离子晶体
离子晶体
离子晶体是指由离子化合物结晶成的晶体,离子晶体属于离子化合物中的一种特殊形式。不能称为分子。由正、负离子或正、负离子集团按一定比例通过离子键结合形成的晶体称作离子晶体。
强碱、活泼性金属氧化物和大多数的盐类均为离子晶体。
离子晶体一般硬而脆,具有较高的熔沸点,熔融或溶解时可以导电。(注:不同于离子化合物。)
性质
离子晶体中正、负离子或离子集团在空间排列上具有交替相间的结构特征,因此具有一定的几何外形,例如NaCl是正立方体晶体,Na+离子与Cl-离子相间排列,每个Na+离子同时吸引6个Cl-离子,每个Cl-离子同时吸引6个Na+。不同的离子晶体,离子的排列方式可能不同,形成的晶体类型也不一定相同。离子晶体不存在分子,所以没有分子式。离子晶体通常根据阴、阳离子的数目比,用化学式表示该物质的组成,如NaCl表示氯化钠晶体中Na+离子与Cl-离子个数比为1:1, CaCl2表示氯化钙晶体中Ca2+离子与Cl-离子个数比为1:2。
离子晶体整体上具有电中性,这决定了晶体中各类正离子带电量总和与负离子带电量总和的绝对值相当,并导致晶体中正、负离子的组成比和电价比等结构因素间有重要的制约关系。
如果离子晶体中发生位错即发生错位,正正离子相切,负负离子相切,彼此排斥,离子键失去作用,故无延展性。如CaCO3可用于雕刻,而不可用于锻造。因为离子键的强度大,所以离子晶体的硬度高。又因为要使晶体熔化就要破坏离子键,所以要加热到较高温度,故离子晶体具有较高的熔沸点。离子晶体在固态时有离子,但不能自由移动,不能导电,溶于水或熔化时离子能自由移动而能导电。因此水溶液或熔融态导电,是通过离子的定向迁移导电,而不是通过电子流动而导电。
离子晶体一般硬而脆,具有较高的熔沸点,熔融或溶解时可以导电。
常见类型
离子晶体有二元离子晶体、多元离子晶体与有机离子晶体等类别。
强碱(NaOH、KOH、Ba(OH)2)、活泼金属氧化物(Na2O、MgO、Na2O2)、大多数盐类(BeCl₂、Pb(Ac)₂等除外)都是离子晶体。
通过复习总结,你认为下列对化学知识概括合理的是 [ ] A.氧化物不可能是还原产物,只可能是氧化产物
B.一种元素可能有多种氧化物,但同种化合价只对应一种氧化物
C.原子晶体、离子晶体、金属晶体中都一定存在化学键
D.原子晶体熔点不一定比金属晶体高,分子晶体熔点不一定比金属晶体低有关晶体的下列说法中正确的是 [ ] A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏关于晶体的下列说法正确的是 [ ] A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体高
D.离子晶体中一定含有金属元素由钾和氧组成的某种离子晶体含钾的质量分数是78/126,其阴离子只有过氧离子(O22-)和超氧离子
(O2-)两种。在此晶体中,过氧离子和超氧离子的物质的量之比为[ ] A.2:1
B.1:1
C.1:2
D.1:3固体A的化学式为NH5,它的所有原子的最外层都符合稀有气体原子的最外电子层结构,则下列有关说法中不正确的是 [ ] A.1mol NH5中含有5NA个N-H健((NA表示阿伏加德罗常数)
B.NH5中既有共价键又有离子健,它形成的晶体是离子晶体
C.NH5的电子式为
D.它与水反应的化学方程式为: NH5+H2O = NH3·H2O+H2↑下列说法中错误的是 [ ] A.SO2、SO3都是极性分子
B.在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键
C.元素电负性越大的原子,对键合电子的吸引能力越强
D.离子晶体具有熔点较高、硬度较大等特点下列物质中微粒的个数比不是1 : 1的是 [ ] A.NaHCO3晶体中的阴离子和阳离子
B.Na2O2固体中的阴离子和阳离子
C.重氢原子中的质子和中子
D.NH3分子中的质子和电子北京大学和中国科学院的化学工作者合作,已成功研制出碱金属与C60的形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是 [ ] A.K3C60中既有离子键,又有极性键
B.1 mol K3C60中含有的离子数目为63×6.02×1023
C.该晶体在熔融状态下能导电
D.该物质的化学式可写为KC20科学家最近又发现了一种新能源--“可燃冰”它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH2O)。其形成:埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体,这就是“可燃冰”。又知甲烷同CO2一样也是温室气体。这种可燃冰的晶体类型是 [ ] A.离子晶体
B.分子晶体
C.原子晶体
D.金属晶体下列各项所述的数字不是6的是 [ ] A.在NaCl晶体中,与一个Na+最近的且距离相等的Cl-的个数
B.在金刚石晶体中,最小的环上的碳原子个数
C.在二氧化硅晶体中,最小的环上的原子个数
D.在石墨晶体的片层结构中,最小的环上的碳原子个数根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据判断说法中错误的是 [ ] A.SiCl4是分子晶体
B.MgCl2中键的强度比NaCl中键的强度小
C.单质R是原子晶体
D.AlCl3为离子晶体下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是 [ ] A.金刚石,晶体硅,二氧化硅,碳化硅
B.CI4>CBr4>CCl4>CH4
C.MgO>H2O>O2>N2
