第18課離子晶體（原卷版）

第18課離子晶體1．能結合實例描述離子鍵的成鍵特征及其本質。2．能解釋和預測同類型離子化合物的某些性質。3．能描述常見類型的離子化合物的晶體結構。4．會運用模型和有關理論解釋不同類型離子化合物的晶胞構成。一、離子鍵1.概念：陰、陽離子之間通過形成的化學鍵，叫做離子鍵。2.成鍵微粒：和。①陰離子可以是離子或離子，如Cl、O2、H、O22、OH、SO42等。②陽離子可以是離子(如K+、Ag+、Fe3+)或離子（NH4+）。3.實質：離子鍵的本質是一種。靜電作用包括力和力。當這些作用達到平衡后，即形成穩(wěn)定的離子化合物。①陰、陽離子之間的使陰、陽離子相互吸引，陰、陽離子的核外電子之間、原子核之間的使陰、陽離子相互排斥。②當陰、陽離子之間的和達到平衡時，陰、陽離子保持一定的，形成穩(wěn)定的離子鍵，整個體系達到狀態(tài)。4.特征：離子鍵沒有性和性。陰、陽離子在各個方向上都可以與相反電荷的離子發(fā)生靜電作用，即沒有性；在靜電作用能夠達到的范圍內，只要空間允許，一個離子可以同時吸引多個帶相反電荷的離子，即沒有性。因此，以離子鍵結合的微粒傾向于形成緊密堆積，使每個離子周圍盡可能多地排列帶異性電荷的離子，從而達到穩(wěn)定結構。5.形成條件：一般應滿足兩種元素的電負性之差大于這一條件，即活潑的金屬與非金屬之間通常能形成離子鍵。6.影響因素：離子晶體中離子半徑越，離子所帶電荷越，離子鍵越。二、離子合物與離子晶體1.離子合物：(1)由形成的化合物叫離子化合物?！咎貏e提醒】有的離子化合物只含有離子鍵，有的離子化合物中既含有離子鍵又含有共價鍵。(2)離子液體與離子化合物的區(qū)別①表示的物質不同：離子化合物是指所有的離子化合物，而離子液體所對應的是部分子化合物。②不同：離子化合物對所含的陰、陽離子沒有更具體的要求，而離子液體中的大多數(shù)含有體積很大的陰、陽離子。③不同：離子化合物的熔點，有的較低，有的較高，有的很高，而離子液體保持液態(tài)的溫度為室溫或稍高于室溫。(3)常見的離子化合物①金屬元素與非金屬元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。②金屬元素與形成的鹽類化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。③與形成的鹽類化合物，如NH4Cl、(NH4)2SO4等。2、離子晶體(1)定義：離子晶體是由離子和離子相互作用而形成的晶體(2)結構特點①構成微粒：和，離子晶體中不存在單個分子，其化學式表示的是。②微粒間的作用力：。③離子晶體中不同離子周圍異電性離子數(shù)目的多少主要取決于陰、陽離子的?！疽族e提醒】離子晶體不一定含有金屬陽離子，如NH4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。(3)常見的離子晶體：強堿、金屬氧化物和過氧化物、大部分的。(4)離子晶體的物理性質①的熔點和沸點，揮發(fā)、于壓縮。一般來說，離子晶體具有較高的熔、沸點。離子晶體由固態(tài)變成液態(tài)或氣態(tài)，需要較多的能量破壞離子鍵，因此，離子晶體通常具有較高的熔、沸點。②硬而脆，延展性離子晶體的硬度較大，難于壓縮。陰、陽離子間有較強的離子鍵，使離子晶體的硬度較大，當晶體受到?jīng)_擊力作用時，分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。③導電，但熔化后或溶于水后導電。離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。離子晶體中，離子鍵較強，離子不能自由移動，因此離子晶體不導電。④大多數(shù)離子晶體易溶于溶劑中，難溶于溶劑中。大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水),難溶于非極性溶劑(如汽油、苯等),遵循“相似相溶”規(guī)律?！久麕燑c撥】①離子晶體的熔、沸點和硬度與離子鍵的強弱有關，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，硬度越大。②離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關，離子半徑越小，離子所帶的電荷數(shù)越多，離子鍵越強。3．離子晶體的判斷(1)利用物質的分類金屬離子和酸根離子、OH－形成的大多數(shù)鹽、強堿，活潑金屬的氧化物和過氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質和種類如成鍵元素的電負性差值大于1.7的物質，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物形成的晶體。(3)利用物質的性質離子晶體一般具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導電，但熔融或溶于水時能導電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。三、常見離子晶體的晶胞結構1.NaCl晶體結構模型（1）在NaCl晶體中，每個Na+周圍與它等距的Cl有個，每個Cl周圍與它等距的Na+有個，即Na+和Cl配位數(shù)都是。