2024-2025年高中化学课时分层作业7离子键离子晶体含解析苏教版选修3

PAGE7-课时分层作业(七)(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．以下叙述中，错误的是()A．钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增加B．在氯化钠中，除Cl－和Na＋的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用C．Na＋和Cl－形成的离子键具有方向性D．钠与氯反应生成氯化钠后，体系能量降低C[活泼金属原子和活泼的非金属原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构，这样体系的能量降低，其结构的稳定性增加。]2．下列化学用语表示不正确的是()B[B项中的Na2S为离子化合物，电子式为。]3．泽维尔探讨发觉，当激光脉冲照耀NaI时，Na＋和I－两核间距为1.0～1.5nm，呈离子键；当两核靠近约距0.28nm时，呈共价键。依据泽维尔的探讨成果能得出的结论是()A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物B．离子晶体可能含有共价键C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键D．共价键和离子键没有明显的界线D[由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈离子键，而核间距较小时，呈共价键，当核间距变更时，键的性质会发生变更，这说明离子键和共价键并没有明显的界线。但NaI晶体是典型的离子晶体，说明其晶体中核间距在1.0～1.5nm之间。]4．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列试验肯定能说明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的熔沸点较高，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)中的溶解度微小C[难溶于水，其水溶液的导电性极弱，A项，不能说明CaF2肯定是离子晶体；熔点较高，硬度较大，也可能是原子晶体的性质，B项，不能说明CaF2肯定是离子晶体；熔融状态下可以导电，肯定有自由移动的离子生成，C项，说明CaF2肯定是离子晶体；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度微小，只能说明CaF2是极性分子，D项，不能说明CaF2肯定是离子晶体。]5．下列热化学方程式中，能干脆表示出氯化钠晶体晶格能的是()A．NaCl(s)→Na＋(g)＋Cl－(g)ΔHB．Na(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=NaCl(s)ΔH1C．Na(s)=Na(g)ΔH2D．Na(g)－e－=Na＋(g)ΔH3A6．已知金属钠与两种卤族元素形成的化合物Q、P，它们的晶格能分别为923kJ·mol－1、786kJ·mol－1，下列有关说法中不正确的是()A．Q的熔点比P的高B．若P是NaCl，则Q肯定是NaFC．Q中成键离子间距比P的小D．若P是NaCl，则Q可能是NaBrD[本题主要考查影响晶格能大小的因素及晶格能对物质性质的影响。Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P的高，A项正确。因F－的半径比Cl－的小，其他卤素离子的半径比Cl－的大，故若P是NaCl，只有NaF的晶格能强于NaCl，B项正确，D项错误。因Q、P中阳离子均为Na＋，阴离子所带电荷数相同，故晶格能的差异是由成键离子间距确定的，晶格能越大，表明离子间距越小，C项正确。]7.元素X的某价态离子Xn＋与N3－所形成晶体的结构单元如图所示，则Xn＋中n的值为()A．1 B．2C．3 D．4A[晶胞中小黑点为12×eq\f(1,4)＝3，空心圆圈为8×eq\f(1,8)＝1，依据分子式中化合价代数和为0，则n＝1。]8．如图所示，食盐晶体由钠离子和氯离子构成。已知食盐的M＝58.5g·mol－1，食盐的密度是2.2g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近()A．3.0×10－8cm B．3.5×10－8cmC．4.0×10－8cm D．5.0×10－8cmC[从图中可看出，顶点上的每个离子同为8个小立方体所共有，NaCl晶体的一个晶胞中含有Na＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，含有Cl－：12×eq\f(1,4)＋1＝4个，即晶体为4个“NaCl分子”所占的体积。设每个小立方体的边长为a，则(2a3×2.2g·cm－3)×6.0×1023mol－1＝58.5g·mol－1。所以，两个距离最近的钠离子中心间的距离为eq\r(2)a＝4.0×10－8cm。]9．钇钡铜氧化合物晶胞的结构如下图所示，则该化合物的化学式可能是()A．YBa2Cu3O4 B．YBa2Cu2O5C．YBa2Cu3O5 D．YBaCu4O4C[位于顶点的铜原子(最上层平面和最下层平面)的共8个，这个晶胞中只分摊到8×1/8＝1(个)；位于棱上(中间两个平面)的也是8个，这个晶胞分摊到的是8×1/4＝2(个)，所以，每个晶胞单独占有的铜原子数为3个。氧原子共13个，位于晶胞面上(不含棱)的是7个，位于晶胞棱上的是6个，所以，每个晶胞单独含有的氧原子数共为7×1/2＋6×1/4＝5(个)。所以该晶体每个晶胞中平均分摊到(即单独占有)的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5，化学式为YBa2Cu3O5。]10．已知下列热化学方程式。A．NaCl(s)=Na＋(g)＋Cl－(g)ΔHB．Na(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=NaCl(s)ΔH1C．Na(s)=Na(g)ΔH2D．Na(g)－e－=Na＋(g)ΔH3E．eq\f(1,2)Cl2(g)=Cl(g)ΔH4F．Cl(g)＋e－=Cl－(g)ΔH5写出ΔH1与ΔH、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间的关系式________。[解析]依据B选项热化学方程式，其反应过程可分解为Na(s)→Na(g)→Na＋(g)；eq\f(1,2)Cl2(g)→Cl(g)→Cl－(g)；Na＋(g)＋Cl－(g)→NaCl(s)，依据盖斯定律可得ΔH1＝－ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。[答案]ΔH1＝－ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH511．铜单质及其化合物在许多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外电子排布式为________。(2)上图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为________。