D.金刚石>生铁>纯铁>钠下列有关晶体的叙述中,错误的是 [ ] A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子
B.白磷分子晶体中,微粒之间通过共价键结合,键角为60°
C.在NaCl晶体中每个Na+(或C1-)周围都紧邻6个Cl- (或Na+)
D.离子晶体在熔化时,离于键被破坏,而分子晶体熔化时,化学键不被破坏同主族元素所形成的同一类型的化合物,其结构和性质往往相似,化合物PH4I是一种无色晶体,下列对它的描述中不正确的是 [ ]
A.在加热时此化合物可以分解
B.它是一种离子化合物
C.这种化合物不能跟强碱发生化学反应
D.该化合物在一定条件下由PH3,与HI化合而成晶态氯化钠是________晶体,晶体中,每个钠离子周围有________个氯离子,每个氯离子周围有_______个钠离子,钠离子半径比氯离子半径________。在氯化物MCl中,M在第六周期,是钠的同族元素,该晶体中,每个阳离子周期有________氯离子。钠的金属性比M________。氯化钠的电子式是_________,熔融后________导电(填“能”或“不能”)。Na+(或Cl-)周围的6个Cl- (或Na+)相邻的连线构成的面是
________多面体;每个Na+(或Cl-)周围与之距离最近且距离相等的Na+(或Cl-)有________个?某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。试分析 (1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每个x同时吸引着__________个Y,该晶体的化学式为
__________ 。
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__________个。
(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数为__________。
(4)设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1,晶体密度为ρ·cm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________ 。有一种蓝色晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而CN-离子位于立方体的棱上。
(1)根据晶体结构特点,推出其化学式(用最简单整数示)__________________________。
(2)此化学式带何种电荷?用什么样的离子(用Mn+表示)与其结合成中性的化学式?写出此电中性的化学式。___________、___________、_____________
(3)指出(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置。 _________________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ρ为5.71g/cm3,晶胞边长为
4.28×10-10m。(铁相对原子质量为55.9,氧相对原子质量为16)求(1)FexO中x值(精确至0.01)为_____________。
(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至
0.001)为___________。
(3)此晶体化学式为___________。
(4)Fe在此晶体中占据空隙的几何形状是___________(即与O2-距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状)。
(5)在晶体中,铁元素的离子间最短距离为________m。在下列物质中:①NaOH、②H2O2、 ③(NH4)2S、④Na2O2、⑤C2H2、⑥SiC晶体 ⑦Na2S ⑧单晶硅。
(1)其中含有极性共价键的原子晶体是________________;
(2)其中只含有离子键的离子晶体是________________;
(3)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________________;
(4)其中既含有离子键,又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________________;
(5)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________________;
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________。下列叙述中,正确的是 [ ] A.电解精炼铜时,当转移NA个电子时,阳极材料质量减轻了32g
B.凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C.晶体中只要有阳离子就会有阴离子
D.18g冰中比18g水中的氢键多有关晶体的下列说法中不正确的是 [ ] A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰熔化时水分子中共价键未发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键被破坏下列叙述不正确的是 [ ] A.含有非极性键的分子不都是非极性分子
B.完全由极性键形成的分子不一定是极性分子
C.由共价键结合而成的化合物,其晶体类型为原子晶体