個Na+（或Cl）圍成一個體。（2）每個Na+周圍與它最近且等距的Na+有個，每個Cl周圍與它最近且等距的Cl有個（同層個，上層個，下層個）。（3）在NaCl晶體的一個晶胞中，含Na+：個（寫出計算過程），含Cl個（寫出計算過程）。NaCl晶體的化學式為NaCl，晶胞的組成為。（4）屬于NaCl型離子晶體的還有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。2.CsCl晶體結構模型（1）在CsCl晶體中，每個CS+周圍與它等距的Cl有個，每個Cl周圍與它等距的CS+有個。CS+和Cl配位數(shù)都是。（2）每個Cs+周圍與它最近且等距的Cs+有個，每個Cl周圍與它最近且等距的Cl有個（上、下、左、右、前、后）。（3）在CsCl晶體的一個晶胞中（上圖右圖），含Cs+：個（寫出計算過程），含Cl個。CsCl晶體中Cs+與Cl的個數(shù)比為。3.CaF2晶體結構模型（1）CaF2晶體中，每個Ca2+周圍同時吸引著個F，每個F周圍同時吸引著個Ca2+。Ca2+的配位數(shù)為，F(xiàn)的配位數(shù)為。（2）晶胞中含Ca2+：6×eq\f(1,2)+8×eq\f(1,8)=4個，含F(xiàn)：8×1=8個。Ca2+在大立方體的頂點和面心，8個F在大立方體內構成一個小立方體。晶胞的組成為Ca4F8。4.ZnS晶體結構模型（1）ZnS晶體中，每個Zn2+周圍同時吸引著個S2，每個S2周圍同時吸引著個Zn2+。因此Zn2+和S2的配位數(shù)均為。（2）晶胞中含Zn2+：1×4=4個，含S2：6×eq\f(1,2)+8×eq\f(1,8)=4個。晶胞的組成為Zn4S4?！疽族e提醒】①離子晶體中無分子。如NaCl、CsCl只表示晶體中陰、陽離子個數(shù)比，為化學式，不是分子式。②離子晶體中一定有離子鍵，可能有共價鍵和氫鍵等，如KNO3等晶體中既有離子鍵又有共價鍵；CuSO4·5H2O中除離子鍵外，還含有共價鍵和氫鍵。晶體中也存在范德華力，只是當能量份額很低時不提及。③離子晶體中，每一個陰(陽)離子周圍排列的帶相反電荷離子的數(shù)目是固定的，不是任意的。④由金屬元素和非金屬元素形成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體；全由非金屬元素形成的晶體也可能是離子晶體，如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽為離子晶體?！舅伎寂c討論p88】參考答案：化合物熔點/℃化合物熔點/℃CaO2613Na2SO4884CuCl2498Ca2SiO42130NH4NO3170Na3PO4340BaSO41580CH3COOCs194LiPF6200(分解溫度)NaNO2270結論：離子晶體的熔點有的很高，如Ca0的熔點為2613℃，有的較低，如LiPF6的熔點為200℃（分解溫度)，故離子晶體的熔點差異很大。注意：離子晶體的熔點不一定比共價晶體的熔點低，如CaO晶體的熔點是2613℃，石英晶體的熔點約為1710℃。?問題一離子鍵的形成【典例1】下列說法正確的是()A．離子鍵就是使陰、陽離子結合成化合物的靜電引力B．凡是金屬元素跟非金屬之間都形成離子鍵C．含有離子鍵的化合物一定是離子化合物D．任何離子鍵的形成過程中必定有電子的得與失【變式11】以下敘述中，錯誤的是()A．鈉原子和氯原子作用生成NaCl后，其結構的穩(wěn)定性增強B．在氯化鈉中，除Cl－和Na＋的靜電吸引作用外，還存在電子與電子、原子核與原子核之間的排斥作用C．Na＋和Cl－形成的離子鍵具有方向性D．鈉與氯反應生成氯化鈉后，體系能量降低【變式12】下列敘述正確的是A．離子鍵只有飽和性沒有方向性B．離子化合物中只含有離子鍵C．離子鍵的強弱可用離子半徑和所帶的電荷來衡量D．離子鍵就是離子間的吸引作用?問題二離子化合物及離子晶體的性質【典例2】螢石(CaF2)是一種難溶于水的固體。下列實驗事實能說明CaF2一定是離子晶體的是A．CaF2難溶于水，其水溶液的導電性極弱B．CaF2的熔點較高，硬度較大C．CaF2固體不導電，但在熔融狀態(tài)下可以導電D．CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小【變式21】堿金屬和鹵素形成的化合物通常具有的性質是①能溶于水

②水溶液能導電

③熔融狀態(tài)不導電A．①② B．②③ C．①③ D．①②③【變式22】離子晶體熔點的高低取決于晶體中陽離子與陰離子之間的靜電作用，靜電作用大則熔點高，靜電作用小則熔點低。試根據(jù)學過的知識，判斷、、、四種晶體熔點的高低順序是A． B．C． D．?問題三有關離子晶體的計算【典例3】現(xiàn)有冰晶石(Na3AlF6)的結構單元如圖所示，位于大立方體頂點和面心，位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，是圖中、中的一種。(1)冰晶石屬于______晶體。(2)冰晶石晶胞(大立方體)中體心處的“”代表的微粒______。(3)晶胞中Na＋的配位數(shù)為_____，與Na＋距離相等且最近的Na＋有_____個。