(3)Cu2O的熔点比Cu2S的________(填“高”或“低”)，请说明缘由________________________________________________________________________________________________________。[解析](2)由铜的氧化物的晶胞结构可知，氧原子有8个处于顶点位置，4个处于棱上，2个处于面上，1个处于体心，故一个晶胞中实际所拥有的氧原子个数为8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＋1＝4。[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)4(3)高Cu2O与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带电荷数也相同，但O2－的半径比S2－的小，所以Cu2O的晶格能更大，熔点更高12．如图所示，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个相互垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体的结构示意图。(2)在晶体中，每个Na＋的四周与它最接近且距离相等的Na＋共有________个。(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，Na＋的个数等于________。(4)设NaCl的摩尔质量为Mg·mol－1，食盐晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离为________cm。[解析]本题考查NaCl晶体的结构。(1)NaCl晶体中Na＋和Cl－相间排列成面心立方结构。(2)从体心Na＋看，与它最近的且距离相等的Na＋共有12个。(3)依据立方体结构的特点，可求阴、阳离子的个数。(4)设Cl－和Na＋的最近距离为acm，则两个最近的Na＋间的距离为eq\r(2)acm，有eq\f(2acm3·ρg·cm－3,4)·NAmol－1＝Mg·mol－1，a＝eq\r(3,\f(M,2ρNA))，所以两个Na＋间的最近距离为eq\r(2)·eq\r(3,\f(M,2ρNA))cm。[答案](1)见图(2)12(3)44(4)eq\r(2)·eq\r(3,\f(M,2ρNA))[实力提升练]13．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相像(如图所示)，但CaC2晶体中由于Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是()A．1个Ca2＋四周距离最近且等距离的Ceq\o\al(2－,2)的数目为6B．该晶体中的阴离子与F2互为等电子体C．6.4gCaC2晶体中含阴离子0.1molD．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个C[依据晶胞示意图可以看出，晶胞竖直方向上的平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca2＋四周距离最近的Ceq\o\al(2－,2)有4个，而不是6个，故A错误；Ceq\o\al(2－,2)含价电子总数为2×4＋2＝10，F2的价电子总数为14，二者价电子总数不同，不互为等电子体，故B错误；6.4gCaC2的物质的量为0.1mol，CaC2晶体中含阴离子为Ceq\o\al(2－,2)，则含阴离子的物质的量为0.1mol，故C正确；晶胞竖直方向上的平面的长与宽不相等，所以与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋应为4个，故D错误。]14．有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx[Fey(CN)6]，经X射线探讨发觉，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋分别占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法正确的是()A．该晶体的化学式为M2[Fe2(CN)6]B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有3个B[由题图可得出，晶体中阴离子的最小结构单元中Fe2＋的个数为4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，Fe3＋的个数也为eq\f(1,2)，CN－的个数为12×eq\f(1,4)＝3，因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式为M[Fe2(CN)6]，A错误。由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1，B正确，C错误。由题图可看出与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有6个，D错误。]15．已知：FeO晶体与NaCl晶体结构相像。(1)设阿伏加德罗常数为NA，若FeO的密度为ρg·cm－3，则FeO晶体中Fe2＋与O2－之间的最短距离是________________cm(用代数式表示)。(2)若FeO晶体中有3n个Fe2＋被2n个Fe3＋所替代，则该晶体中O2－的数目将________(填“增大”“减小”或“不变”)；其晶体的密度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。[解析](1)FeO晶体与NaCl晶体结构相像，则1个晶胞中含有4个Fe2＋和4个O2－，1个晶胞的质量为m＝eq\f(4×72,NA)g，设FeO晶体中Fe2＋与O2－之间的最短距离为a，则晶胞的边长为2a，依据ρ＝eq\f(m,V)推知eq\f(\f(4×72,NA)g,8a3)＝ρg·cm－3，a＝eq\r(3,\f(36,NAρ))cm。(2)若FeO晶体中有3n个Fe2＋被2n个Fe3＋所替代，阳离子所带的正电荷总数不变，故O2－所带的负电荷总数不变，该晶体中O2－的数目不变；由于Fe3＋数目比Fe2＋少了n个，故阳离子的质量减小，而体积不变，其密度减小。[答案](1)eq\r(3,\f(36,NAρ))(2)不变减小16．金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)Ni原子的核外电子排布式为________。(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO________FeO(填“＜”或“＞”)。(3)NiO晶胞中Ni2＋和O2－的配位数分别为________、________。(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构如图所示。该合金的化学式为______________________。[解析](1)核外电子排布式与价电子排布式要区分开。(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点凹凸受离子键强弱影响，电荷量相同时，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。(3)因为NiO晶体