为4× g,所以晶体密度为=d,所以a= cm,两个距离最近的阳离子间距为a= cm,D错误。 答案:C 11.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,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BaO2,所以晶体中阴阳离子个数比1∶2 C.若将晶胞中阴阳离子位置互换,其图形依然可以看作该晶体的晶胞结构图 D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个 解析:钡是活泼金属,氧是活泼非金属,二者形成的氧化物晶体属于离子晶体,A正确;根据晶体结构可知,Ba2+与含氧阴离子个数比为1∶1,化学式为BaO2,B错;该晶体结构类似NaCl晶体结构,故C、D正确。 答案:B 二、非选择题(共45分) 12.(12分)随着科学技术的发展,阿伏加德罗常数的测定手段越来越多,测定的精度也越来越高。现有一种简单可行的测定方法,具体步骤为: ①将NaCl固体细粒干燥后,准确称取m g NaCl固体细粒并转移到定容仪器A中。 ②用滴定管向A仪器中加苯,不断振荡,继续加苯到A仪器的刻度,计算出NaCl固体的体积V cm3。 (1)步骤①中仪器A最好使用________(填序号) A.量筒 B.烧杯 C.容量瓶 D.试管 (2)步骤②中是用酸式滴定管还是用碱式滴定管__________________,理由是______________________。 (3)能否用水代替苯________,理由是______________________________。 (4)已知NaCl晶体中,靠得最近的Na+、Cl-间的距离为a cm(如图),则用上述方法测得的阿伏加德罗常数NA的表达式为NA=________mol-1。 解析:(1)根据实验步骤可知,通过仪器A要准确测定NaCl固体的体积,只有容量瓶可以做到。(2)苯是一种有机物,能溶解橡胶,故苯应盛装在酸式滴定管中。(3)由于水能溶解NaCl,无法测定出NaCl固体的体积。(4)靠得最近的Na+、Cl-间的距离为a cm,则晶胞的棱长为2a cm,晶胞的体积为(2a)3cm3,晶胞的密度ρ==,得NA= mol-1。 答案:(1)C (2)酸式滴定管 碱式滴定管的橡胶会溶于苯而变形 (3)不能 水会溶解NaCl,不能测定出NaCl固体的体积 (4) 13.(10分)已知:硅酸盐和石英的晶格能如下表: 硅酸盐矿物和石英 橄榄石 辉石 角闪石 云母 长石 石英 晶格能(kJ/mol) 4 400 4 100 3 800 3 800 2 400 2 600 回答下列问题: (1)橄榄石和云母晶出的顺序是_______________________________。 (2)石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)推测云母和橄榄石的熔点顺序为______________,硬度大小为______________________________________________________________。 解析:晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。晶格能高的晶体熔点较高,更容易在岩浆冷却过程中先结晶,即晶格能越大,对应的岩浆越先晶出。 答案:(1)橄榄石先于云母晶出 (2)主要是它的晶格能较大;其次是它在岩浆中不容易达到饱和。只有当各种金属离子以硅酸盐形式析出后,石英的浓度才达到饱和 (3)橄榄石>云母 橄榄石>云母 14.(10分)(2019·全国卷Ⅱ,节选)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。 化学式可知,一个晶胞的质量为 g,一个晶胞的体积为a2c×10-30 cm3,则密度ρ= g·cm-3。根据原子1的坐标,可知原子2和3的坐标分别为,。 答案:SmFeAsO1-xFx 15.(13分)晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1。测知FexO晶体密度为ρ=5.71 g·cm-3,晶胞边长为4.28×10-10 m。 (1)FexO中x值为________(精确至0.01)。 (2)晶体中的Fen+分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数为________(用小数表示,精确至0.001)。 (3)此晶体的化学式为________。 (4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是________。 (5)在晶体中,铁元素的离子间最短距离为________。 解析:(1)FexO晶体的晶胞结构为NaCl型,则一个晶胞中含有4个FexO, 所以一个FexO晶胞的质量m= g, 而一个FexO晶胞的体积V=a3=(4.28×10-8)3 cm3,则ρ== g·cm-3=5.71 g·cm-3,解得x≈0.92。 (2)设O2-的数目为100,Fe2+的数目为y,则Fe3+的数目为92-y。根据电荷守恒可知:2y+3×(92-y)=2×100,解得y=76,故在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占的分数为≈0.826。 (3)晶体中Fe2+与O2-的个数比为0.76,Fe3+与O2-的个数比为0.92-0.76=0.16,由此得出晶体的化学式为FeFeO。 (4)由晶体结构可以看出,若将立方体体心位置的小球当作Fe2+(或Fe3+)时,距离它最近且等距离的O2-分布在Fe2+(或Fe3+)的正前、正后、正左、正右、正上、正下方的位置上,形成了一个正八面体。 (5)由晶体结构可以看出,铁元素的离子间的最短距离为a=×4.28×10-10 m≈3.03×10-10 m=3.03×10-8 cm。 答案:(1)0.92 (2)0.826 (3)FeFeO (4)正八面体 (5)3.03×10-10 m或3.03×10-8 cm 8- 配套讲稿:
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