苏教版 (2019)选择性必修2第二单元 离子键 离子晶体课时练习

这是一份苏教版 (2019)选择性必修2第二单元 离子键 离子晶体课时练习，共20页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题
1．认真分析和的晶体结构，判断下列说法错误的是
A．晶体中填充在构成的正八面体空隙中
B．晶体中填充在构成的正四面体空隙中
C．和晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8
D．和都属于AB型的离子晶体，但阴、阳离子半径比(即几何因素)不同
2．原子序数依次增大的三种前四周期元素X、Y、Z组成的某天然矿石的晶体结构如图所示。其中Y元素的一种氧化物具有磁性，Z元素的价电子数为11，下列说法正确的是
A．Y、Z均位于元素周期表的d区B．第三电离能
C．电负性：D．键角：
3．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是
A．在NaCl晶体中，距Cl-最近的Na＋形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋
C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D．该气态团簇分子的分子式为EF
4．铁和碳形成的一种晶体的晶胞结构如图所示。为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为，下列说法中错误的是
A．该晶体的化学式为B．原子位于原子围成的正四面体空隙中
C．原子周围有12个紧邻的原子D．该晶体密度为
5．锂硒电池是一种能量密度很高的新型可充电电池，其正极材料的晶胞结构如图。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是
A．Se位于元素周期表中的p区B．基态最外层电子的电子云轮廓图为哑铃型
C．每个周围距离相等且最近的有4个D．与之间最近的距离为pm
6．钙钛矿电池是第三代非硅薄膜太阳能电池的代表，具有较高的能量转化效率.如图是一种边长为的钙钛矿的正方体晶胞结构，其中Ca原子占据正方体中心，O原子位于每条棱的中点.下列有关说法错误的是
A．的核外电子排布式为：
B．两个O原子最近距离为
C．距离原子3最近的原子有4个
D．该晶胞密度约为
7．一种镁铜合金的晶胞拉维斯结构如图（a），该晶胞可看成由8个小立方体构成，其中4个小立方体体心填入Mg，另外4个小立方体的体心填入以四面体方式排列的Cu，其余Mg占据晶胞的顶点和面心。图（b）是对图（a）沿立方格子对角面取得的截图。设阿伏加德罗常数的值为，下列说法错误的是
A．基态Mg原子核外电子有12种不同的运动状态
B．
C．上述合金的组成可表示为MgCu2
D．上述合金晶体的密度为
8．六方ZnS的晶胞结构如图甲所示(高为cnm)，其晶胞的上表面如图乙所示，已知、半径分别为、，且，下列说法错误的是
A．ZnS的熔点低于ZnO
B．晶胞的空间利用率为
C．该晶体中占据了构成的正四面体空隙
D．在晶体中离最近且等距的有12个
9．Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为
A．B．
C．D．
10．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿(主要成分含)，反应生成和等，的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是
A．的基态价电子排布式为B．晶胞中的配位数为12
C．中子数为30的的原子符号：D．分子的立体构型：V形
11．可用于防蛀牙膏的添加剂，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为，下列说法正确的是
A．含添加剂的牙膏可以在酸性条件下保持很好的效果
B．图中黑色的球●代表
C．每个周围紧邻且等距离的个数为4
D．与最小核心距为
12．物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
A．AB．BC．CD．D
13．下列说法正确的是
A．图1为结构示意图，该物质加热时首先失去
B．图2晶体磷化硼晶胞沿z轴方向上的投影图为
C．图2晶胞参数为，则晶体的密度为
D．图3为晶体的晶胞示意图，填充在由构成的正八面体空隙中
14．CaC2晶体的晶胞结构(如图所示)与NaCl晶体的相似，但CaC2晶体中由于哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法不正确的
A．CaC2晶体属于离子晶体
B．1个Ca2+周围距离最近且等距离的有6个
C．6.4gCaC2晶体中含阴离子0.1ml
D．与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有4个