D.如果晶体中既含有离子键,又有共价键,这样的晶体属于离子晶体(1)Na3N与水作用可发生水解反应,并产生气体,填空回答下列问题:
①Na+与N3-的微粒半径关系是Na+__________N3-(填“>”、“=”、“<”)
②写出Na3N与水反应的化学方程式:____________________,
(2)有三种固态物质,它们的性质如下:
A物质:无色晶体,熔点3550℃,不导电,质硬,难溶于水及有机溶剂。
B物质:无色晶体,溶于水,质硬而脆,熔点800℃,熔化时能导电。
C物质:熔点-56.6℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电。
根据上述性质,可推断它们晶体类型为:A为_____晶体,B为_____晶体,C为____晶体。C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式__________ 从电负性角度分析,C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为_______________
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为______________,微粒间存在的作用力是____________。
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为_______(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高,其原因是__________________。
(4)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成上述π 键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成,而Si、O原子间不能形成上述π键。_____________________________________有四种氯化物,它们的通式为XCl2,其中最可能是第IIA族元素的氯化物是 [ ] A.白色固体,熔点低,完全溶于水,得到一种无色中性溶液,此溶液导电性差
B.绿色固体,熔点高,易被氧化,得到一种蓝绿色溶液,此溶液具有良好的导电性
C.白色固体,极易升华,如与水接触,可慢慢分解
D.白色固体,熔点较高,易溶于水,得无色中性溶液,此溶液具有良好的导电性主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。X、Y和Z分属不同的周期,它们的原子序数之和是W原子序数的5倍。在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二组分化合物中,由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。请回答下列问题:
(1)W元素原子的L层电子排布式为_______ ,W3分子的空间构型为________;
(2)X单质与水发生主要反应的化学方程式为____________________;
(3)化合物M的化学式为__________ ,其晶体结构与NaCl相同,而熔点高于NaCl。 M熔点较高的原因是__________。将一定量的化合物zx负载在M上可制得 ZX/M催化剂,用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中,碳原子采用的杂化方式有____________ ,O-C-O的键角约为______________;
(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中X占据所有棱的中心,Y位于顶角,Z处于体心位置,则该晶体的组成为X:Y:Z=_________ ;
(5)含有元素Z的盐的焰色反应为______色。许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是________。下列说法中正确的是 [ ] A.离子键是阴、阳离子间存在的静电引力
B.失电子难的原子获得电子的能力一定强
C.在化学反应中,某元素由化合态变为游离态,该元素被还原
D.电子层结构相同的不同离子,其半径随核电荷数增多而减小下列性质适合于离子晶体的是 [ ] A.熔点1037℃,易溶于水,水溶液能导电
B.熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
C.能溶于CS2,熔点1128℃,沸点444.5℃
D.熔点97.81℃,质软,导电,密度0.97 g/cm3下列说法中一定正确的是 [ ] A.固态时能导电的物质一定是金属晶体
B.熔融状态时能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体下图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。 (1)其中代表金刚石的是_______(填编号字母,下同) ,其中每个碳原子与_______个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_______晶体。
(2)其中代表石墨的是_______,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为_______个。
(3)其中表示NaCl的是_______,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有_______个。
