选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体习题

专题强化练8　晶体熔、沸点高低的比较

1.(2019福建永春一中高一下期末,)下列各组顺序的排列不正确的是(　　)

A.熔点:金刚石>干冰

B.热稳定性:SiH4>H2S

C.碱性:KOH>Al(OH)3

D.离子半径:O2->Na+

2.(2020四川三台中学高二月考,)下列物质的熔、沸点高低顺序中,正确的是(　　)

A.金刚石>晶体硅>二氧化硅

B.CI4>CBr4>CCl4>CH4

C.MgO>H2O>O2>Br2

D.金刚石>生铁>纯铁>钠

3.()下列比较正确的是(　　)

A.化学键的键能由大到小:金刚石>碳化硅>硅

B.熔、沸点由高到低:氯化钠>氧化镁>金刚石>二氧化碳

C.硬度由大到小:C60>碳化硅>铁>氯化钠

D.共价键的极性由强到弱:H—I>H—Br>H—Cl

4.(2020江西赣州入学检测,)X、Y、Z、M为原子序数依次增大的4种短周期元素。已知X、Y、Z是同周期的相邻元素,M原子的核外电子数是Z原子最外层电子数的2倍,Y与其同主族的短周期元素可形成一种常见的气体。下列说法正确的是(　易错　)

A.原子半径:M>X>Y>Z

B.对应简单氢化物的沸点:M>Z>Y>X

C.对应简单氢化物的稳定性:Z>X>Y>M

D.XY2与MY2溶于水都能得到对应的酸

5.()下表给出了几种物质的熔点和沸点:

下列说法中,错误的是(　　)

A.SiCl4是分子晶体

B.单质B可能是共价晶体

C.1 500 ℃时,NaCl呈气态

D.MgCl2水溶液不能导电

6.(2020天津静海一中高二月考,)(1)氯酸钾熔化,粒子间克服了　　　　;二氧化硅熔化,粒子间克服了　　　　;碘的升华,粒子间克服了　　　　。三种晶体的熔点由高到低的顺序是　　　　　　　　　　。 

(2)下列六种晶体:①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤CS2,⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为　　　　(填序号)。 

(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,五种物质的熔点由低到高的顺序是　。 

(4)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:

A.固态时能导电,能溶于盐酸

B.能溶于CS2,不溶于水

C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水

D.固态、液态时均不导电,熔点为3 500 ℃

试推断它们的晶体类型:A　　　　　;B　　　　　;C　　　　　;D　　　　　。 

(5)如图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:A　　　　;B　　　　;C　　　　;D　　　　。 

7.(2020陕西渭南高三一模,)镁、铝、硅、银、铁的单质及其化合物在建筑业、飞机制造业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。回答下列问题:

(1)Fe3+价层电子的轨道表示式为　　　　。 

(2)硅能形成多种化合物(如SiH4、Si2H4等),SiH4的中心原子的杂化轨道类型为　　　　,其分子的空间结构为　　　　,键角为　　　　;Si2H4分子中含有的σ键和π键的数目之比为　　　　。 

(3)Mg、Al的第一电离能:Mg　　　　Al(填“>”或“<”)。 

(4)Ca和Fe属于同一周期,且核外最外层电子排布相同,但金属Ca的熔、沸点比金属Fe低,原因是　　　　　　　　　　　　。 

(5)Ag晶体为面心立方最密堆积(其晶胞结构如图所示),晶胞中Ag原子的配位数为　　　　;设Ag原子半径为r cm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则Ag晶体的密度为　　　　g·cm-3(写出表达式)。深度解析 

答案全解全析

1.B　金刚石是共价晶体,干冰是二氧化碳的晶体,属于分子晶体,则熔点:金刚石>干冰,A正确;元素非金属性越强,其简单氢化物越稳定,非金属性S>Si,则热稳定性:SiH4<H2S,B错误;元素金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,金属性K>Al,则碱性:KOH>Al(OH)3,C正确;核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小,则离子半径:O2->Na+,D正确。

2.B　A项,在共价晶体中,共价键的键长越短,键能越大,熔、沸点越高,则熔、沸点高低顺序为金刚石>二氧化硅>晶体硅,A错误;B项,熔、沸点高低顺序为CI4>CBr4>CCl4>CH4,B正确;C项,一般来说,熔、沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,对于分子晶体(不含氢键的),相对分子质量越大,其熔、沸点越高,水中含有氢键,熔、沸点高,所以熔、沸点高低顺序为MgO>H2O>Br2>O2,C错误;D项,金刚石属于共价晶体,生铁属于铁合金,合金的熔、沸点比组成它的成分金属的低,钠的金属键强度小,熔、沸点低,所以熔、沸点高低顺序为金刚石>纯铁>生铁>钠,D错误。

3.A　原子半径C<Si,则化学键的键能由大到小:金刚石>碳化硅>硅,A正确;金刚石是共价晶体,氯化钠和氧化镁是离子晶体,二氧化碳是分子晶体,则熔、沸点由高到低:金刚石>氧化镁>氯化钠>二氧化碳,B错误;碳化硅是共价晶体,铁是金属晶体,氯化钠是离子晶体,C60是分子晶体,则硬度由大到小:碳化硅>铁>氯化钠>C60,C错误;非金属性I<Br<Cl,则共价键的极性由弱到强:H—I<H—Br<H—Cl,D错误。