15．萤石(CaF2) 是自然界常见的含氟矿物，晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．CaF2晶体属于离子晶体
B．晶体密度为
C．可用质谱法区分40Ca 和42Ca
D．Ca2+与 F-的最小核间距为
二、填空题
16．常见离子晶体的结构
(1)NaCl晶胞
NaCl晶胞如图所示，每个Na+周围距离最近的Cl-有 个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl-周围距离最近的Na+有 个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。回答下列问题：
①每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是 个。
②每个晶胞中实际拥有的Na+数是 个，Cl-数是 个。
③若晶胞参数为apm，则氯化钠晶体的密度为 g•cm-3。
(2)CsCl晶胞
CsCl晶胞如图所示，每个Cs+周围距离最近的Cl-有 个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有 个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。回答下列问题：
①每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有 个，构成正八面体。
②每个晶胞中实际拥有的Cs+有 个，Cl-有 个。
③若晶胞参数为apm，则氯化铯晶体的密度为 g•cm-3。
17．N、P、均为氮族元素，这些元素与人们的生活息息相关。N与金属可形成氮化物，如的晶胞结构如图甲所示，某种氮化铁的结构如图乙所示。
(1)晶胞中，含有的Al、N原子个数均是 。
(2)若设该氮化铁的化学式为，可替代晶胞中不同位置的，形成替代型的化学式是，而转化为两种替代型产物的能量变化如图丙所示，替代晶胞中的形成化学式为的氮化物不稳定，则a位置表示晶胞中的 。
(3)通常认为是离子晶体，其晶格能可通过Brn-Haber循环计算得到，通过图中数据 (填“能”或“不能”)计算出原子的第一电离能，的晶格能为 。
三、解答题
18．甲烷干重整（DRM）以温室气体和为原料在催化条件下生成合成气CO和。体系中发生的反应有
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．
ⅳ．
(1) 。
(2) （填“高温”或“低温”）有利于反应ⅰ自发进行。
(3)起始投入和各1 kml，DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。
①950℃时，向反应器中充入作为稀释气，的平衡转化率 （填“升高”、“不变”或“降低”），理由是 。
②625℃时，起始投入、、、CO、各0.5 kml，此时反应ⅱ的 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
③625℃时，反应体系经过t min达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为α。0～t min生成CO的平均速率为 ；用物质的量分数表示反应i的平衡常数 （用含α的表达式表示，列计算式即可）。
(4)在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2为不同解离路径的能量变化，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①Ni的价层电子排布式为 ；
②写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式 。
(5)对催化剂载体改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。
①加热过程中，被还原为。
写出该反应化学方程式 。
②加热后，当失重率（损失的质量/总质量）为2.01%时，每个晶胞拥有的的个数为 。
19．钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
(1)钛铁合金是针系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
①的基态原子的价电子排布式为 。
②的基态原子共有 种不同能级的电子。
(2)制备的反应为。
①上述化学方程式中碳元素和氧元素的电负性由大到小的顺序是 （用元素符号表示）。
②中所有原子的最外层均满足8电子结构，则中键的个数为 ，中心原子的杂化方式为 。
(3)、的晶体类型和晶胞结构均与氯化钠的相同，其中和的半径分别为和。则熔点： （填“>”“<”或“=”）。