(4)計算冰晶石晶體的密度_____________?！咀兪?1】如圖是氯化銫晶體的晶胞結構示意圖(晶胞是指晶體中最小的重復單元)，其中黑球表示氯離子、白球表示銫離子。已知晶體中2個最近的銫離子的核間距離為acm，氯化銫的摩爾質量為Mg·mol－1，則氯化銫晶體的密度為()A．eq\f(2M,NAa3)g·cm－3B．eq\f(M,2NAa3)g·cm－3 C．eq\f(M,NAa3)g·cm－3D．eq\f(Ma3,NA)g·cm－3【變式32】食鹽晶體的結構示意圖如圖所示。已知食鹽的密度為ρg·cm－3，摩爾質量為Mg·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則在食鹽晶體中Na＋和Cl－的間距大約是()A．eq\r(3,\f(2M,ρNA))cm B．eq\r(3,\f(M,2ρNA))cm C．eq\r(3,\f(2NA,ρM))cmD．eq\r(3,\f(M,8ρNA))cm1．下列關于、的化合物的說法錯誤的是A．為離子化合物，可推知也為離子化合物B．與相比，熔點更高C．與晶體中的配位數(shù)均為8D．與晶體中離子的配位數(shù)不同主要原因是離子半徑的差異2．圖a～d是從NaCl或CsCl晶體結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是A．a(chǎn)和c B．b和c C．b和d D．a(chǎn)和d3．CaC2晶體的晶胞結構與NaCl晶體的相似(如圖所示)，但CaC2晶體中由于啞鈴形的C存在，使晶胞沿一個方向拉長。下列關于CaC2晶體的說法中正確的是：A．1個Ca2＋周圍距離最近且等距離的C數(shù)目為6B．該晶體中的陰離子與F2是等電子體C．6.4gCaC2晶體中含陰離子0.1molD．與每個Ca2＋距離相等且最近的Ca2＋共有12個4．下列圖象是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，試判斷屬于NaCl晶體結構的圖象是（

）A．圖（2）和圖（3） B．圖（1）和圖（4）C．只有圖（1） D．圖（1）和圖（3）5．堿金屬與形成的球碳鹽，實驗測得該物質屬于離子晶體，且有良好的超導性，下列的組成和結構分析正確的是A．該物質分子式為B．的摩爾質量是837C．中的陰、陽離子通過靜電引力相結合D．中既有離子鍵，又有共價鍵，在熔融狀態(tài)下能導電6．下列離子晶體的立體構型示意圖，如下圖所示。(1)以M代表陽離子，以N代表陰離子，寫出各離子晶體的組成表達式。A．________，B．________，C．________，D．________。(2)已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有A的立體結構。①FeS2晶體中具有的化學鍵類型是________。②若晶體結構A中相鄰的陰、陽離子間的距離為acm，且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則FeS2晶體的密度是________g·cm－3。1．如圖所示為NaCl和CsCl的晶胞結構，下列說法錯誤的是A．NaCl和CsCl都屬于AB型離子晶體B．NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同C．NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為6和8D．NaCl和CsCl都屬于AB型離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同2．下列有關離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是A．熔點： B．離子半徑：C．陰離子的配位數(shù)： D．硬度：3．試根據(jù)學過的知識，判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點的高低順序可能是A．KCl＞NaCl＞BaO＞CaO B．NaCl＞KCl＞CaO＞BaOC．CaO＞BaO＞NaCl＞KCl D．CaO＞BaO＞KCl＞NaCl4．已知某離子晶體晶胞如圖所示。已知該晶體的密度為ρg/cm3，摩爾質量為Mg/mol，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。下列說法中正確的是A．該晶胞中陰、陽離子個數(shù)均為1B．其中的陰、陽離子的配位數(shù)都是4C．該晶胞可能是CsCl的晶胞D．該晶胞中兩個陽離子最近的核間距為5．下列有關離子晶體的說法正確的是A．離子晶體中一定含有金屬元素，含有金屬元素的化合物一定是離子晶體B．離子鍵只存在于離子晶體中，離子晶體中一定含有離子鍵C．離子晶體中不可能含有共價鍵D．離子晶體受熱熔化破壞化學鍵，吸收熱量，屬于化學變化6．為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物，可以進行下列實驗，其中敘述正確的是A．觀察常溫下物質的狀態(tài)，SbCl5是微黃色液體，SnCl4為無色液體。結論：SbCl5和SnCl4都是離子化合物B．測定SbCl3