4.A　根据题给信息知,Y与其同主族的短周期元素可形成一种常见的气体,则Y为氧元素;X、Y、Z是同周期的相邻元素,则X为氮元素,Z为氟元素;M原子的核外电子数是Z原子最外层电子数的2倍,M为硅元素。根据原子半径比较原则判断,原子半径:Si>N>O>F,即M>X>Y>Z,A正确;水分子间存在氢键,常温下水为液体,沸点最高,其余氢化物均为气体,B错误;根据元素在周期表中的位置及元素周期律判断,对应简单氢化物的稳定性:HF>H2O>NH3>SiH4,即Z>Y>X>M,C错误;SiO2不溶于水,不能直接得到硅酸,D错误。

易错提醒　本题的易错选项是B,注意氢键对物质性质的影响。需要明确的是氢键不是化学键,属于分子间作用力,一般影响物质的物理性质,例如熔、沸点等。非金属性较强的元素才能形成氢键,例如F、O、N,即HF、H2O、NH3等分子间均存在氢键。

5.D　由题表中所给熔、沸点数据可知,SiCl4的熔、沸点最低,应为分子晶体;单质B的熔、沸点最高,可能为共价晶体;NaCl的沸点是1 465 ℃,则1 500 ℃时,NaCl呈气态;MgCl2属于离子晶体,水溶液能导电。

6.答案　(1)离子键　共价键　分子间作用力　二氧化硅>氯酸钾>碘

(2)①<⑤<③<②<④<⑥

(3)H2<CO2<HF<(NH4)2SO4<SiC

(4)金属晶体　分子晶体　离子晶体　共价晶体

(5)氯化铯　氯化钠　二氧化硅　金刚石

解析　(1)氯酸钾属于离子化合物,其在熔化过程中粒子间克服了离子键;二氧化硅属于共价晶体,其熔化时粒子间克服了共价键;碘属于分子晶体,其在升华时粒子间克服了分子间作用力。在通常情况下,共价晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体的熔点高于分子晶体,故三种晶体的熔点由高到低的顺序是二氧化硅>氯酸钾>碘。

(2)①CO2属于分子晶体,在常温下是气体;②NaCl属于离子晶体,在常温下是固体;③Na属于熔点较低的金属晶体,在常温下是固体;④Si属于共价晶体,在常温下是固体;⑤CS2属于分子晶体,在常温下是液体,且其相对分子质量大于CO2;⑥金刚石属于共价晶体,在常温下是固体,碳原子的半径小于硅原子,故金刚石的熔点高于晶体硅。在通常情况下,共价晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体的熔点高于分子晶体。综上所述,它们的熔点从低到高的顺序为①<⑤<③<②<④<⑥。

(3)H2属于分子晶体,相对分子质量为2,在常温下是气体;(NH4)2SO4属于离子晶体,在常温下是固体;SiC属于共价晶体,在常温下是固体;CO2属于分子晶体,相对分子质量为44,在常温下是气体;HF属于分子晶体,其分子间可以形成氢键,在常温下是气体。在分子晶体中,一般相对分子质量越大,其熔点越高,存在分子间氢键的,其熔点较高。在通常情况下,共价晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体的熔点高于分子晶体。因此,五种物质的熔点由低到高的顺序是H2<CO2<HF<(NH4)2SO4<SiC。

(4)固态时能导电,说明其中含有能够自由移动的电子,故A为金属晶体;CS2属于非极性分子,根据相似相溶规律可知,能溶于CS2、不溶于水的晶体,一定是由非极性分子组成的,故B属于分子晶体;固态时不导电,液态时能导电,说明其熔化后可以产生自由移动的离子,故C为离子晶体;固态、液态时均不导电,不可能是金属晶体或石墨,熔点为3 500 ℃,故D为共价晶体。

(5)　该晶体中,两种粒子的配位数均为8,故其为氯化铯;　该晶体中,两种粒子的配位数均为6,故其为氯化钠;

　该晶体中每个Si原子与相邻的4个O原子形成共价键,每个O原子与相邻的2个Si原子形成共价键,并且向空间伸展形成空间立体网状结构,故其为二氧化硅;

　该晶体中每个原子与相邻的4个原子形成共价键,并且向空间伸展形成空间立体网状结构,故其为金刚石。

7.答案　(1)

(2)sp3　正四面体形　109°28'　5∶1

(3)>

(4)Ca的原子半径较大,且价电子数较少,金属键较弱

(5)12　

解析　(1)Fe为26号元素,失去3个电子形成Fe3+,所以Fe3+价层电子的轨道表示式为。

(2)SiH4分子中Si原子的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,孤电子对数为0,为sp3杂化,空间结构为正四面体形,键角为109°28';Si2H4分子结构与C2H4类似,有一个键,四个Si—H键,所以σ键和π键的数目之比为5∶1。

(3)Mg的第一电离能大于同周期相邻元素,所以第一电离能Mg>Al。

(4)金属的熔、沸点与金属键强弱有关,与Fe相比,Ca的原子半径较大,且价电子数较少,金属键较弱,则金属Ca的熔、沸点比金属Fe低。

(5)以顶点的原子分析,位于面心的原子与之距离最近,1个顶点原子为12个面共用,故配位数为12;根据其晶胞模型可知,面对角线上三个原子相切,设晶胞边长为a cm,则有2a2=(4r)2,解得a=2r,则晶胞体积为a3 cm3=16r3 cm3;根据均摊法可知该晶胞含有Ag原子个数为8×+6×=4,所以晶胞的质量为 g,则晶体的密度为= g·cm-3。

归纳总结　(1)面心立方最密堆积中,晶胞棱长a=2r;体心立方堆积中,晶胞棱长a= r。

(2)同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素。