(4)和的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在日本和中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。
①该晶体的化学式为 。
②已知该晶胞的摩尔质量为，密度为。设为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是 （用含、、的代数式表示）。
选项
性质差异
结构因素
A
酸性：强于
羟基极性
B
熔点：高于
晶体类型
C
沸点：正丁烷高于异丁烷
分子间作用力
D
在水中的溶解度：大于
烃基基团大小
参考答案：
1．B
【分析】和的晶体结构如图：
【详解】A．晶体中、互相占据对方构成的正八面体空隙，A正确；
B．晶体中填充在构成的立方体空隙中，B错误；
C．晶体中，钠离子周围有6个氯离子，晶体中，铯离子周围有8个氯离子，C正确；
D．和都属于AB型的离子晶体，由离子的电子层越多，离子半径越大可知钠离子半径小于铯离子半径，几何因素不同，D正确；
故选B。
2．B
【分析】Y元素的一种氧化物具有磁性，则Y为Fe，Z元素的价电子数为11，Z为Cu，根据Z在8个顶点和4个面心、1个体心，则均摊为=4个，Y有6个在面心，4个在棱心，均摊为，X在内部，有8个，则X的化合价为-2价，则天然矿石为黄铜矿，X为S，化学式为CuFeS2，据此回答。
【详解】A．Y位于元素周期表的d区，Z位于元素周期表的ds区，A错误；
B．Fe2+价电子为3d6，Cu2+价电子为3d9，Fe2+再失去1个电子容易，所以第三电离能：Z > Y，B正确；
C．X为S，非金属的电负性大于Fe，所以电负性：X ＞Y，C错误；
D．H2S价层电子数为4，孤电子对数为2，为V形，SO2价层电子数为3，孤电子数为1，为V形，但是H2S的孤电子对数多，对成键电子排斥力大，所以键角：H2S ＜ SO2，D错误；
故选B。
3．D
【详解】A．氯化钠晶体中，距Na+最近的Cl−是6个，即钠离子的配位数是6，6个氯离子形成正八面体结构，A正确；
B．Ca2+位于晶胞顶点和面心，数目为8×+6×=4，即每个晶胞平均占有4个Ca2+，B正确；
C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构，C正确；
D．该气态团簇分子的分子含有4个E和4个F原子，则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4，D错误；
故选D。
4．B
【分析】铁原子在8个顶点和6个面心，均摊下来为，碳原子在12条棱心和体心，均摊下来为，所以晶体的化学式为FeC，据此回答。
【详解】A．根据分析可知晶体的化学式为FeC，A正确；
B．Fe 原子位于C原子围成的正八面体空隙中，B错误；
C．单看Fe原子可以发现，Fe原子为面心立方堆积，所以1个Fe原子周围有12个紧邻的Fe原子，C正确；
D．晶胞的质量为g，晶胞的体积为a3，所以晶体密度为g ⋅ cm − 3，D正确；
故选B。
5．B
【详解】A．Se位于第4周期第Ⅵ族,位于周期表P区，A正确;
B．锂离子电子排布式1S2,最外层电子位于S轨道，球形，B错误；
C．根据晶胞结构以及均摊法计算出：Se2-位于顶点及面心，Li+位于体心，则距Li+最近的Se2-位于顶点及3个面心，共4个，C正确；
D． Li+位于体对角线处，且与顶点处Se2-距离最近，二者距离为，D正确;
故答案选B。
6．D
【详解】A．基态钙原子的核外电子排布式为1s2 2s22p63s2 3p64s2基态钙离子的电子排布式为:1s2 2s22p63s2 3p6,A正确;
B．氧原子位于棱心，则距离最近的两个氧原子之间的距离为 =apm，B正确；
C．原子3是氧原子，距离原子3最近的钙原子位于晶胞的体心。共用原子3所在棱的4个晶胞的体心的钙原子距离氧原子最近，共4个，C正确；
D．该晶胞中，钙原子数为1个，氧原子数为12×=3个，碳原子数为8×=1个，晶胞密度为g·cm-3=×1030g·cm-3，D错误。
故答案选D。
7．B
【分析】该晶胞中 Mg原子有8个位于顶点上、6个面心上，4个在晶胞内部，则Mg的个数为个，16个Cu 原子都位于晶胞内部，由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度，根据图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线长度，据此回答。
【详解】A．Mg核外有12个电子，所以基态Mg原子核外电子有12种不同的运动状态，A正确；
B．由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度的，即4x=a，则x=a，根据图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线长度的，即4y=a，则y=a，，B错误；
C．根据分析可知，则有8个Mg，16个Cu，合金的组成可表示为MgCu2，C正确；