(4)代表CsCl的是_______,它属于_______晶体,每个Cs+与_______个Cl-紧邻。
(5)代表干冰的是_______,它属于_______晶体,每个CO2分子与_______个CO2分子紧邻。
(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为____________。(用图形序号表示)科学家近年来又发现了一种新能源-“可燃冰”。它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物
(CH4· nH2O)。其形成原理是:埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后 形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的 透明晶体,这就是“可燃冰”。这种可燃冰的晶体类型是[ ] A.离子晶体
B.分子晶体
C.原子晶体
D.金属晶体下列数据是对应物质的熔点,据此做出的下列判断中错误的是 [ ] A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体氧化钙在2973K时熔化,而氯化钠在1074K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构都类似,有关它们的熔点差别比较大的原因的叙述不正确的是 [ ] A.氯化钠晶体中阴、阳离子所带的电荷数少
B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大
C.氧化钙与氯化钠的密度不同
D.氧化钙与氯化钠的离子间距类似的情况下,晶格能主要由阴阳离子所带电荷多少决定下列有关离子晶体说法中正确的是 [ ] A.在CsCl形成的晶体中,Cs离子与Cl离子的相互吸引作用与所处的方向无关
B.在离子晶体中,阴阳离子的排列是没有规律随意排列
C.因氯化铯的化学式为CsCl,所以在氯化铯晶体中,每个Cs离子周围吸引一个Cl离子
D.有的离子晶体在固态、水溶液中或熔融状态下均能导电氧化钙在2973K时熔化,而氯化钠在1074K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构都类似,有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是 [ ] A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多
B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大
C.氧化钙晶体的结构类型和氯化钠的结构类型不同
D.氧化钙与氯化钠的离子间距类似的情况下,晶格能主要由阴、阳离子所带电荷多少决定(1)前三周期元素中第一电离能最小的是____(填元素符号),其基态原子的电子排布式为________。第二周期非金属元素形成的氢化物中化学键极性最大的是___________(填分子式),该物质在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度____(填“大”或“小”)。
(2)物质形成分子间氢键和分子内氢键对物质性质的影响有显著差异。根据下表数据,形成分子叫氢键的物质是____(填物质字母代号)。(3)晶格能的大小:MgO_________NaCl,键能的大小:HBr____HI(填“>”、“=”或“<”)。
(4)下列物质的熔点高低顺序,正确的是____。
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅 B.Cl4>CBr4>CCl4>CH4 C.SiF4>NaF>NaCl>NaBr下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径,分析下表可以得出 [ ] A.离子晶体中阳离子的半径越大,越易分解
B.离子晶体中阳离子的半径越小,越易分解
C.离子晶体中阳离子的半径越大,结合碳酸根中的氧离子越容易
D.离子晶体中阳离子的半径越小,结合碳酸根中的氧离子越容易下列说法不正确的是 [ ] A.离子晶体的晶格能越大,离子键就越强
B.阳离子的半径越大,则其周围同时吸引的阴离子就越多
C.阴、阳离子的半径越小、电荷越多,该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大
D.拆开1mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能离子化合物的熔点与离子的半径、离子所带的电荷有关,离子的半径越小,离子所带的电荷越高,则离子化合物的熔点就高。NaF、NaI、MgO均为离子化合物,根据表中数据,这三种化合物的熔点高低顺序是 [ ] A.①>②>③
B.③>①>②
C.③>②>①
D.②>①>③离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力,静电引力大则熔点高,引力小则反之。试根据你学到的电学知识,判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序 [ ] A. KCl>NaCl>BaO>CaO
B. NaCl>KCl>CaO>BaO
C. CaO>BaO>NaCl>KCl
D. CaO>BaO>KCl>NaCl
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