D．晶胞的质量为g，晶胞的体积为cm3，则晶胞的密度为g ⋅ cm−3，D正确；
故选B。
8．B
【详解】A．ZnS和ZnO均为离子晶体，离子半径，A正确；
B．由均摊法可知，一个晶胞含有两个和两个，空间利用率为，B错误；
C．由晶胞结构可知，离等距且最近的数为4，这4个构成正四面体，位于正四面体的体心，C正确；
D．与之间间隔，每个均连接4个，所以最近且等距的有个，D正确；
故选：B。
9．A
【详解】1个晶胞中有8个Li+，O2-处于顶点和面心，O2-的个数为，故密度为：。
故选A。
10．B
【详解】A．Cu是29号元素，基态价电子排布式为3d104s1，A正确；
B．根据晶胞的结构，白球大一些为Fe，黑球小一些为S，每个S周围最近的Fe有4个，所以晶胞中S的配位数为4，B错误；
C．中子数为30的Fe的原子质量数为56，原子符号为，C正确；
D．SO2的键为2，孤电子数=，价层电子数为3，分子的立体构型为V形，D正确；
故选B。
11．B
【详解】A．氟化锶为强碱弱酸盐，能与溶液中的氢离子反应生成氢氟酸，所以含氟化锶添加剂的牙膏可以在酸性条件下防蛀效果降低，故A错误；
B．由晶胞结构可知，位于顶点和面心的黑球的个数为8×+6×=4，位于体内的白球的个数为8，由氟化锶的化学式可知，黑球为锶离子、白球为氟离子，故B正确；
C．由晶胞结构可知，位于顶点的锶离子与位于面心的锶离子的距离最近，则每个锶离子周围紧邻且等距离的锶离子个数为12，故C错误；
D．由晶胞结构可知，氟离子与锶离子的最小核心距为体对角线的，由晶胞的参数可知，最小核心距为，故D错误；
故选B。
12．B
【详解】A．CH2ClCOOH中的羟基极性强于乙酸，使得CH2ClCOOH酸性强于乙酸，故A正确；
B．硫化钠和硫化钾均为离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，钠离子半径小于钾离子半径，钠离子与硫离子之间的离子键强于钾离子与硫离子之间的离子键，因此硫化钠的熔点高于硫化钾，故B错误；
C．正丁烷和异丁烷均为分子晶体，分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，正丁烷的分子间作用力大于异丁烷，因此正丁烷的沸点高于异丁烷，故C正确；
D．乙醇和CH3CH2CH2CH2CH2OH均为极性分子，但是乙醇的烃基基团小于CH3CH2CH2CH2CH2OH的烃基基团，因此乙醇在水中的溶解度大于CH3CH2CH2CH2CH2OH，故D正确；
故答案为：B 。
13．C
【详解】A．图1为结构示意图，中心原子铜与氮原子、氧原子间形成配位键，由结构可知两个水分子距离Cu2+较远，因此先失去水，故A错误；
B．磷化硼晶胞沿z轴方向上的投影图为，故B错误；
C．该晶胞中，B的个数为4，P的个数为，该晶体的密度为，故C正确；
D．图4为CaF2晶体的晶胞示意图，F-填充在位于一个顶点、三个面心的Ca2+构成的正四面体空隙中，故D错误；
故答案为：C。
14．B
【详解】A．CaC2由Ca2+和构成，属于离子晶体，A正确；
B．CaC2晶体中由于哑铃形的的存在，使晶胞沿一个方向拉长（假设其沿左右方向拉伸），则只有中间竖直的面上的与钙离子距离最近且等距，共有4个这样的，B错误；
C．6.4gCaC2物质的量为0.1ml，含有的阴离子为0.1ml，C正确；
D．以体心钙离子为例，CaC2晶体中由于哑铃形的的存在，使晶胞沿一个方向拉长（假设其沿左右方向拉伸），此时与体心钙离子等距且最近的钙离子位于中间竖直面上，共有4个这样的钙离子，D正确；
故答案选B。
15．B
【分析】CaF2中钙离子和氟离子是1：2，根据晶胞分析，X原子有4个，Y原子有8个，因此X代表Ca2+离子，Y代表F-离子，据此分析。
【详解】A．由分析可知，CaF2晶体由离子组成，属于离子晶体，A正确；
B．根据密度 ，B错误；
C．质谱法用于测量元素的质核比，即质量数，40Ca 和42Ca质量数不同，可以用质谱法区分，C正确；
D．Ca2+与 F-的最小核间距为体对角线的四分之一，即，D正确；
故选B。
16．(1) 6 6 12 4 4
(2) 8 8 6 1 1
【分析】涉及的知识为两种典型离子晶体的晶胞的相关概念，根据晶胞的相关知识进行作答即可。
【详解】（1）在氯化钠晶胞中，体心有一个钠离子，其周围有6个氯离子与他距离最近且相等，根据氯化钠的化学式可知，氯离子周围也应有6个钠离子距离其最近且等距。
①根据晶胞结构可知，每个钠离子周围有12个钠离子与其距离相等。
②根据晶胞的结构和相关知识可知，在氯化钠的晶胞中，钠离子有12个在棱上，1个在体心，故钠离子的数目为：。氯离子有8个在顶点，6个在面心，故氯离子的数目为：。
③该晶胞中一共有4个NaCl，每一个晶胞的质量为：，故其密度为：
（2）根据氯化铯的晶胞结构可知，每个铯离子处于8个钠离子构成的正六面体的体心，每个氯离子也处于8铯离子构成的正六面体的体心。故铯离子周围有8个氯离子，氯离子周围有8个铯离子。
①根据氯化铯的晶胞结构可知，氯离子周围有6个距离其最近的氯离子。
②在晶胞中，铯处于晶胞的体心，数目为1；氯离子位于晶胞的顶点，故共有氯离子的个数为：。
③每个氯化铯中有1个CsCl，故其质量为： ，其密度为：。
17．(1)6
(2)顶点
(3) 不能 5643
【详解】（1）晶胞中，有4个Al原子位于内部，6个位于棱上，棱上的原子对晶胞的贡献率为，则每个晶胞中含Al原子个；晶胞中，有3个N原子位于内部，2个位于面心，面心的原子对晶胞的贡献率为，12个位于顶点，顶点的原子对晶胞的贡献率为，则每个晶胞中含N原子个，含有的Al、N原子个数均是6；
（2）由氮化铁的晶胞结构图可知，N位于体心，每个晶胞中含1个N原子，Fe位于面心和顶点，每个晶胞中含4个Fe原子，晶胞化学式为Fe4N，可替代晶胞中不同位置的，替代晶胞中顶点上的形成化学式为的氮化物，替代晶胞中面心上的形成化学式为的氮化物，化学式为的氮化物不稳定，物质能量越高越不稳定，则能量比高，则a位置表示顶点，b位置表示面心；
（3）第一电离能是指基态的气态原子失去最外层的一个电子变为气态离子所需的能量，图中无此过程的数据，故不能计算出原子的第一电离能；的晶格能为。
18．(1)－172.1
(2)高温
(3) 升高 950℃时，体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，恒压条件充入氮气，平衡正向移动，转化率升高 ＜
(4)
(5) 7
【详解】（1）由盖斯定律可得反应iii-反应i得，所以=+74.9kJ/ml-247kJ/ml=-172.1 kJ/ml；
（2）反应i．，、，由，可知高温有利于反应自发进行；
（3）①图像1可知，950℃时体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，反应在100kPa下充入氮气相当于减压，平衡正向移动，CH4转化率升高；
②625℃时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kml，此时，由图像1可知，平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)＜n(H2)，即平衡常数K＜1，所以此时Qc＞K，平衡正在逆向进行，所以反应ⅱ的v正＜v逆；
③由图像1可知，625℃平衡时n(CO)=0.5kml，所以0～tmin生成CO的平均速率为；由图像1可知，625℃平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)= 0.5kml，由反应的化学计量数可知，反应i和反应iii生成的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2倍，反应ii消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平衡时n(H2)=(2a-0.5)kml=kml，n(CH4)=(1-a)kml，即平衡时气体总物质的量为(2a-0.5+1-a+0.5+0.5+0.5)kml =(2+a)kml，所以平衡常数Kx=；
（4）①Ni原子序数为28，其价层电子排布式为3d84s2；
②活化能大的反应速度慢，速率慢的反应为决速步，由图像2可知最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式为；
（5）①加热过程中，Ce4+被还原为Ce3+，生成Ce2O，该反应化学方程式为；
②一个晶胞中Ce4+个数为、O2-在体内、个数为8，1mlCeO2质量为199g，加热后当失重率为2.01%时，损失的质量为氧元素的质量，即199×2.01%=4g，n(O)=0.25ml，所以一个晶胞中4个Ce4+、8个O2-，失去O2-的个数为0.25×4=1，每个晶胞拥有的O2-的个数为8-1=7。
19．(1) 7
(2) 4
(3)>
(4)
【详解】（1）①是22号元素，位于元素周期表中第四周期第Ⅳ族，故的基态原子价电子排布式为。
②是24号元素，原子核外有、、、、、、这7个能级。
（2）①同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增大，故电负性：。
②中有4个，所以中键的数目为4，
中心原子价层电子对数，故中心原子杂化方式为。
（3）、的晶体类型和晶胞结构均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强度有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于的半径小于的半径，所以熔点是。
（4）①从图中可以看出，位于平行六面体的顶点，晶胞中的原子数为。平行六面体的上、下两个面各有2个，四个侧面各有1个，体心还有1个，故晶胞中的原子数为。故该晶体的化学式为。
②一个晶胞的质量，根据，晶胞的体积为。